ITBS20100194A1 - Cella elettrolitica e dispositivo per la generazione di ossidrogeno in pressione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una cella elettrolitica e un dispositivo per la generazione di ossidrogeno in pressione.

È noto l’impiego di celle elettrolitiche per la generazione di ossidrogeno, ed à ̈ ulteriormente conosciuto l’impiego della miscela di idrogeno e ossigeno in successive applicazioni, ad esempio la loro implosione per operazioni di saldatura.

Le celle della tecnica nota, e i dispositivi impieganti tali celle, presentano tuttavia una pluralità di inconvenienti.

In particolare, per raggiungere le pressioni di ossidrogeno necessarie a determinate applicazioni i dispositivi noti assumono ingombri e pesi incompatibili con l’utilizzo.

Inoltre, l’ottenimento di determinate conversioni elettrolitiche, a maggior ragione se elevate, comporta spesso un controllo termico difficoltoso.

La presente invenzione si pone pertanto l’obiettivo di risolvere gli inconvenienti della tecnica nota ed, in particolare, quelli suddetti.

Tale obiettivo à ̈ raggiunto mediante una cella elettrolitica secondo la rivendicazione 1, e mediante un dispositivo secondo la rivendicazione 6. Le rivendicazioni da queste dipendenti mostrano varianti di realizzazione preferite.

L’oggetto della presente invenzione verrà ora descritto nel dettaglio, con l’ausilio delle tavole allegate, in cui:

- la figura 1 mostra una schematizzazione del dispositivo oggetto della presente invenzione, in accordo ad una possibile forma di realizzazione;

- le figure 2 e 3 rappresentano rispettivamente una vista prospettica a parti separate e una vista superiore parzialmente in sezione di una cella elettrolitica oggetto della presente invenzione, in accordo ad una prima variante;

- la figura 4 illustra una vista in pianta di un pannello di compressione assiale, di una seconda variante di elettrodo impiegabile in alternativa nella cella di figura 2, e di un elemento di tenuta fluidica sovrapposti.

Nelle suddette figure, con il numero di riferimento 1 si à ̈ contraddistinto, nella sua totalità, un dispositivo per la generazione di ossidrogeno in pressione.

All’interno del presente testo brevettuale, con il termine “ossidrogeno†si intende una miscela gassosa di idrogeno e ossigeno tipicamente nella proporzione stechiometrica di 2:1; tale rapporto deriva dal numero di moli di tali elementi all’interno delle molecole di acqua dalle quali gli elementi vengono generati per elettrolisi.

Preferibilmente, il dispositivo 1 à ̈ di peso/ingombro sufficientemente ridotto da risultare trasportabile; ad esempio tale dispositivo à ̈ racchiuso in un involucro (non illustrato) montato su ruote o simili.

Il dispositivo 1 comprende almeno una cella elettrolitica 2 adatta a ricevere acqua oppure una soluzione acquosa per scinderla in ossidrogeno tramite elettrolisi.

Tale cella delimita quindi un vano di accoglimento per l’acqua oppure per la soluzione acquosa per effettuare l’elettrolisi dei suddetti liquidi tramite appositi elettrodi in collegamento elettrico con il vano.

A tal proposito, in accordo ad una variante, il dispositivo 1 comprende mezzi alimentatori di elettricità 42 alla cella, ad esempio una batteria.

All’interno del presente testo brevettuale ci si riferirà in maniera intercambiabile ai termini “acqua†, “soluzione acquosa†oppure “liquido†; pertanto, le caratteristiche riferite per chiarezza ad uno solo dei due liquidi, oppure genericamente all’entità “liquido†, sono da ritenersi parimente valide anche all’altra o alle altre varianti.

Inoltre, nella seguente descrizione, con il termine “soluzione acquosa†si intenderà una miscela del solvente acqua con un soluto adatto ad aumentare la conducibilità elettrica del solvente, ad esempio un composto salino come bicarbonato di sodio oppure un liquido adatto a dissociarsi in forma ionica in soluzione. Perciò, il termine “soluzione acquosa†comprende qualunque idoneo elettrolita acquoso.

Ad esempio, una soluzione acquosa idonea ad essere impiegata nel presente dispositivo e nella presente cella viene creata disciogliendo due cucchiai di bicarbonato di sodio in 2,5 litri di acqua.

Il dispositivo 1 comprende almeno un serbatoio di rifornimento 22, 24 dell’acqua oppure della soluzione acquosa alla cella elettrolitica 2.

Nella variante illustrata, il dispositivo comprende un primo 22 ed un secondo 24 serbatoio di rifornimento disposti in serie, in modo che l’acqua alimentata al primo serbatoio 22, ad esempio dall’esterno, scorra nel secondo serbatoio 24 tramite un primo condotto di serbatoio 40, e possa successivamente alimentare la cella elettrolitica tramite un primo condotto di cella 44.

Preferibilmente, l’alimentazione del serbatoio di rifornimento alla cella elettrolitica avviene per gravità, disponendo la cella inferiormente al serbatoio.

Secondo una variante, l’alimentazione del serbatoio di rifornimento avviene tramite mezzi di circolazione, quale una pompa.

In accordo ad una variante di realizzazione vantaggiosa, il serbatoio di rifornimento 22, 24 à ̈ collegato ad una pluralità di celle elettrolitiche 2 disposte in parallelo.

In tal modo, qualora lo specifico utilizzo del presente dispositivo richieda una maggiore quantità di ossidrogeno, oppure una maggiore pressione come descritto a seguire, un medesimo serbatoio può alimentare le necessarie celle.

Vantaggiosamente, il serbatoio à ̈ costruito in un materiale idoneo a non subire corrosione da parte della soluzione acquosa e idoneo a contenere in modo stagno la miscela di gas generati, ad esempio in acciaio oppure in plastica.

Il dispositivo 1 comprende, inoltre, mezzi di prelievo 26, 28, 30 dell’ossidrogeno dalla cella elettrolitica 2, adatti ad originarne un flusso di alimentazione per un’utenza 32.

In tal modo, i mezzi di prelievo sono adatti al trasporto della miscela di gas dalla cella elettrolitica 2, dove essi sono generati per elettrolisi, all’utenza 32.

Ad esempio, i mezzi di prelievo comprendono una pluralità di condotti 26, 28, 30; nella variante illustrata, un secondo condotto di cella 26 collega fluidicamente la cella e il secondo serbatoio 24, un secondo condotto di serbatoio 28 collega il primo 22 e il secondo 24 serbatoio di rifornimento, mentre un condotto di utenza 30 conduce l’ossidrogeno prelevato dal primo serbatoio 22 di rifornimento all’utenza 32.

In accordo a diverse forme di realizzazione, fornite a puro titolo esemplificativo e non limitativo, l’utenza comprende uno o più tra un fornello, un bruciatore, un sistema di saldatura, un motore a combustione interna, una lampada a gas, una caldaia e/o mezzi di stoccaggio.

Il dispositivo 1 comprende, inoltre, mezzi di regolazione, operativamente connessi ai mezzi di prelievo 26, 28, 30 per regolare una pressione predefinita del suddetto flusso di alimentazione.

Perciò, i mezzi di regolazione sono adatti a gestire la pressione del flusso di alimentazione a seconda delle caratteristiche di funzionamento dell’utenza, ad esempio mantenendo una pressione superiore, regolando un flusso di ossidrogeno maggiormente energico, aumentando la velocità di conversione elettrolitica o simili.

Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende mezzi di gestione e controllo 34, operativamente connessi ai mezzi alimentatori di elettricità 42 alla cella elettrolitica 2 per regolare una proprietà dell’elettricità erogata a tale cella 2, preferibilmente la potenza elettrica oppure l’intensità di corrente.

Perciò, secondo tale variante, in mezzi di regolazione comprendono i mezzi di gestione e controllo in modo che la velocità di sviluppo dell’ossidrogeno possa essere fatta variare aumentando/diminuendo l’intensità di corrente agli elettrodi, oppure la potenza elettrica da essi erogata.

In tal modo, aumentando la quantità di gas nella cella elettrolitica, nel serbatoio di rifornimento e/o nei condotti per il loro raccordo, in assenza di uno sfogo all’esterno, la pressione complessiva interna a tali componenti aumenta.

In accordo ad una variante realizzativa ulteriore, i mezzi di regolazione comprendono primi mezzi di intercettazione 36 del flusso di alimentazione, adatti a consentire/impedire il prelievo dell’ossidrogeno dalla cella 2, preferibilmente a seguito di segnali 38 inviati dai mezzi di gestione e controllo 34.

Pertanto, in accordo a questa variante, la regolazione della pressione predefinita avviene consentendo/impedendo la fuoriuscita dell’ossidrogeno dalla cella.

A parità di volume di ossidrogeno nella cella elettrolitica, nel serbatoio di rifornimento e/o nei condotti per il loro raccordo, vale a dire a elettrolisi ferma, la pressione interna tenderà infatti a diminuire progressivamente nel tempo con il consumo della miscela di gas da parte dell’utenza.

Nella variante illustrata, i primi mezzi di intercettazione 36, ad esempio un’elettrovalvola, sono disposti lungo il secondo condotto di serbatoio 28.

Secondo forme di realizzazione alternative, tali mezzi 36 sono disposti lungo il condotto di utenza 30, lungo il secondo condotto di cella 26, e/oppure in corrispondenza della cella elettrolitica in modo da consentire/impedire la fuoriuscita dell’ossidrogeno dal relativo vano di accoglimento.

In relazione ai segnali 38, tali segnali possono essere generati dai mezzi di gestione e controllo 34 a seguito di ulteriori segnali ricevuti da tali mezzi 34.

In accordo ad una variante, il dispositivo 1 comprende mezzi sensori di pressione 46 operativamente connessi ai mezzi di gestione e controllo; secondo tale variante, i mezzi sensori di pressione 46 rilevano il valore di pressione, ad esempio nel primo serbatoio di rifornimento 22 come schematizzato, e inviano un primo segnale di misura 48 ai mezzi di gestione e controllo. In risposta al ricevimento del primo segnale di misura, i mezzi di gestione e controllo provvederanno ad inviare un segnale 38 ai mezzi di intercettazione 36 e/oppure un segnale 50 ai mezzi alimentatori di elettricità 42.

Pertanto, in accordo a queste ultime varianti, la regolazione della pressione predefinita avviene tramite un bilancio tra la proprietà dell’elettricità erogata (intensità di corrente e/o potenza) alla cella elettrolitica 2 e la quantità di ossidrogeno prelevata da tale cella 2.

In accordo ad una variante ulteriore, il dispositivo 1 comprende mezzi sensori di temperatura 52 operativamente connessi ai mezzi di gestione e controllo; secondo tale variante, i mezzi sensori di temperatura 52 rilevano il valore di temperatura, preferibilmente in ciascuna cella elettrolitica 2, e inviano un secondo segnale di misura 54 ai mezzi di gestione e controllo. In risposta al ricevimento del secondo segnale di misura, i mezzi di gestione e controllo provvederanno ad inviare un segnale 50 ai mezzi alimentatori di elettricità 42, ad esempio un segnale di arresto nel caso in cui sia stata superata una temperatura di soglia.

Preferibilmente, il serbatoio di rifornimento 22, 24 funge da separatore dell’acqua oppure della soluzione acquosa dall’ossidrogeno che si sviluppa.

Secondo tale variante, infatti, l’ossidrogeno prelevato dalla cella elettrolitica, oppure dalla pluralità di esse, viene inviato al serbatoio di rifornimento dove il gas gorgoglia nell’acqua da alimentare alla cella e si separa dalla fase acquosa.

In accordo ad una variante preferita, il dispositivo 1 comprende inoltre almeno un’utenza 32, alimentata dal flusso di alimentazione alla pressione predefinita.

Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende mezzi generatori di una fiamma pilota adatti a generare e/o sostenere la fiamma di tale utenza 32, provocando l’implosione di ossidrogeno attraverso una ricombinazione delle molecole di idrogeno e ossigeno che lo compongono.

Pertanto, per le varianti che prevedono utenze adatte a generare fiamme, ad esempio fornelli e/o sistemi di saldatura, il dispositivo à ̈ munito dei mezzi generatori di scintille per la formazione e/o il mantenimento di tale fiamma.

In accordo ad una variante, tra la cella elettrolitica e l’utenza à ̈ previsto un filtro anti-condensa per separare l’eventuale condensa presente nel flusso di alimentazione.

La presente invenzione ha inoltre per oggetto una cella elettrolitica 2, preferibilmente impiegabile nel dispositivo 1 secondo una qualsiasi delle varianti descritte in precedenza.

La cella elettrolitica 2 delimita un vano di accoglimento 12, 64, 16, che si sviluppa lungo un asse di cella X per ricevere l’acqua oppure la soluzione acquosa da sottoporre ad elettrolisi.

Nella descrizione riportata a seguire, con il termine “assiale†si intenderà una direzione parallela (eventualmente coincidente) all’asse di cella X; al contrario, con il termine “radiale†si intenderà una direzione traversale, preferibilmente sostanzialmente ortogonale, rispetto alla direzione assiale.

La cella 2 comprende almeno un catodo 4, 6 e almeno un anodo 8 connessi elettricamente al vano di accoglimento 12, 64, 16 per scindere l’acqua oppure la soluzione acquosa in ossidrogeno tramite elettrolisi.

Perciò, gli almeno due elettrodi 4, 6, 8 sono collegati ai mezzi alimentatori di elettricità 42 per la separazione dell’acqua nei suoi elementi.

Ad esempio, gli elettrodi sono costituiti in acciaio, preferibilmente legato o inossidabile.

Nelle varianti illustrate, la cella comprende un primo 4 ed un secondo catodo 6 (poli negativi), dove ha luogo la reazione di riduzione con formazione di idrogeno gassoso, ed un solo anodo 8 (polo positivo), dove si verifica la reazione di ossidazione con formazione di ossigeno biatomico.

Secondo una variante preferita, la cella comprende un numero di catodi superiore al numero di anodi ed, ancora più preferibilmente, un numero di catodi superiori di un’unità rispetto al numero di anodi. In tal modo, il primo e l’ultimo elettrodo assiale in accordo a questa variante à ̈ un catodo.

Vantaggiosamente, ogni anodo à ̈ disposto in posizione intermedia tra ciascuna coppia di catodi.

Secondo una variante ulteriore, un anodo operativamente connesso ad una coppia catodi à ̈ di spessore di almeno una volta e mezzo rispetto a ciascuno di tali catodi.

Vantaggiosamente, il catodo 4, 6 e l’anodo 8 sono in forma di piastre 56, ad esempio di forma ottagonale (figura 2) oppure genericamente ellissoidale (figura 4), in modo che l’interfaccia elettrodo/acqua sia maggiore rispetto agli elettrodi a tubetto tradizionali.

Secondo una variante particolarmente preferita, le piastre 56 che compongono gli elettrodi comprendono un’appendice 58 adatta a fungere da contatto per i mezzi alimentatori di elettricità 42.

In altre parole, in accordo a questa variante, la superficie di contatto 60 degli elettrodi viene elettrificata tramite l’appendice 58, che costituisce una porzione della piastra 56 estendentesi radialmente esternamente rispetto ai bordi che la delimitano.

Preferibilmente, la superficie di contatto 60 Ã ̈ sostanzialmente almeno pari alla sezione di passaggio nel vano di accoglimento 12, 64, 16.

In altre parole, in accordo a questa variante, l’interfaccia elettrodo/acqua à ̈ sostanzialmente pari alla superficie di contatto 60 bagnata dall’acqua oppure dalla soluzione acquosa.

La cella elettrolitica 2 comprende, inoltre, almeno una parete separatrice 10 disposta tra il catodo 4, 6 e l’anodo 8, almeno parzialmente permeabile all’acqua oppure alla soluzione acquosa e adatta a dissipare almeno parzialmente il calore del vano 12, 64, 16.

Perciò, la parete separatrice 10 divide il vano di accoglimento 12, 64, 16 in almeno due semi-vani, uno rivolto al catodo e uno all’anodo, per migliorare il controllo termico della reazione elettrolitica.

La separazione di un unico vano di accoglimento in due semi-vani, preferibilmente in una pluralità di essi, favorisce infatti la dissipazione del calore e, di conseguenza, migliora la regolazione della temperatura della cella.

La reazione elettrolitica genera, infatti, una considerevole quantità di calore che deve essere necessariamente ridotta per non compromettere il funzionamento della cella; à ̈ infatti intuibile che, all’avvicinamento dell’acqua o della soluzione acquosa alla propria temperatura di ebollizione, aumenta la quantità di vapore nel vano di accoglimento.

Ciò ha principalmente due conseguenze: da un lato diminuisce la quantità di liquido da sottoporre ad elettrolisi in quanto, se la temperatura dell’elettrodo sale eccessivamente, non sarà possibile effettuare l’elettrolisi con resa sufficientemente alta a causa della sottrazione di liquido da parte della competitiva evaporazione.

Dall’altro, il vapore che si libera dal liquido arricchisce l’atmosfera del vano per l’accoglimento ovvero, in altre parole, diluisce l’ossidrogeno generato con vapore acqueo difficilmente combustibile. Pertanto, l’impiego di un siffatto ossidrogeno dovrebbe essere assoggettato ad una preventiva condensazione, purificazione o separazione dal vapore.

Preferibilmente, la parete separatrice à ̈ collegata a mezzi di scambio termico in modo da raffreddarla. Ad esempio, i mezzi di scambio termico comprendono un’unità di raffreddamento che agisce sulla parete per conduzione termica.

Preferibilmente, i mezzi di scambio termico sono operativamente connessi ai mezzi di gestione e controllo 34 e, vantaggiosamente, anche ai mezzi sensori di temperatura 52.

In tal modo, nel caso in cui la temperatura misurata dai mezzi sensori di temperatura 52 superi un valore predeterminato, ad esempio la temperatura di ebollizione del liquido, i mezzi di gestione e controllo sono adatti ad attivare i mezzi di scambio termico per raffreddare la parete separatrice.

In accordo ad una forma realizzativa, la parete separatrice 10 individua almeno un (micro-)passaggio di transito 12, 64 attraverso il proprio spessore per l’acqua oppure la soluzione acquosa; tale (micro-)passaggio 12, 64 consente all’acqua di distribuirsi negli almeno due semi-vani in modo che il migliore controllo termico non comporti un peggioramento drastico della distribuzione dell’acqua in corrispondenza degli elettrodi.

In altre parole, la presenza dei (micro-)passaggio 12, 64 non limita un’equa distribuzione del liquido in corrispondenza degli elettrodi.

Nel presente testo brevettuale, con il termine “(micro-)passaggio†si intendono sia passaggi a livello microscopico, ad esempio le perforazioni di una membrana, sia aperture di dimensioni maggiori, sia eventuali scassi periferici ricavati in un bordo, ad esempio inferiore, della parete separatrice.

Nella variante illustrata, il passaggio 12, 64 à ̈ realizzato da una prima 12 ed una seconda apertura 64 distanziate radialmente in corrispondenza della metà inferiore della parete; pertanto, l’acqua attraverserà lo spessore della parete separatrice tramite una o entrambe tali aperture a seconda del livello di riempimento del vano e in dipendenza della quota delle suddette aperture.

Preferibilmente, la parete separatrice 10 delimita ulteriormente almeno una terza apertura 66 per la distribuzione dell’ossidrogeno nel vano, e per la sua fuoriuscita dal vano.

Vantaggiosamente, la terza apertura 66 à ̈ ricavata nella metà superiore della parete separatrice.

In relazione alle caratteristiche della parete separatrice secondo una variante realizzativa, tale parete à ̈ conformata sostanzialmente in modo identico al catodo e all’anodo, ad eccezione del fatto che essa à ̈ priva dell’appendice 58.

Preferibilmente, la cella 2 comprende una pluralità di pareti separatrici 10 affiancate assialmente, vantaggiosamente un numero superiore a tre, ciascuna coppia di pareti 10 essendo separata da almeno un elemento di tenuta fluidica 14.

Pertanto, per garantire la tenuta tra pareti separatrici attigue, tra tali pareti sono interposti gli elementi di tenuta fluidica. In tal modo, maggiore la forza di avvicinamento tra le pareti attigue, migliore la tenuta.

L’elemento di tenuta fluidica 14 presenta preferenzialmente un profilo esterno sostanzialmente identico al profilo delle pareti separatrici 10 e/o degli elettrodi.

Vantaggiosamente, l’elemento di tenuta 14 comprende una circonferenza chiusa, ad esempio toroidale a sezione rettangolare, che delimita uno spazio 16 per l’accoglimento dei fluidi di processo.

In accordo ad una forma realizzativa, anche ciascuna coppia parete-elettrodo à ̈ separata da un elemento di tenuta 14.

Preferibilmente, l’elemento di tenuta 14 à ̈ elettricamente e/o termicamente isolante.

In accordo ad una forma di realizzazione particolarmente preferita, il vano di accoglimento 12, 64, 16 à ̈ realizzato dagli spazi 16 compresi tra le pareti separatrici 10 e dall’almeno un (micro-)passaggio di transito 12, 64 individuato da ciascuna parete separatrice 10.

In altre parole, la cella della presente invenzione non comprende elettrodi e pareti separatrici immersi in una vasca per effettuare l’elettrolisi, bensì la somma degli spazi e dei (micro-)passaggi costituisce il vano per l’accoglimento del liquido.

Pertanto ciascuna cella 2, preferibilmente avente la struttura a “sandwich†descritta in precedenza, trattiene al proprio interno il liquido necessario all’elettrolisi.

Vantaggiosamente, le pareti separatrici 10 e gli elementi di tenuta 14 sono trattenuti assialmente, opzionalmente unitamente a catodo e anodo, da almeno un tirante 18, 20.

In tal modo, il tirante à ̈ adatto ad avvicinare assialmente pareti attigue, e pareti attigue agli elettrodi, per comprimere gli elementi di tenuta interposti tra loro ed evitare la fuoriuscita indesiderata di fluidi.

In accordo ad una variante vantaggiosa, la cella comprende almeno una coppia di tiranti opposti 18, 20, preferibilmente una pluralità di tiranti disposti circonferenzialmente attorno agli elettrodi e/o alle piastre.

In accordo ad una variante particolarmente vantaggiosa, la cella elettrolitica 2 Ã ̈ delimitata assialmente da almeno un pannello di compressione assiale 68, 70, preferibilmente da una coppia di essi, tramite il quale il tirante comprime assialmente pareti ed elettrodi.

In tal modo, qualora la pressione interna della cella sia superiore al valore tollerabile dagli elettrodi o dalle pareti, l’uso del pannello di compressione consente di innalzare il valore di soglia di tale pressione.

Secondo una variante, il pannello di compressione à ̈ a riscontro di un elettrodo o di una parete separatrice tramite l’interposizione di un elemento di tenuta fluidica 14, come ad esempio illustrato nella sezione di figura 3.

Vantaggiosamente, almeno una porzione del pannello di compressione si estende radialmente esternamente rispetto agli elettrodi e alle pareti separatrici.

In accordo ad una variante ulteriore, il pannello di compressione realizza una corona anulare immaginaria, radialmente esterna agli elettrodi e alle pareti, lungo la quale à ̈ disposta una pluralità di fori di accoglimento 72 per i tiranti.

In accordo ad una variante ulteriore, il pannello di compressione delimita almeno un foro di pannello 74, 76 per l’alimentazione dell’acqua o della soluzione acquosa alla cella 2, e/o per il prelievo dell’ossidrogeno dalla stessa.

Preferibilmente, il pannello di compressione comprende un primo 74 ed un secondo 76 foro di pannello, rispettivamente destinati all’alimentazione del liquido alla cella e al prelievo dell’ossidrogeno. All’interno del dispositivo 1 descritto in apertura, il primo foro di pannello 74, disposto preferibilmente nella metà inferiore del pannello, à ̈ collegato al primo condotto di cella 44, mentre il secondo foro di pannello 76, disposto superiormente, à ̈ connesso al secondo condotto di cella 26.

Per le varianti che non prevedono un pannello di compressione, il primo condotto di cella 44 e il secondo condotto di cella 26 sono raccordati all’elettrodo oppure alla parete separatrice di estremità assiale della cella. Ad esempio, viene impiegato un raccordo connesso meccanicamente al passaggio di transito 12 e alla terza apertura 66 di tale elettrodo o di tale parete.

In accordo ad una variante particolarmente vantaggiosa, ciascuno della coppia di tiranti opposti 18, 20 agisce da conduttore elettrico per alimentare il catodo 4, 6 e l’anodo 8.

Pertanto, in accordo a questa variante, i mezzi alimentatori di elettricità alimentano i tiranti, uno con il polo positivo l’altro con il polo negativo, e tramite questi il catodo e l’anodo, vantaggiosamente tramite l’appendice 58 che intercetta radialmente il tirante, come ad esempio illustrato in figura 3.

Innovativamente, il dispositivo e la cella oggetto della presente invenzione consente di ottenere pressioni di esercizio superiori a quelle ottenibili con le celle tradizionali.

Innovativamente, la cella oggetto della presente invenzione permette di controllare con estrema precisione la temperatura di esercizio della cella, in modo da evitare gli inconvenienti dei quali soffrono le celle della tecnica nota.

Vantaggiosamente, il dispositivo oggetto della presente invenzione consente di essere trasportato con estrema semplicità, in virtù del peso e degli ingombri contenuti.

Vantaggiosamente, la cella oggetto della presente invenzione à ̈ adatta a sopportare una pressione interna superiore alle celle elettrolitiche tradizionali; di conseguenza, la pressione raggiungibile dall’ossidrogeno viene resa idonea a qualunque applicazione o utenza desiderata.

Vantaggiosamente, il dispositivo oggetto della presente invenzione à ̈ adatto ad impiegare un numero di celle variabile a seconda delle necessità dell’utenza, e a diversificarne le modalità di funzionamento in maniera sostanzialmente automatica.

Vantaggiosamente, il dispositivo oggetto della presente invenzione à ̈ adatto ad agire in maniera diversificata sul sistema in maniera tale da regolare il flusso di ossidrogeno tramite una variazione dell’intensità di corrente, oppure del flusso della miscela di gas fuoriuscente.

Vantaggiosamente, la cella oggetto della presente invenzione realizza un’elevata superficie per l’elettrolisi del liquido; ciò si traduce anche in elevate rese di conversione.

Vantaggiosamente, la cella oggetto della presente invenzione favorisce una distribuzione sostanzialmente omogenea dei fluidi di processo al suo interno.

Vantaggiosamente, la speciale conformazione degli elettrodi e delle pareti separatrici oggetto della presente invenzione consente notevoli economie produttive, e una consistente riduzione dei costi di stoccaggio dei componenti.

Vantaggiosamente, la struttura della cella oggetto della presente invenzione à ̈ tale da consentire assestamenti dei componenti, e loro riposizionamenti tali da ridurre le tensioni meccaniche.

Alle forme di realizzazione della cella e del dispositivo suddetto, un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare varianti o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti.

Ad esempio, in accordo ad una variante, il dispositivo comprende un unico serbatoio di rifornimento; in tal caso sarà omesso il secondo condotto di serbatoio 28.

Ancora, una variante ulteriore prevede un unico foro o asola, ad esempio di sezione doppia, al posto della prima 12 e della seconda apertura 64.

Anche tali varianti sono contenute nell’ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Inoltre, ciascuna variante descritta come appartenente ad una possibile forma di realizzazione à ̈ realizzabile indipendentemente dalle altre varianti descritte.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cella elettrolitica (2) che delimita un vano di accoglimento (12, 64, 16) sviluppantesi lungo un asse di cella (X) per ricevere acqua oppure una soluzione acquosa, detta cella (2) comprendendo: - almeno un catodo (4, 6) e almeno un anodo (8) connessi elettricamente al vano di accoglimento (12, 64, 16) per scindere l’acqua oppure la soluzione acquosa in ossidrogeno tramite elettrolisi; e - almeno una parete separatrice (10) disposta tra il catodo (4, 6) e l’anodo (8), almeno parzialmente permeabile all’acqua oppure alla soluzione acquosa e adatta a dissipare almeno parzialmente il calore del vano (12, 64, 16).
2. 2. Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 1, comprendente una pluralità di pareti separatrici (10) affiancate assialmente, ciascuna coppia di pareti (10) essendo separata da almeno un elemento di tenuta fluidica (14), in cui il vano di accoglimento (12, 64, 16) à ̈ realizzato dagli spazi (16) compresi tra le pareti separatrici (10) e dall’almeno un (micro-)passaggio di transito (12, 64) individuato da ciascuna parete separatrice (10).
3. 3. Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il catodo (4, 6) e l’anodo (8) sono in forma di piastre (56) di superficie (60) sostanzialmente almeno pari alla sezione di passaggio nel vano di accoglimento (12, 64, 16).
4. 4. Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui le pareti separatrici (10) e gli elementi di tenuta (14) sono trattenuti assialmente da almeno un tirante (18, 20), preferibilmente unitamente a detti catodo e anodo.
5. 5. Cella elettrolitica secondo la rivendicazione 4, comprendente una coppia di tiranti opposti (18, 20), ciascuno agente da conduttore elettrico per alimentare il catodo (4, 6) e l’anodo (8).
6. 6. Dispositivo per la generazione di ossidrogeno (1) in pressione comprendente: - almeno una cella elettrolitica (2), adatta a ricevere acqua oppure una soluzione acquosa per scinderla in ossidrogeno tramite elettrolisi, detta cella elettrolitica (2) essendo preferibilmente realizzata in accordo ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; - almeno un serbatoio di rifornimento (22, 24), ad esempio per gravità, dell’acqua oppure della soluzione acquosa alla cella elettrolitica (2); - mezzi di prelievo (26, 28, 30) dell’ossidrogeno dalla cella elettrolitica (2), adatti ad originarne un flusso di alimentazione per un’utenza (32), ad esempio un fornello, un motore a combustione interna e/o mezzi di stoccaggio; e - mezzi di regolazione, operativamente connessi ai mezzi di prelievo (26, 28, 30) per regolare una pressione predefinita di detto flusso di alimentazione.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, comprendente mezzi di gestione e controllo (34), operativamente connessi a mezzi alimentatori di elettricità alla cella elettrolitica (2) per regolare una proprietà dell’elettricità erogata a detta cella (2), ad esempio la potenza elettrica oppure l’intensità di corrente, e dove i mezzi di regolazione comprendono primi mezzi di intercettazione (36) del flusso di alimentazione, adatti a consentire/impedire il prelievo dell’ossidrogeno dalla cella (2) a seguito di segnali (38) inviati dai mezzi di gestione e controllo (34).
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui il serbatoio di rifornimento (22, 24) funge da separatore dell’acqua oppure della soluzione acquosa dall’ossidrogeno che si sviluppa.
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 6 alla 8, in cui il serbatoio di rifornimento (22, 24) à ̈ collegato ad una pluralità di celle elettrolitiche (2) disposte in parallelo.
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 6 alla 9, comprendente inoltre almeno un’utenza (32), preferibilmente un fornello e/o un sistema di saldatura, alimentata dal flusso di alimentazione alla pressione predefinita, e mezzi generatori di una fiamma pilota adatti a generare e/o sostenere la fiamma di tale utenza (32), provocando l’implosione di ossidrogeno attraverso una ricombinazione delle molecole di idrogeno e ossigeno che lo compongono.