ITRM20100651A1 - Elettrolizatore, in particolare per applicazioni motoristiche - Google Patents

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ITRM20100651A1
ITRM20100651A1 IT000651A ITRM20100651A ITRM20100651A1 IT RM20100651 A1 ITRM20100651 A1 IT RM20100651A1 IT 000651 A IT000651 A IT 000651A IT RM20100651 A ITRM20100651 A IT RM20100651A IT RM20100651 A1 ITRM20100651 A1 IT RM20100651A1
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IT
Italy
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electrolyser
hho
tank
electrolytic solution
hydrogen
Prior art date
Application number
IT000651A
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English (en)
Inventor
Nicola Antonio Angelo De
Adelio Pompei
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Hydrofaster S R L
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Description

TITOLO: “Elettrolizzatore, in particolare per applicazioni motoristiche”
Campo dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un elettrolizzatore, in particolare per applicazioni motoristiche.
Stato della tecnica
La miscela di ossigeno e idrogeno è nota col nome di ossidrogeno.
Tale gas viene utilizzato nei processi industriali di saldobrasatura, per il riscaldamento ed anche per l'arricchimento di carburanti di motori endotermici. La produzione di ossidrogeno è realizzata per elettrolisi mediante un elettrolizzatore, in cui delle celle sono poste adiacenti una accanto all'altra in una camera elettrolitica comune con gli elettroliti di ciascuna cella in serie tra loro. La camera elettrolitica è provvista di uno spazio per la raccolta del gas e di un'uscita per collegarvi, ad esempio, strumenti che lo utilizzano.
Nell’applicazione in ambito veicolare, l’impiego di simili apparati richiede molti accorgimenti costruttivi soprattutto per il fatto che i veicoli inducono accelerazioni e inclinazioni notevoli all’elettrolizzatore, determinando situazioni in cui ampie porzioni degli elettrodi risultano a secco, cioè non sono bagnate dalla soluzione elettrolitica ed in cui lo stesso elettrolita può riversarsi nel condotto di prelievo dell’ossidrogeno.
Un altro problema particolarmente sentito sta nel fatto che le tensioni di alimentazione veicolari, notoriamente a 12 e 24V, sono spesso incompatibili con gli elettrolizzatori costringendo aN’uso di regolatori di tensione, per esempio PWM in modo da regolare la corrente assorbita dall’apparecchio, evitando che gli elettrodi si surriscaldino.
Un ulteriore problema legato agli elettrolizzatori risiede nel fatto che da un lato si vuole che il dispositivo sia compatto e poco ingombrante, dall’altro si vuole evitare assolutamente che la soluzione elettrolitica venga aspirata dal motore assieme all’ossidrogeno determinando il danneggiamento del motore. Per cui risulta problematico separare l’ossidrogeno dalla soluzione elettrolitica, soprattutto quando l’elettrolizzatore è estremamente efficiente producendo altissimi quantitativi di gas.
Sommario dell’invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un elettrolizzatore, in particolare per applicazioni motoristiche, atto a risolvere il problema della perfetta immersione degli elettrodi nella soluzione elettrolitica e contemporaneamente fornire un elettrolizzatore compatto e stabilizzato alle tensioni veicolari .
E’ oggetto della presente invenzione un elettrolizzatore, in particolare per applicazioni motoristiche, conformemente alla rivendicazione 1.
Il dimensionamento del dispositivo e la concentrazione dell’elettrolita è sufficiente a mantenere il rapporto di produzione di ossigeno e idrogeno costante garantendo un assorbimento costante di corrente necessaria al processo elettrolitico.
In particolare, la soluzione stabilizza la corrente di alimentazione per garantire un prefissato valore costante della corrente circolante.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di descrivere un collegamento di un elettrolizzatore ad un serbatoio di rifornimento dell’elettrolizzatore, allo scopo di ridurre il gorgogliamento dell’ossidrogeno senza compromettere il rendimento dell’elettrolizzatore.
E’ oggetto della presente invenzione un collegamento tra un elettrolizzatore ed un serbatoio di rifornimento dell’elettrolizzatore, l’elettrolizzatore comprendendo un condotto di uscita di ossidrogeno e un condotto di ingresso di nuova soluzione elettrolitica, il serbatoio comprendendo un condotto di uscita di acqua/soluzione elettrolitica, il collegamento comprendendo un raccordo ad Y collegante detti condotti di ingresso e uscita dell’elettrolizzatore ed il condotto di uscita del serbatoio.
Vantaggiosamente, il serbatoio di rifornimento dell’elettrolizzatore, svolge anche una funzione di rallentare il gas prodotto e di separarlo dalla soluzione elettrolitica. Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un serbatoio di estrazione della miscela di ossigeno ed idrogeno prodotta, atto a migliorare la separazione tra l’ossidrogeno e la soluzione elettrolitica.
E’ pure oggetto della presente invenzione un serbatoio di estrazione della miscela di ossigeno e idrogeno prodotta mediante il suddetto elettrolizzatore.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.
Breve descrizione delle Figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un elettrolizzatore, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:
la Fig. 1 rappresenta un elettrolizzatore secondo la presente invenzione, la Fig. 2 mostra l’elettrolizzatore della figura 1 abbinato ad un serbatoio di rifornimento dell’elettrolizzatore,
le Figg. 3 - 7 mostrano parti dell’elettrolizzatore di figura 1 ,
la Fig. 8 mostra dettagliatamente il serbatoio di figura 2,
la Fig. 9 mostra schematicamente una variante di serbatoio di rifornimento dell’elettrolizzatore.
Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.
Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Un elettrolizzatore 1 secondo la presente invenzione, con particolare riferimento alle figure, è formato da una pluralità di piastre metalliche 14 e 14a/b collegate tra loro mediante prigionieri 13 a formare un pacco, si vedano le figure 1 , 3 e 4. Tra una coppia di piastre adiacenti è interposta una guarnizione 15 anulare di opportuno spessore, vedi figura 5, definendo una cavità racchiusa, dunque, dalla coppia di piastre metalliche 14 e/o 14a/b e dalla guarnizione 15.
La cavità, come sarà specificato nel seguito, è atta ad essere riempita almeno parzialmente di una soluzione elettrolitica H20+ definendo una cella elettrolitica comprende una coppia di piastre metalliche 14 e/o 14a/b, una guarnizione 15 e una soluzione elettrolitica.
I prigionieri passano attraverso opportuni fori passanti 43 praticati nelle piastre 14 e 14a/b, preferibilmente in posizione anulare. Si preferisce inoltre che le guarnizioni 15 anulari sono dimensionate opportunamente e comprendano anch’esse fori passanti 53 corrispondenti ai fori 43 delle piastre metalliche, in modo da garantire una perfetta tenuta delle celle elettrolitiche.
Si preferisce che il pacco di piastre comprenda una prima 11 ed una seconda piastra isolante 12, preferibilmente in bachelite, vedi figure 6 e 7, aderenti alla prima ed ultima piastra metallico definente il pacco.
Anche dette piastre isolanti comprendono fori passanti rispettivamente 63 e 73 per consentire il passaggio dei prigionieri 13. Tali piastre isolanti 11 e 12 hanno essenzialmente una funzione di isolamento elettrico del dispositivo, ma non sono essenziali per la realizzazione dello stesso.
Sia le piastre metalliche 14 e/o 14a/b che almeno una delle piastre isolanti, per esempio la piastra 11 , comprendono ulteriori aperture passanti. In particolare le piastre metalliche comprendono un’apertura di sfogo 44 ed un’apertura di allagamento 45 disposte all’interno del perimetro interno delimitato dalla guarnizione 15, rispettivamente corrispondenti alle aperture 64 e 65 sulla piastra isolante 11. Si preferisce che le aperture 44 e 45, e dunque le aperture 64 e 65, siano disposte allineate secondo l’asse di simmetria H.
L’allagamento del dispositivo e il prelievo dell’ossidrogeno può essere effettuato su una piastra di estremità 14b e/o 14b o 14a, cioè la prima e l’ultima della successione di piastre metalliche. Nel primo caso, l’ultima piastra metallica e l’eventuale piastra isolante è priva di aperture di allagamento ed estrazione, vedi figura 7.
Con riferimento alla figura 1 , quando il dispositivo è assemblato, le aperture 44 e l’apertura 64 consentono alla miscela di ossigeno e idrogeno, di seguito indicata col simbolo HHO, di fuoriuscire dall’elettrolizzatore 1 , attraverso il condotto di uscita 17, collegato e comunicante con l’apertura 64 della piastra isolante 11.
La scissione delle molecole d’acqua deve essere rimpiazzata da nuova soluzione H20+ che viene immessa nell’elettrolizzatore mediante il condotto di ingresso o allagamento 16, collegato e comunicante con l’apertura 65 della piastra isolante 11. La soluzione elettrolitica si distribuisce all’interno dell’elettrolizzatore, principalmente attraverso le aperture di allagamento 45.
Dunque, le aperture di evacuazione 44 e le aperture di allagamento 45 definiscono canali interni all’elettrolizzatore, schematizzati, in figura 1 , mediante linee tratteggiate del tipo linea-punto.
Nella variante riportata nelle figure, i condotti a L di ingresso 16 e il condotto a L di uscita 17, sono collegati con la piastra isolante 11 , per cui si rende necessaria una ulteriore guarnizione tra le piastre isolanti e quelle metalliche. Ad ogni modo, si tratta di dettagli alla portata del tecnico del ramo.
Vantaggiosamente, il dispositivo descritto risulta assolutamente compatto e parzialmente definito dagli stessi elettrodi definiti dalle piastre 14 e 14a/b. In questo modo, accelerazioni impresse al dispositivo non influiscono sulla efficienza del dispositivo.
Secondo un altro aspetto del trovato, elettrodi così grandi rispetto alle dimensioni di ogni singola cella comporta una migliore dispersione del calore da parte degli elettrodi e una grande efficienza in termini di produzione dell’ossidrogeno HHO. Secondo una realizzazione preferita dell’invenzione, si preferisce che la concentrazione dell’elettrolita sia compresa tra 0,4 e 0,6 g/litro con un valore ottimale di 0,47 g/l. Inoltre si preferisce che il volume interno dell’elettrolizzatore sia compreso tra 200 e 250 cc con un valore ottimo di 240 cc.
Con tali caratteristiche, si preferisce che l’elettrolizzatore sia formato da sei celle in serie, cioè sei guarnizioni 15 e sette piastre metalliche, per tensioni di alimentazione di 12V, in modo che ciascuna cella sia sottoposta ad una differenza di potenziale di 1 ,9 - 2V. Un intervallo compreso tra 1 ,8 e 2,2V è accettabile.
L’elettrolizzatore mostrato nelle figure, in particolare è formato da dodici celle, cioè sei celle in parallelo ad ulteriori sei celle, per un totale di tredici piastre metalliche. Le piastre metalliche 14a/b differiscono dalle altre piastre metalliche 14 per un lembo sporgente che consente un agevole collegamento di un morsetto di alimentazione dell’elettrolizzatore.
Allora, nel caso dell’elettrolizzatore rappresentato in figura 1 , la piastra metallica centrale 14a è collegata ad un primo polo di alimentazione, per esempio positivo, mentre i lembi delle due piastre laterali 14b sono collegati assieme ad un secondo polo di alimentazione, per esempio negativo.
In questo modo le serie delle celle a sinistra e a destra della piastra metallica centrale 14a risultano in parallelo tra loro rispetto alla sorgente di alimentazione. Per tensioni di alimentazione differenti può essere variato il numero di celle, cioè il numero delle piastre metalliche e relative guarnizioni.
Nella figura 2 è mostrata una vista frontale dell’elettrolizzatore 1.
Si preferisce che la piastra metallica centrale 14a sia provvista di detto lembo sporgente in una posizione differente rispetto alle piastre metalliche laterali 14b, così da evitare cortocircuiti tra i morsetti di alimentazione.
In accordo con le figure, le piastre metalliche 14 e 14a/b ed eventualmente le piastre isolanti 11 e 12 sono di forma quadrata o rettangolare. Inoltre sono realizzate in modo che fori 43, 53, 63, 73 e aperture 44, 45, 64 e 65 sono disposti simmetricamente rispetto all’asse verticale e baricentrico H. In questo modo, le piastre 14 possono essere assiemate senza tener conto del loro orientamento reciproco, inoltre, le piastre metalliche 14a/b sono identiche, ma montate in modo rovesciato tra loro, intorno all’asse H, in particolare, la piastra centrale 14a è assemblata rovesciata rispetto alle piastre laterali 14b. Si preferisce che le piastre 11 , 12, 14 e 14 a/b siano rettangolari o quadrate.
Da prove effettuate, si è evinto che il campo di funzionamento migliore prevede un assorbimento di corrente compreso tra 3 e 15 A, con un valore ottimale di 11 A.
Si preferisce inoltre, che la soluzione elettrolitica sia a base di acqua distillata / bidistillata, poiché l’acqua non depurata contiene residui di metalli disciolti che tendono ad ossidarsi e a favorire anche l’ossidazione degli elettrodi, che si preferisce siano in acciaio.
Il sale costituente l’elettrolita è preferibilmente idrossido di Potassio KOH, oppure Soda caustica NaOH, ma altri elettroliti possono essere impiegati.
Si preferisce che gli elettrodi siano formati con acciaio a basso tenore di carbonio, quali, per esempio, il cosiddetto AISI 316L, che è a base di cromo, nickel e molibdeno, oppure, di acciaio tipo INCONEL®, che è una superlega di nickel completamente priva di carbonio, oppure di acciaio rivestito al titanio. Tale scelta limita l’alterazione degli elettrodi.
Si preferisce, inoltre, che il volume delle celle sia realizzato mediante piastre aventi una superficie compresa tra 120 e 180 cm<2>, con un valore ottimale di 153 e spessore di circa 1 mm.
Ciò implica che per piastre metalliche quadrate, la misura ottimale del lato è 12,4 cm e che lo spessore delle guarnizioni è di circa 2 mm.
Secondo la variante preferita di figura 2, sia il condotto di uscita 17 che il condotto di ingresso 16 sono collegati ad un serbatoio 2 mediante un raccordo 18 ad Y Il serbatoio 2 è riempito della suddetta soluzione elettrolitica comprendente acqua, preferibilmente distillata e 0,47 g/l di soluto. Così, man, mano che l’acqua contenuta nell’elettrolizzatore 1 viene elettrolizzata in ossidrogeno, la soluzione contenuta nel serbatoio 2 discende nell’elettrolizzatore 1.
Il serbatoio 2 ha anche la funzione di separare l’ossidrogeno dall’acqua. Con particolare riferimento alle figure 2 e 8 il serbatoio 2 è collegato, nella parte inferiore, al connettore 18 mediante il condotto 28.
In una parte alta, il serbatoio 2 comprende un primo condotto 26 di immissione di acqua distillata H20 ed un secondo condotto 27 di estrazione dell’ossidrogeno HHO.
Il serbatoio 2 ha preferibilmente un corpo 21 cilindrico con un tappo 28 definente la parte bassa del serbatoio. Al tappo 22 è collegato e comunicante con la cavità del serbatoio il condotto 28. Un secondo tappo 23 definisce la parte alta del serbatoio 2. Il condotto di immissione 26 è preferibilmente passante per il centro del tappo 23 secondo un rispettivo asse di rotazione, cioè protrudendo all’interno del serbatoio secondo l’asse di simmetria del corpo 21.
Alla porzione interna al serbatoio del condotto di immissione 26 è collegata stabilmente una rondella 24 in modo che la rondella risulta perpendicolare all’asse del corpo 21. La rondella ha il diametro minore compatibile col diametro esterno del condotto di immissione 26 ed il diametro maggiore leggermente inferiore al diametro interno del corpo 21. In questo modo ΙΉΗΟ può defluire per il condotto di estrazione 27 attraversando un interstizio anulare definito dallo spazio compreso tra le pareti interne del corpo 21 e la rondella 24. Tale configurazione evita che il gorgogliare del gas possa in qualche modo sospingere il contenuto liquido del serbatoio nel condotto di estrazione 27. Il condotto di estrazione 27 risulta collegato al tappo 23 e comunicante con la cavità interna del serbatoio, in una posizione che risulta interna alla proiezione della rondella 24 sul tappo 23.
Si preferisce, inoltre, che il condotto di estrazione 27 sia di tipo a L in modo da favorire la ricaduta nel serbatoio di soluzione elettrolitica eventualmente trascinata nel condotto di estrazione dall’ossidrogeno.
L’aver collegato assieme i condotti di ingresso 16 e di uscita 17 dell’elettrolizzatore, evita che l’eccessivo gorgogliare deN’HHO possa ridurre la quantità di soluzione elettrolitica all’interno di ciascuna cella, inoltre, la colonna liquida contenuta nel serbatoio 2 e sovrastante l’elettrolizzatore 1 rallenta il moto eccessivamente spumeggiante deN’HHO.
Quando l’elettrolizzatore 1 è alimentato con 10/15 A, esso arriva a produrre HHO in volume di 1 litro per minuto. Tale notevolissima quantità di gas prodotto, in relazione alle dimensioni del dispositivo, determina il suo violento gorgogliare, che ha portato, in passato, a dimensionare i serbatoi in modo non compatibile con usi veicolari, perché eccessivamente ingombranti. Per cui, da un lato la connessione dei condotti 16, 17 e 28 mediante raccordo a Y 18, dall’altra l’impiego della rondella 24 montata sul condotto di immissione 26 del serbatoio 2 ha consentito di ridurre notevolmente le dimensioni del serbatoio a circa 15 - 30 cm di altezza e 4 - 7 cm di diametro per un elettrolizzatore 1 che produce un litro di HHO al minuto.
Per un serbatoio di 30-25 cm di altezza la linea di livello A a cui è posizionata la rondella 24 è a circa 50 - 70 mm dal bordo superiore del corpo 21 , preferibilmente 57 mm. A tale diametro interno del corpo 21 , si preferisce corrisponda un diametro esterno della rondella 24 di 53 mm ed uno spessore di 2,5 mm circa.
Si preferisce inoltre che il condotto di immissione 26 abbia un diametro interno di 6 mm ed esterno di 8 mm.
Vantaggiosamente, la rondella 24 scongiura eventuali risalite di soluzione elettrolitica, anche nelle fasi di severo utilizzo del dispositivo, a bordo di un mezzo in movimento, specie nelle fasi di beccheggio del mezzo in presenza di dossi artificiali ecc.
Si preferisce, inoltre, che il condotto di immissione 26 sia richiudibile, in modo da scongiurare la dispersione dell’HHO neN’ambiente.
Si preferisce che il serbatoio 2 sia posto superiormente all’elettrolizzatore 1 , come mostrato nella figura 2. Se ciò non fosse possibile, una piccola pompa ausiliare riempirebbe l’elettrolizzatore 1 quando necessario.
Dalle figure 1 e 2 risulta anche chiaro che il condotto di ingresso 16 sia posizionato in una parte bassa dell’elettrolizzatore 1 , mentre il condotto di uscita 17 è posizionato in una parte alta del dispositivo per facilitare l’estrazione HHO prodotta e l’ingresso di ulteriore soluzione nel dispositivo.
Una variante preferita del dispositivo, dimensionato per veicoli movimentati da motori endotermici di considerevole cilindrata, comprende ventitré celle in parallelo ad ulteriori ventitré, per un totale di 47 piastre metalliche di 250x 250 cm.
Dunque, il lato delle piastre cresce con circa il quadrato della produzione di HHO al minuto che si vuole ottenere.
Ciascuna piastra ha spessore di 1 mm. Inoltre, comprende piastre isolanti in bachelite aderenti alla prima e all’ultima piastra metallica e un numero congruo di prigionieri per ogni lato, per esempio cinque. Oltre a ciò, le guarnizioni anulari hanno spessore di 2,5 mm, in modo che il dispositivo sviluppi una capienza compresa tra 3,5 e 4 litri con un valore ottimale di circa 3,722 litri, consentendo di sviluppare circa 22 litri di HHO per minuto. Si preferisce che la concentrazione di soluto venga aumentata con l’aumentare delle dimensioni del dispositivo, risultando l’unico parametro non in proporzione con gli altri. In particolare si preferisce che questa variante presenti una soluzione elettrolitica con il 10% in peso di elettrolita. Si nota che la percentuale in peso dell’elettrolita è cresciuta quasi di un fattore ventidue, dove ventidue sono i litri di HHO prodotti per minuto, rispetto a un litro per minuto dell’altra variante.
Con opportune interpolazioni lineari e non è possibile ottenere percentuali di soluto ottime col variare della producibilità di HHO richiesta.
L’elettrolizzatore così descritto risulta idoneo ad essere alimentato con una sorgente di 48V, cosicché ciascuna cella risulta sottoposta ancora ad una differenza di potenziale di 2V. Inoltre, la corrente assorbita dal dispositivo risulta autonomamente stabilizzata a 40A.
Si preferisce, inoltre, che l’allagamento dell’elettrolizzatore e l’estrazione dell’HHO venga effettuato attraverso entrambe la prima e ultima piastra metallica definente il pacco. Così, dunque, se sono presenti piastre isolanti, anch’esse debbono comprendono opportune aperture corrispondenti a quelle praticate nelle prima ed ultima piastra metalliche.
Si deduce, dagli esempi realizzativi dati e dalle relative dimensioni preferite dell’elettrolizzatore, che altre varianti di diverse dimensioni e forma o alimentate con sorgenti di diversa tensione, possono essere ottenute facilmente a partire da quanto qui descritto, senza uscire daN’ambito di protezione della presente invenzione.
Per un elettrolizzatore di tali dimensioni, si preferisce che il serbatoio abbia forma parallelepipeda, perché di più facile realizzazione.
In figura 9 è rappresentato schematicamente un serbatoio 80 parallelepipedo. Esso presenta una superficie di base di circa 25 x 35 cm ed un’altezza di circa 80 cm. E’ implicito che le dimensioni possono essere variate in relazione alla portata di HHO prodotta dall’elettrolizzatore.
Tale serbatoio 80 comprende una coppia di paratie 82 e 83 di forma simile a quella della base collegate su tre lati alle pareti perimetrali interne del corpo 81 del serbatoio, in modo da individuare su due lati opposti del corpo aperture rettangolari 84 e 85, preferibilmente di profondità pari al quarto lato delle paratie e ampiezza di 10 - 30 mm con valore ottimale di 15 mm.
Le paratie sono inclinate in modo discendente verso le aperture, con angolo preferito di 45°, in modo che onde innescate nella soluzione elettrolitica dovute ad eventuali scuotimenti del serbatoio 80 siano rallentate dalle paratie ed in modo che eventuale liquido trascinato dallTHHO possa scivolare giù nella parte bassa del serbatoio.
Nella parte bassa del serbatoio sono presenti preferibilmente due distinte aperture: di ingresso 89 deN’HHO e di uscita 88 della soluzione elettrolitica H20+, collegate o collegabili all’elettrolizzatore 1 .
Anche per questa variante si preferisce che, nella parte alta del serbatoio 80, il condotto di estrazione 87 deN’HHO sia ad L ed il condotto di immissione 86 dell’acqua distillata sia diritto per le ragioni su descritte.
Si preferisce, inoltre, che il serbatoio 80 comprenda una ulteriore apertura 90 per l'inserimento di una opportuna sonda di rilevazione del livello B della soluzione elettrolitica.
Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la sorgente di alimentazione dell’elettrolizzatore è collegata a questo mediante un invertitore di polarità.
Ciò comporta che ad ogni avviamento dell’elettrolizzatore la polarità ai morsetti delle piastre 14a/b è invertita. Questo fatto non altera il comportamento dell’elettrolizzatore, che è costruttivamente simmetrico, ma impedisce che il fenomeno della elettromigrazione possa assottigliare alcune piastre metalliche ispessendone altre e viceversa, determinando un deterioramento irreparabile del dispositivo.
Benché l’elettrolizzatore così dimensionato tende a stabilizzare la corrente assorbita, resta sempre possibile alimentarlo mediante un PWM in modo da regolare la corrente fornita all’elettrolizzatore in relazione al volume di OHH da produrre, per esempio in relazione al numero di giri del motore endotermico a cui il dispositivo può essere associato.
Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinate tra loro senza peraltro uscire daN’ambito di protezione della presente domanda.
(FIU)

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un elettrolizzatore, in particolare applicazioni motoristiche, per la produzione di ossidrogeno (HHO) da una soluzione elettrolitica (H20+), comprendente almeno un ingresso (16) di riempimento di detta soluzione elettrolitica ed una uscita (17) di estrazione dell’ossidrogeno (HHO) in cui l’elettrolizzatore (1) comprende una pluralità di celle elettrolitiche in serie e internamente comunicanti aventi un insieme di elettrodi, caratterizzato dal fatto che ciascuna cella comprende - un primo ed un secondo elettrodo (14, 14a, 14b) a forma di piastra disposti consecutivamente e parallelamente tra loro e - una guarnizione (15) anulare di tenuta interposta tra gli elettrodi, ed in cui almeno un sottoinsieme di elettrodi (14, 14a, 14b) comprende una prima apertura (44) di evacuazione dell’ossidrogeno (HHO) ed una seconda apertura (45) di riempimento della soluzione elettrolitica (H20+).
  2. 2. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 1 , in cui detti elettrodi (14, 14a, 14b) e dette guarnizioni (15) comprendono fori passanti (43, 53) reciprocamente corrispondenti ed in cui l’elettrolizzatore comprendente mezzi di collegamento (13) atti a impaccare consecutivamente detta pluralità di celle.
  3. 3. Elettrolizzatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, ulteriormente comprendente una prima (11) e/o una seconda piastra isolante (12) disposte in aderenza ad un primo (14b) e/o ultimo elettrodo (14a e/o 14b); almeno una di detta prima e/o seconda piastra isolante comprendendo aperture (64, 65) corrispondenti a dette prima apertura (44) e una seconda apertura (45) dell’elettrodo (14a, 14b).
  4. 4. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 1 , ulteriormente comprendente un primo condotto (16) di immissione della soluzione elettrolitica (H20+) ed un secondo condotto (17) di evacuazione dell’ossidrogeno (HHO) rispettivamente disposti in corrispondenza di dette prime (44) e seconde aperture (45).
  5. 5. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 1 , ulteriormente comprendente un serbatoio (2, 80) comprendente - mezzi idraulici di collegamento ((88,89), (28, 18)) con detti primo (16) e secondo (17) condotto dell’elettrolizzatore (1), - mezzi di separazione ((24, 26), (82, 83)) dell’ossidrogeno (HHO) dalla soluzione contenibile nel serbatoio (2, 80), - mezzi idraulici di estrazione (27, 87) dell’ossidrogeno (HHO), - mezzi idraulici di riempimento (28, 86) del serbatoio.
  6. 6. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi idraulici di collegamento (28, 18) del serbatoio (2) comprendono un terzo condotto (28) collegato e comunicante per un primo estremo con una parte inferiore (22) del serbatoio (2) e collegato e comunicante con detti primo condotto (16) e secondo condotto (17) mediante un raccordo a Y (18).
  7. 7. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 5, in cui il serbatoio (2) ha un corpo (21) a forma cilindrica comprendente - un tappo superiore (23) a cui sono collegati detti mezzi idraulici di estrazione (27, 87) e detti mezzi idraulici di riempimento (28, 86), ed in cui detti mezzi idraulici di riempimento (28, 86) comprendono un condotto di immissione (26) passante per il centro del tappo (23) secondo un rispettivo asse di rotazione, ed in cui detti mezzi di separazione comprendono una rondella (24) collegata stabilmente al condotto di immissione (26) in modo che la rondella risulta perpendicolare all’asse del corpo (21), la rondella un diametro maggiore inferiore al diametro interno del corpo (21), definendo uno sbocco anulare per l’ossidrogeno (HHO).
  8. 8. Elettrolizzatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui è soddisfatto almeno uno dei seguenti requisiti - detta pluralità di celle sviluppa un volume interno compreso tra 200 e 250 cc, - un elettrodo (14, 14a, 14b) ha una superficie compresa tra 120 e 180 cm<2>e uno spessore di 1 mm, - detta soluzione elettrolitica comprende 0,4 - 0,6 g di elettrolita per ogni litro di solvente, - ciascuna cella è sottoposta a una differenza di potenziale compresa tra 1 ,8 e 2,2 V.
  9. 9. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 8, in cui detti requisiti sono soddisfatti con i seguenti valori ottimali: - detta pluralità di celle sviluppa un volume interno di 240 cc, - un elettrodo ha una superficie di 153 cm<2>, - detta soluzione elettrolitica comprende 0,47 g di elettrolita per ogni litro di solvente, - ciascuna cella è sottoposta ad una differenza di potenziale compresa tra 1 ,9 e 2 V.
  10. 10. Elettrolizzatore secondo la rivendicazione 9, in cui il serbatoio (2) soddisfa almeno uno dei seguenti requisiti: - il corpo (21) ha un’altezza compresa tra 15 e 30 cm e un diametro compreso tra 4 - 7 cm, - la rondella (24) è posizionata a 50 - 70 mm da un bordo superiore del corpo cilindrico (21) e ha un diametro esterno compreso tra 24 e 53 mm ed uno spessore di 2,5 mm.
  11. 11. Elettrolizzatore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui è soddisfatto almeno uno dei seguenti requisiti - detta pluralità di celle sviluppa un volume interno di 3,7 litri, - un elettrodo (14, 14a, 14b) ha una superficie 6,5 m<2>, - detta soluzione elettrolitica comprende 10 g di elettrolita per ogni litro di solvente, - ciascuna cella è sottoposta a una differenza di potenziale compresa tra 1 ,8 e 2,2 V.
  12. 12. Metodo di dimensionamento di un elettrolizzatore secondo la rivendicazione 1 , comprendente i seguenti passi: - definizione di un predefinito volume V di ossidrogeno (HHO) da produrre, - calcolo della superficie di ciascun elettrodo (14, 14a, 14b) come (12, 4 x V)<2>cm, - calcolo della percentuale di elettrolita come 0,47g/l x V, - calcolo nel numero di celle in modo che una differenza di potenziale per ciascuna cella è compresa tra 1 ,8 e 2V.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4344833A (en) * 1980-12-08 1982-08-17 Olin Corporation Restrictor apparatus for electrolyte flow conduit
DE102008013160A1 (de) * 2008-03-07 2009-09-10 Helmut Wollnitzke Generator zur Erzeugung von Brown'schem Gas
EP2145982A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-20 Boo-Sung Hwang System for producing a mixture of hydrogen and oxygen gases
WO2010109234A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Keith Bulman Hydrogen fuel system
US20100300381A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 James Harper Electrolytic Reactor and Related Methods for Supplementing the Air Intake of an Internal Combustion Engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4344833A (en) * 1980-12-08 1982-08-17 Olin Corporation Restrictor apparatus for electrolyte flow conduit
DE102008013160A1 (de) * 2008-03-07 2009-09-10 Helmut Wollnitzke Generator zur Erzeugung von Brown'schem Gas
EP2145982A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-20 Boo-Sung Hwang System for producing a mixture of hydrogen and oxygen gases
WO2010109234A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Keith Bulman Hydrogen fuel system
US20100300381A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 James Harper Electrolytic Reactor and Related Methods for Supplementing the Air Intake of an Internal Combustion Engine

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