ITMI20131565A1 - Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno - Google Patents
Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigenoInfo
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“DISPOSITIVO PER GENERARE UNA MISCELA DI IDROGENO E
OSSIGENO”
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno.
Sono noti dispositivi per generare una miscela di idrogeno e ossigeno, definita anche come ossidrogeno, comprendenti una cella elettrolitica in cui avviene l'elettrolisi dell'acqua facendo passare corrente elettrica nell’acqua contenente un elettrolita per cui le molecole di acqua si dissociano, e gli atomi di ossigeno e idrogeno passano da una struttura diatomica a una monoatomica. Comunemente una cella elettrolitica utilizzata per generare una miscela di idrogeno e ossigeno comprende una pluralità di piastre disposte parallelamente fra loro.
Tali dispositivi trovano applicazione in svariati campi, per esempio a bordo di veicoli, in particolare automobili, come generatori di una miscela di gas comburente da inviare alla camera di combustione del motore per esempio attraverso il collettore di aspirazione.
L’invio di una miscela di idrogeno e ossigeno all’aspirazione del motore a combustione interna del veicolo consente di migliorare l’efficacia della combustione, riducendo così la quantità di incombusti allo scarico. Come ulteriore effetto migliora il rendimento termodinamico del motore e si riducono i consumi di carburante.
I dispositivi noti presentano però alcuni inconvenienti in termini di efficienza della cella elettrolitica ed in particolare in termini di efficienza nell’allontanare la miscela di idrogeno e ossigeno dalla cella stessa. E’ noto infatti che, in uso, il volume definito dalla cella elettrolitica è parzialmente occupato dalla miscela di acqua ed elettrolita e dalla miscela di idrogeno e ossigeno. La miscela liquida di acqua ed elettrolita si dispone sul fondo della cella elettrolitica mentre la miscela gassosa di idrogeno e ossigeno si dispone nella porzione superiore della cella elettrolitica. La suddivisione del volume a disposizione fra le due miscele è dinamica ossia variabile in funzione della pressione della miscela gassosa. Quanto più è limitata l’efficienza nell’allontanamento della miscela gassosa dalla cella elettrolitica tanto più cresce il volume occupato dalla miscela gassosa rispetto a quella liquida. Poiché il rendimento della cella elettrolitica è proporzionale all’area delle piastre bagnate dalla miscela di acqua ed elettrolita, appare evidente che le celle elettrolitiche note hanno un rendimento limitato.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno con rendimento migliorato.
Ulteriore scopo della presente invenzione è proporre un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno in grado di allontanare efficacemente la miscela di idrogeno e ossigeno dalla cella elettrolitica stessa.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a differenti forme di realizzazione dell'invenzione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno, come illustrato negli uniti disegni in cui:
- la figura 1 è una vista schematica in prospettiva a parti separate di alcuni componenti di un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista schematica laterale di un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la presente invenzione;
- la figura 3 è una vista schematica in prospettiva a parti separate di alcuni componenti di un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la presente invenzione;
- la figura 4 è una vista laterale di un componente di un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la presente invenzione;
- la figura 5 è una vista frontale del componente di figura 4;
- la figura 6 è una vista in sezione del componente di figura 4 secondo la traccia VI-VI;
- la figura 7 è una vista prospettica di un componente del dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la presente invenzione;
- la figura 8 è una vista frontale di un componente del dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la presente invenzione.
Con riferimento alle figure allegate, con 1 è stato indicato un dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno ottenuta dall'elettrolisi dell’acqua. Tale dispositivo è configurato per applicazioni su automobili. Le figure allegate illustrano il dispositivo 1 nella sua configurazione di utilizzo in cui appoggia su un piano orizzontale P. In particolare possono essere previsti elementi di appoggio 1a adatti a disporsi su una superficie orizzontale. Tale configurazione definisce un sistema di riferimento dato dal piano orizzontale e dalla direzione verticale, perpendicolare al piano orizzontale. I termini “superiore”, “inferiore” o simili sono utilizzati nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate riferendosi a tale sistema di riferimento.
Il dispositivo 1 comprende almeno una cella elettrolitica 2.
La cella elettrolitica 2 comprende una pluralità di piastre 3 disposte parallelamente una all’altra con interposizione di divisori 4.
L’accostamento alternato di piastre e divisori genera un volume di contenimento 5 di una miscela di acqua ed elettrolita.
La cella elettrolitica è alloggiata all’interno di un elemento scatolare 2a configurato in particolare per contenere lateralmente le piastre.
Una porzione inferiore 6 della cella elettrolitica 2 è in comunicazione con almeno un condotto di ingresso dell’acqua 7. Una porzione superiore 8 della cella elettrolitica 2 è in comunicazione con almeno un condotto di uscita della miscela di idrogeno e ossigeno 9.
Almeno una piastra 3, preferibilmente ciascuna piastra della cella elettrolitica, presenta una pluralità di fori di uscita 10 della miscela di idrogeno e ossigeno disposti nella porzione superiore 8 della cella elettrolitica 2 e distribuiti lungo almeno due linee 11 convergenti verso l’alto in un vertice 12 disposto nella porzione superiore 8 della cella elettrolitica. Preferibilmente i fori di uscita 10 della miscela di idrogeno e ossigeno sono distribuiti lungo almeno due rette convergenti verso l’alto. In particolare tali rette sono parallele a rispettivi lati 13 di un bordo perimetrale 14 della piastra 3.
Preferibilmente i fori di uscita 10 della miscela di idrogeno e ossigeno sono disposti in una porzione superiore 8 della piastra 3 delimitata da un bordo perimetrale 14 convergente verso l’alto. Nella forma di realizzazione illustrata, la porzione superiore 8 della piastra 3 è delimitata da rispettivi lati 13 del bordo perimetrale 14 convergenti verso l’alto in un vertice 15. Preferibilmente il vertice 15 giace sul bordo perimetrale 14 della piastra 3. In accordo con una possibile forma di realizzazione, i divisori 4 comprendono un bordo di contenimento 4a del volume di contenimento 5 delimitato da rispettivi lati 4b del bordo di contenimento 4a convergenti verso l’alto in un vertice 4c. Preferibilmente il vertice 4c giace sul bordo di contenimento 4a del divisorio 4. In particolare il divisorio 4 riprende la forma e le dimensioni esterne della piastra 3.
In questo modo l’area a disposizione della miscela di idrogeno e ossigeno presenta una dimensione orizzontale decrescente verso la porzione superiore 8 della cella elettrolitica 2.
In accordo con una possibile forma di realizzazione i fori di uscita 10 della miscela di idrogeno e ossigeno sono circolari con centro disposto lungo le linee/rette 11. Preferibilmente un foro di uscita 10 giace con centro disposto nel vertice 12 di convergenza delle linee/rette 11.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, le piastre 3 presentano un bordo perimetrale 14 quadrangolare con una diagonale 16 disposta lungo una direzione verticale. Preferibilmente le piastre 3 hanno forma quadrata o romboidale.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, almeno una piastra 3, preferibilmente ciascuna piastra 3, presenta una pluralità di fori di ingresso 17 dell’acqua distribuiti lungo una linea verticale che, nel caso illustrato nelle figure, corrisponde alla diagonale 16 disposta lungo la direzione verticale. Preferibilmente i fori di ingresso 17 dell’acqua sono circolari. In accordo con una possibile forma di realizzazione, i fori di ingresso 17 dell’acqua si estendono da una porzione inferiore 6 della cella elettrolitica fino ad una porzione intermedia non interessata dai fori di uscita 10 della miscela di idrogeno e ossigeno.
Preferibilmente la linea verticale lungo cui sono distribuiti i fori di ingresso 17 dell’acqua converge nel vertice 12 delle linee convergenti 11 lungo cui sono distribuiti i fori di uscita 10 della miscela di idrogeno e ossigeno.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, la cella elettrolitica 2 comprende almeno un elettrodo positivo 18 e/o almeno un elettrodo negativo 19 disposti parallelamente alle piastre 3 della cella elettrolitica 2. Almeno uno di tali elettrodi è realizzato mediante una piastra 20 comprendente una pluralità di fori 21 distribuiti a reticolo su tutta la superficie della piastra (figura 8).
In accordo con una possibile forma di realizzazione, il dispositivo 1 comprende almeno una parete di chiusura 22 della cella elettrolitica 2. La parete di chiusura 22 è disposta parallelamente alle piastre 3 e delimita il volume di contenimento 5 della miscela di acqua ed elettrolita. Preferibilmente sono previste due pareti di chiusura disposte su lati opposti della cella elettrolitica, parallelamente alle piastre e da parti opposte di esse.
Vantaggiosamente il condotto di ingresso dell’acqua 7 e/o il condotto di uscita della miscela di idrogeno e ossigeno 9 è ricavato internamente alla parete di chiusura. In particolare il condotto di ingresso dell’acqua 7 e/o il condotto di uscita della miscela di idrogeno e ossigeno 9 è ottenuto all’interno dello spessore della parete di chiusura mediante foratura (figura 6).
In accordo con una possibile forma di realizzazione, il dispositivo 1 comprende almeno un serbatoio di alimentazione 23 dell’acqua disposto superiormente alla cella elettrolitica in modo che il reintegro dell’acqua nella cella elettrolitica avvenga per gravità. Preferibilmente il serbatoio di alimentazione 23 è delimitato almeno parzialmente dalla parete di chiusura 22. Come per esempio illustrato in figura 3, il serbatoio di alimentazione 23 comprende un involucro 23a aperto sul lato della parete di chiusura 22 e adatto ad essere fissato alla parete di chiusura per esempio in corrispondenza di scanalature 22a.
Ulteriori scanalature 22b possono essere previste per l’accoppiamento fra la parete di chiusura 22 e l’elemento scatolare 2a.
Preferibilmente il condotto di ingresso dell’acqua 7 è ricavato internamente alla parete di chiusura 22 fra una sezione di ingresso superiore 24 in comunicazione con il serbatoio di alimentazione 23 ed una sezione di uscita inferiore 25 in comunicazione con il volume di contenimento 5 della miscela di acqua ed elettrolita.
Preferibilmente il condotto di uscita 9 della miscela di idrogeno e ossigeno è ricavato internamente alla parete di chiusura fra una sezione di uscita superiore 26 in comunicazione con il serbatoio di alimentazione 23 ed una sezione di ingresso inferiore 27 in comunicazione con il volume di contenimento 5 della miscela di acqua ed elettrolita.
Nel caso in cui siano previste due pareti di chiusura 22 della cella elettrolitica, in ogni parete di chiusura è ricavato internamente un condotto di ingresso 7 dell’acqua e/o un condotto di uscita 9 della miscela di idrogeno e ossigeno. Preferibilmente ad ogni parete di chiusura 22 è associato un serbatoio di alimentazione 23.
Vantaggiosamente la parete di chiusura 22 è realizzata in polimetilmetacrilato, preferibilmente trasparente.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, il condotto di ingresso dell’acqua 7 ed il condotto di uscita della miscela di idrogeno e ossigeno 9 sono in comunicazione con il serbatoio di alimentazione 23 dell’acqua. Conseguentemente la miscela di idrogeno e ossigeno che fuoriesce dalla cella elettrolitica viene indirizzata al serbatoio di alimentazione 23.
Un ulteriore serbatoio di gorgogliamento 28 è collegato ad una porzione superiore del serbatoio di alimentazione 23 dell’acqua mediante un condotto intermedio 28a attraversato dalla miscela di idrogeno e ossigeno. Con 29 è stata indicata una scheda elettronica di controllo del dispositivo 1 operativamente associata al motore a combustione interna dell’automobile in modo da regolare il funzionamento del dispositivo 1 in funzione del numero di giri del motore.
Con 30 è stato indicato un condotto finale per l’invio della miscela di idrogeno e ossigeno al motore.
In uso il dispositivo 1 è montato su un automobile, per esempio in corrispondenza del bagagliaio o dell’abitacolo e collegato al filtro dell’aria del motore dell’automobile per l’immissione della miscela di idrogeno e ossigeno come comburente. Inoltre il dispositivo 1 è alimentato elettricamente dalla batteria dell’automobile.
La scheda elettronica è configurata per associare il funzionamento del dispositivo 1 al funzionamento del motore: il dispositivo 1 si spegne quando si spegne il motore e si attiva all’accensione, preferibilmente con un ritardo di alcuni secondi. Inoltre la scheda elettronica è configurata per modulare la corrente di alimentazione della cella elettrolitica in funzione dell’aria richiesta dal motore.
A seguito della alimentazione elettrica, l’acqua viene scissa istantaneamente generando una miscela di idrogeno ed ossigeno che abbassa il livello di acqua ed elettrolita all’interno della cella elettrolitica. Grazie alla presenza dei fori di uscita disposti nella porzione superiore della cella elettrolitica e distribuiti lungo almeno due linee convergenti verso l’alto in un vertice disposto nella porzione superiore della cella elettrolitica stessa, l’efficienza di allontanamento della miscela di idrogeno ed ossigeno dalla cella elettrolitica è particolarmente elevata. Prevedendo inoltre che i fori di uscita della miscela di idrogeno e ossigeno siano disposti in una porzione superiore della piastra delimitata da un bordo perimetrale convergente verso l’alto si ottiene un effetto di spinta della miscela di idrogeno e ossigeno verso l’esterno della cella elettrolitica mantenendo un efficiente equilibrio dinamico all’interno della cella elettrolitica.
La forma quadrangolare, in particolare quadrata, e la disposizione in verticale lungo la diagonale contribuisce ulteriormente a migliorare l’efficienza della cella elettrolitica e quindi la produzione della miscela di idrogeno e ossigeno.
L’utilizzo di condotti di uscita e di ingresso ricavati di pezzo all’interno delle pareti di chiusura semplifica la struttura e contribuisce a smaltire velocemente la miscela di idrogeno e ossigeno generando un collegamento diretto fra la cella elettrolitica ed il serbatoio.
Sfruttando il serbatoio di acqua come volume di raccolta della miscela di idrogeno e ossigeno si ottimizza la struttura e, congiuntamente all’ulteriore serbatoio di gorgogliamento si ottiene un sicura dispositivo adatto ad evitare il ritorno di fiamma.
L’utilizzo di polimetilmetacrilato garantisce non solo le necessarie caratteristiche meccaniche ma anche un elevato grado di gradevolezza estetica, oltre a consentire l’immediata verifica dei livelli dell’acqua all’interno dei serbatoi.
Claims (18)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) per generare una miscela di idrogeno e ossigeno ottenuta dall'elettrolisi dell’acqua, detto dispositivo essendo configurato per applicazioni su automobili e comprendendo: almeno una cella elettrolitica (2) comprendente una pluralità di piastre (3) disposte parallelamente una all’altra con interposizione di divisori (4) in modo da creare un volume di contenimento (5) di una miscela di acqua ed elettrolita, in cui una porzione inferiore (6) della cella elettrolitica (2) è in comunicazione con almeno un condotto di ingresso (7) dell’acqua e in cui una porzione superiore (8) della cella elettrolitica (2) è in comunicazione con almeno un condotto di uscita (9) della miscela di idrogeno e ossigeno, in cui almeno una piastra (3) presenta una pluralità di fori di uscita (10) della miscela di idrogeno e ossigeno disposti in una porzione superiore (8) della cella elettrolitica (2) e distribuiti lungo almeno due linee (11) convergenti verso l’alto in un vertice (12) disposto nella porzione superiore della cella elettrolitica (2).
- 2. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 1, in cui detti fori di uscita (10) della miscela di idrogeno e ossigeno sono distribuiti lungo almeno due rette (12) convergenti verso l’alto.
- 3. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 2, in cui dette rette (12) sono parallele a rispettivi lati (13) di un bordo perimetrale (14) della piastra (3).
- 4. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna piastra (3) presenta una pluralità di fori di uscita (10) della miscela di idrogeno e ossigeno disposti in una porzione superiore (8) della cella elettrolitica (2) e distribuiti lungo almeno due linee (11) convergenti verso l’alto in un vertice (12) disposto nella porzione superiore (8) della cella elettrolitica (2).
- 5. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti fori di uscita (10) della miscela di idrogeno e ossigeno sono disposti in una porzione superiore (8) della piastra (3) delimitata da un bordo perimetrale (14) convergente verso l’alto.
- 6. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 5, in cui detta porzione superiore (8) della piastra (3) è delimitata da rispettivi lati (13) del bordo perimetrale (14) convergenti verso l’alto in un vertice (15).
- 7. . Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui dette piastre (3) presentano un bordo perimetrale (14) quadrangolare con una diagonale (16) disposta lungo una direzione verticale.
- 8. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno una piastra (3) presenta una pluralità di fori di ingresso (17) dell’acqua distribuiti lungo una linea verticale (16).
- 9. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 8, in cui detta linea verticale (16) converge nel vertice (12) delle linee (11) convergenti lungo cui sono distribuiti i fori di uscita (10) della miscela di idrogeno e ossigeno.
- 10. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno una parete di chiusura (22) della cella elettrolitica (2), disposta parallelamente a dette piastre (3), e delimitante detto volume di contenimento (5) della miscela di acqua ed elettrolita, in cui detto condotto di ingresso (7) dell’acqua e/o detto condotto di uscita (9) della miscela di idrogeno e ossigeno è ricavato internamente alla parete di chiusura (22).
- 11. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 10, comprendente almeno un serbatoio di alimentazione (23) dell’acqua delimitato almeno parzialmente da detta parete di chiusura (22), in cui detto condotto di ingresso (7) dell’acqua è ricavato internamente alla parete di chiusura (22) fra una sezione di ingresso superiore (24) in comunicazione con detto serbatoio di alimentazione (23) ed una sezione di uscita inferiore (25) in comunicazione con detto volume di contenimento (5) della miscela di acqua ed elettrolita.
- 12. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 11, in cui detto condotto di uscita (9) della miscela di idrogeno e ossigeno è ricavato internamente alla parete di chiusura (22) fra una sezione di uscita superiore (26) in comunicazione con detto serbatoio di alimentazione (23) ed una sezione di ingresso inferiore (27) in comunicazione con detto volume di contenimento (5) della miscela di acqua ed elettrolita.
- 13. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni 10-12, comprendente due pareti di chiusura (22) della cella elettrolitica (2), disposte parallelamente a dette piastre (3) e da parti opposte di esse, in cui in ogni parete di chiusura (22) è ricavato internamente un condotto di ingresso (7) dell’acqua e/o un condotto di uscita (9) della miscela di idrogeno e ossigeno.
- 14. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni 10-13, in cui detta parete di chiusura (22) è realizzata in polimetilmetacrilato.
- 15. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un serbatoio di alimentazione (23) per l’acqua, detto condotto di ingresso (7) dell’acqua e detto condotto di uscita (9) della miscela di idrogeno e ossigeno essendo in comunicazione con detto serbatoio di alimentazione (23) per l’acqua.
- 16. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo la rivendicazione 15, comprendente un ulteriore serbatoio di gorgogliamento (28) collegato ad una porzione superiore del serbatoio di alimentazione (23) dell’acqua mediante un condotto intermedio, in cui detto condotto intermedio è attraversato dalla miscela di idrogeno e ossigeno.
- 17. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cella elettrolitica (2) comprende almeno una piastra anodo (18) e una piastra catodo (19) disposte parallelamente alle piastre (3) della cella elettrolitica (2) e comprendenti una pluralità di fori (21) distribuiti a reticolo su tutta la superficie della piastra.
- 18. Dispositivo per generare una miscela di idrogeno e ossigeno secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui i divisori (4) comprendono un bordo di contenimento (4a) del volume di contenimento (5) delimitato da rispettivi lati (4b) del bordo di contenimento (4a) convergenti verso l’alto in un vertice (4c).
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| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITMI20131565A1 (it) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4339324A (en) * | 1980-12-03 | 1982-07-13 | Henes Products Corp. | Polycell gas generator |
| WO2007102718A1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Energy Master Co., Ltd. | Equipment for generating oxygen/hydrogen gas |
| US20110089029A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | Volk Jr Robert Charles | Compact hybrid cell hydrogen generator |
| US20130220240A1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-08-29 | Deec, Inc. | Oxygen-Rich Plasma Generators for Boosting Internal Combustion Engines |
-
2013
- 2013-09-23 IT IT001565A patent/ITMI20131565A1/it unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4339324A (en) * | 1980-12-03 | 1982-07-13 | Henes Products Corp. | Polycell gas generator |
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