MX2007010172A - Cartuchos de celda de combustible que generan hidrogeno - Google Patents
Cartuchos de celda de combustible que generan hidrogenoInfo
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Abstract
Un aparato que genera gas incluye una cámara de reacción que tiene un primera reactivo, un reservorio que tiene un segundo reactivo opcional, y un dispositivo de control de flujo auto-regulado. El dispositivo de control de flujo auto-regulado frena el flujo de reactivo desde el reservorio hacia la cámara de reacción cuando la presión de la cámara de reacción alcanza un nivel predeterminado. También se describen métodos de operar el aparato que genera gas y el dispositivo de control de flujo auto-regulado, que incluye el ciclado de una válvula de cierre del aparato que genera gas y el ciclado del dispositivo de control de flujo auto-regulado.
Description
CARTUCHOS DE CELDA DE COMBUSTIBLE QUE GENERAN HIDROGENO
A TECENDENTES DE LA INVENCION
Celdas de combustible son dispositivos que convierten directamente la energía química de reactivos, esto es, combustible y oxidante, en electricidad de corriente continua. Para un número creciente de aplicaciones, las celdas de combustible son más eficientes que la generación de energía convencional, tal como la combustión de combustible fósil, como el almacenamiento portátil de energía, tal como baterías de iones de litio.
En general, la tecnología de celda de combustible incluye una variedad de diferentes celdas de combustible, tal como celdas de combustible de álcalis, celdas de combustible de electrolito de polímero, celdas de combustible de ácido fosfórico, celdas de combustible de carbonato fundido, celdas de combustible de óxido sólido y celdas de combustible de enzimas. Las celdas de combustible más importantes de hoy en día pueden ser divididas en varias categorías diferentes, a saber (i) celdas de combustible que utilizan hidrógeno comprimido (H2) como combustible; (ii) celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) que utilizan alcoholes, por ejemplo, metanol (CH3OH) , hidruros de metal, por ejemplo, borohidruro de sodio (NaBH4), hidrocarburos, u otros combustibles reformados en combustible de hidrógeno, (iii) celdas de combustible PEM que pueden consumir directamente combustible de no-hidrógeno o celdas de combustible de oxidación directa, y (iv) celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) que convierten directamente combustibles de hidrocarburos en electricidad a alta temperatura.
El hidrógeno comprimido está generalmente mantenido bajo alta presión y es por lo tanto difícil de manejar. Más aún, se requieren típicamente grandes tanques de almacenamiento, y no pueden ser fabricados suficientemente pequeños para dispositivos electrónicos de consumo. Las celdas de combustible reformado convencionales requieren reformadores y otros sistemas de vaporización y auxiliares para convertir combustibles a hidrógeno para reaccionar con el oxidante en la celda de combustible. Avances recientes hacen prometedoras a las celdas de combustibles reformadoras o reformadas para dispositivos electrónicos de consumo. Las celdas de combustible de oxidación directa más comunes son las celdas de combustible de metanol directo o DMFC. Otras celdas de combustible de oxidación directa incluyen celdas de combustible de etanol directo y celdas de combustible de tetrametil ortocarbonato directo. La DMFC, donde el metanol reacciona directamente con el oxidante en la celda de combustible, es la celda de combustible más simple y potencialmente más pequeña y además posee un poder de aplicación prometedor para dispositivos electrónicos de consumo. Las SOFC convierten combustibles de hidrocarburos, tales como butano, a elevado calor para producir electricidad. La SOFC requiere temperatura relativamente elevada en el rango de 1000°C para que la reacción de celda de combustible ocurra.
Las reacciones químicas que producen electricidad son diferentes para cada tipo de celda de combustible. Para la DMFC, la reacción electroquímica en cada electrodo y la reacción global para una celda de combustible de metanol directo se describen como sigue:
Hemirreacción en el ánodo:
CH3OH + H20 -> C02 + 6 H+ + 6 e"
Hemirreacción en el cátodo:
1.5 02 + 6 H+ + 6 e" -> 3 H20
La reacción global de la celda de combustible:
CH3OH + 1.5 02 -> C02 + 2 H20
Debido a la migración de los iones hidrógeno (H+) a través de la PEM desde el ánodo al cátodo y debido a la inhabilidad de los electrones libres (e~) para pasar a través de la PEM, los electrones fluyen a través de un circuito externo, produciendo así una corriente eléctrica a través del circuito externo. El circuito externo puede ser utilizado para energizar varios dispositivos electrónicos útiles de consumidor, tales como teléfonos móviles o celulares, calculadoras, asistentes digitales personales, computadoras laptop, y herramientas de energía, entre otras.
DMFC es discutida en las patentes de los Estados Unidos nos. 5,992,008 y 5,945,231, las cuales son incorporadas aquí como referencia en su totalidad. Generalmente, la PEM está hecha de un polímero, tal como Nafion ® disponible de DuPont, el cual es un polímero de ácido sulfónico perfluorado que tiene un espesor en el rango de aproximadamente de 0,05 mm a aproximadamente de 0,50 mm, u otras membranas adecuadas. El ánodo esté típicamente hecho de un soporte de papel de carbón Teflonizado con una capa delgada de catalizador, tal como platino-rutenio, depositada sobre el. El cátodo es típicamente un electrodo de difusión de gas en el cual partículas de platino están adheridas a un lado de la membrana .
En otra celda de combustible de oxidación directa, una celda de combustible de borohidruro (DBFC) reacciona como sigue :
Hemirreacción en el ánodo:
BH4" + 8 OH" -> B02" + 6 H20 + 8 e~
Hemirreacción en el cátodo:
2 02 + 4 H20 + 8 e" -> 8 OH"
En una celda de combustible de hidruro de metal química, borohidruro de sodio acuoso es reformado y reacciona como sigue :
NaBH4 + 2 H20 -> (calor o catalizador) -> 4 H2 + NaB02
Hemirreacción en el ánodo:
H2 -> 2 H+ + 2 e"
Hemirreacción en el cátodo:
2 (2 H+ + 2 e") + 02 -> 2 H20
Catalizadores adecuados para esta reacción incluyen platino y rutenio, y otros metales. El combustible de hidrógeno producido de reformar borohidruro de sodio es reaccionado en la celda de combustible con un oxidante, tal como O2, para crear electricidad (o un flujo de electrones) y agua como producto secundario. El subproducto de borato de sodio (NaB02) es también producido por el proceso de reformado. Una celda de combustible de borohidruro es discutida en la patente de los Estados Unidos N° 4,261,956, la cual es incorporada aquí como referencia en su totalidad.
Una de las características más importantes de la aplicación de una celda de combustible es el almacenamiento de combustible. Otra característica importante es regular el transporte de combustible fuera del cartucho de combustible a la celda de combustible. Para ser útil comercialmente, las celdas de combustible tales como sistemas DMFC o PEM deberían tener la capacidad de almacenar combustible suficiente para satisfacer el uso normal de los consumidores. Por ejemplo, para teléfonos móviles o celulares, para computadoras portátiles, y para asistentes digitales personales (PDAs), las celdas de combustible necesitan energizar estos dispositivos por al menos tanto tiempo como las baterías actuales y, preferiblemente, mucho más. Adicionalmente, las celdas de combustible deberían tener tanques de combustible fácilmente reemplazables o rellenables para minimizar o evitar la necesitad de largas recargas requeridas por las baterías recargables actuales.
Una desventaja de los generadores de gas hidrógeno conocidos es que una vez que la reacción comienza el cartucho generador de gas no puede controlar la reacción. Asi, la reacción continuará hasta que el suministro de reactivos se acabe o que la fuente del reactivo sea manualmente apagada.
En concordancia, hay un deseo de obtener un aparato generador de gas de hidrógeno que sea capaz de auto-regular el flujo de al menos un reactivo hacia adentro de la cámara de reacción.
RESUMEN DE LA INVENCION
La presente invención está dirigida a sistemas de combustible / aparatos que generan gas que tienen una vida útil significativamente más larga y que son más eficiente en la producción de hidrógeno.
En una realización, la presente invención se relaciona con un aparato que genera gas que incluye al menos una cámara de reacción, un reservorio y un dispositivo o sistema de control de flujo auto-regulado. El dispositivo / sistema de control de flujo auto-regulado detiene el transporte del reactivo desde el reservorio a la cámara de reacción cuando la presión dentro de la cámara de reacción alcanza una presión predeterminada.
En otra realización, el aparato que genera gas de la presente invención incluye una cámara de reacción y un reservorio que contiene al menos un reactivo. El reactivo es transportado desde el reservorio hasta la cámara de reacción para generar gas hidrógeno. Generalmente, cuando la presión en la cámara de reacción excede una presión predeterminada, el aparato cambia de un estado operativo a un estado no operativo, y cuando la presión baja por debajo de la presión predeterminada, el aparato cambia de un estado no operativo a un estado operativo.
Preferiblemente, la cámara de reacción contiene otro reactivo o un catalizador, o es calentada para promover la producción de gas hidrógeno. El reactivo del reservorio puede ser transportado por acción capilar o por una bomba. El reservorio puede también ser presurizado por diferentes métodos para transportar el reactivo desde el reservorio hasta la cámara de reacción. Alternativamente, la presión creada por la reacción de reformado en la cámara de reacción puede ser comunicada de vuelta al reservorio para transportar el reactivo a la cámara de reacción.
El dispositivo de control de flujo auto-regulado puede ser un diafragma sensible a la presión, una válvula de seguridad, un pistón o presionador, un medio para discontinuar la trayectoria de flujo capilar, entre otros, o combinaciones de los mismos.
También se proveen métodos para operar el aparato que genera gas y el dispositivo de control de flujo auto-regulado, incluyendo el ciclado de una válvula de cierre del aparato que genera gas y el ciclado del dispositivo de control de flujo auto-regulado.
Debe entenderse que ambas la descripción general precedente y la descripción detallada siguiente son solamente de ejemplo y explicativas y pretenden proveer una explicación adicional a la presente invención, como se reivindica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
En los dibujos acompañantes, los cuales forman una parte de la descripción y deben ser leídos en conjunto con ella y en los cuales los números de referencia similares son utilizados para indicar partes similares en varias vistas:
La Fig. 1(a) es una vista de sección transversal de un aparato que genera gas que tiene un dispositivo de control de flujo auto-regulado en un estado operativo; la Fig. 1(b) es una vista de sección transversal de un aparato que genera gas de la Fig. 1(a) en un estado no operativo; la Fig. 1(c) es una vista esquemática de un dispositivo de control de flujo auto-regulado alternativo utilizable en el aparato que genera gas ilustrado en la Fig. 1(a), en donde el dispositivo de control de flujo auto-regulado alternativo está en un estado no operativo; la Fig. 1(d) es una vista esquemática del dispositivo de control de flujo auto-regulado alternativo de la Fig. 1(c) en un estado operativo;
La Fig. 2(a) es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas que tiene un dispositivo de control de flujo auto-regulado; las Figs. 2(b) -(d) son vistas esquemáticas de diferentes obleas y accesorios pulverizadores adecuados para el uso con el aparato que genera gas de la Fig. 2(a);
La Fig. 3 es una vista de sección transversal de un aparato alternativo que genera gas que tiene un presionador para iniciar la reacción inicial;
La Fig. 4(a) es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas; las Figs. 4(b) y 4 (c) ilustran el dispositivo de control de flujo del aparato que genera gas de la Fig. 4(a) en una posición abierta y cerrada, respectivamente;
Las Figs. 5(a) y 5(b) muestran variaciones de la realización de la Fig. 4(a);
La Fig. 6 es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas;
La Fig. 7 es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas que tiene una varilla rotativa que puede ser utilizada para iniciar la reacción;
La Fig. 8(a) es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas que tiene un botón para presionar para iniciar la reacción; las Figs. 8(b) -8(d) son vistas esquemáticas parciales cortadas que ilustran diferentes mecanismos de inicio utilizables con el aparato que genera gas de las Figs. 3 y 8(a);
La Fig. 9(a) es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas que tiene un dispositivo de control de flujo auto-regulado que puede incluir un diafragma; la Fig. 9(b) es una vista de sección transversal ampliada del dispositivo de control de flujo auto-regulado de la Fig. 9(a); la Fig. 9(c) es una vista de sección transversal ampliada del dispositivo de control de flujo auto-regulado de la Fig. 9(a) cuando el dispositivo de control de flujo auto-regulado -está en una posición cerrada; la Fig. 9(d) es una vista de sección transversal ampliada del dispositivo de control de flujo auto-regulado de la Fig. 9(a) cuando el dispositivo de control de flujo auto-regulado está en una posición abierta;
La Fig. 10 es una vista de sección transversal de otro aparato que genera gas; y
La Fig. 11 es una vista de sección transversal parcial de un mecanismo deflector o de venteo utilizable para minimizar el aumento de la presión parcial dentro del reservorio de reactivo.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
Como se ilustra en los dibujos acompañantes y se discute en detalle a continuación, la presente invención está dirigida a un suministrador de combustible, el cual almacena combustibles para celda de combustible, tales como metanol y agua, mezcla metanol/agua, mezclas de concentraciones variables de metanol/agua, metanol puro, y/o metilclatrátos descritos en las patentes de los Estados Unidos N°3 5,364,977 y 6,512,005 B2, las cuales son incorporadas aquí como referencia en su totalidad. Metanol y otros alcoholes son utilizables en varios tipos de celdas de combustible, por ejemplo, DMFC, celdas de combustible de enzimas y celdas de combustible reformado, entre otras. El suministrador de combustible puede contener otros tipos de combustibles para celdas de combustible, tales como etanol o alcoholes; hidruros de metal, tales como borohidruros de sodio; otros agentes químicos que pueden ser reformados a hidrógeno; u otros agentes químicos que pueden mejorar la performance o eficiencia de las celdas de combustible. Combustibles también incluye electrolito de hidróxido de potasio (KOH) , el cual es utilizable con celdas de combustible metálicas o celdas de combustible de álcali, y puede ser almacenado en suministradores de combustible. Para celdas de combustible de metal, el combustible está en la forma de partículas fluidas de zinc naciente inmersas en una solución de reacción electrolítica de KOH, y los ánodos dentro de las cavidades de la celda son ánodos particulados formados de partículas de zinc. La solución de electrolito de KOH es develada en la solicitud de patente publicada de los Estados Unidos N° 2003/0077493, titulada "Method of Using Fuel Cell System Configured to Provide Power to One or More Loads", publicada el 24 de abril de 2003, la cual es incorporada aquí como referencia en su totalidad. Combustibles también puede incluir una mezcla de metanol, peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico, que fluyen por un catalizador formado sobre chips de silicio para crear una reacción de celda de combustible. Más aún, combustibles incluye una combinación o mezcla de metanol, borohidruro de sodio, un electrolito, y otros compuestos, tales como aquellos descritos en las patentes de los Estados Unidos Nos 6,554,877; 6,562,497/ y 6,758,871, las cuales son incorporadas aquí como referencia en su totalidad. Además, combustibles incluye aquellas composiciones que están parcialmente disueltas en un solvente y parcialmente suspendidas en un solvente, descritas en la patente de los Estados Unidos N° 6,773,470 y aquellas composiciones que incluyen ambos combustible liquido y combustibles sólidos, descritos en la solicitud de patente publicada de los Estados Unidos N° 2002/0076602. Estas referencias también son incorporadas como referencia en su totalidad.
Combustibles también pueden incluir un hidruro de metal tal como borohidruro de sodio (NaBH4) y agua, discutidos anteriormente. Combustibles pueden además incluir combustibles de hidrocarburos, los cuales incluyen, pero no están limitados a, butano, querosén, alcohol, y gas natural, como se establece en la solicitud de patente publicada de los Estados Unidos N° 2003/0096150, titulada "Liquid Hereto-Interface Fuel Cell Device", publicada el 22 de mayo de 2003, la cual es incorporada aquí como referencia en su totalidad. Combustibles también puede incluir oxidantes líquidos que reaccionan con combustibles . La presente invención por lo tanto no está limitada a ningún tipo de combustibles, soluciones electrolíticas, soluciones oxidantes o líquidos o sólidos contenidos en el suministrador o utilizados de otra forma por el sistema de celda de combustible. El término "combustible" como se lo utiliza aquí incluye todos los combustibles que pueden hacerse reaccionar en celdas de combustible o en el suministrador de combustible, e incluye, pero no esté limitado a, todos los combustibles adecuados antes mencionados, soluciones electrolíticas, soluciones oxidantes, gases, líquidos, sólidos, y/o agentes químicos y mezclas de los mismos.
Como se utiliza aquí, el término "suministrador de combustible" incluye, pero no está limitado a, . cartuchos descartables , cartuchos recargables / reutilizables, contenedores, cartuchos que residen dentro del dispositivos electrónico, cartuchos remóvils, cartuchos que están fuera del dispositivos electrónico, tanques de combustible, tanques de combustible rellenables, otros contenedores que almacenan combustible y los tubos conectados a los tanques y contenedores de combustible. Mientras se describe un cartucho a continuación en conjunción con las realizaciones de ejemplo de la presente invención, se hace notar que estas realizaciones son también aplicables a otros suministradores de combustible y la presente invención no está limitada a ningún tipo particular de suministrador de combustible.
El suministrador de combustible de la presente invención también puede ser utilizado para almacenar combustibles que no son utilizados en celdas de combustible. Estas aplicaciones pueden incluir, pero no están limitadas a, almacenar combustibles hidrocarburos y de hidrógeno para un micromotor de turbina a gas construidas sobre chips de silicio, discutida en "Here Come the Microengines", publicada en The Industrial Physicist (Dic. 2001/Ene .2002) en las páginas 20-25. Como se lo utiliza en la presente solicitud, el término "celda de combustible" también puede incluir micromotores . Otras aplicaciones pueden incluir almacenar combustibles tradicionales para motores de combustión interna e hidrocarburos, tales como butano para encendedores de bolsillo o de utilidad y propano liquido.
Aparatos de generación de hidrógeno adecuados conocidos son mostrados en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos co-pendientes de este mismo solicitante Nos 10/679,756 y 10/854,540. La descripción de estas referencias es incorporada aquí como referencia en su totalidad.
En diversas realizaciones de la presente invención, el aparato que genera gas de la presente invención puede incluir una cámara de reacción y un reservorio que tiene un segundo reactivo. La cámara de reacción puede incluir un primer reactivo opcional . Los reactivos primero y segundo pueden ser un hidruro de metal, por ejemplo, borohidruro de sodio y agua. Ambos reactivos pueden estar en forma gaseosa, liquida, acuosa o sólida. Preferiblemente, el primer reactivo almacenado en la cámara de reacción es un hidruro de metal o un borohidruro de metal sólido, y el segundo reactivo es agua opcionalmente mezclado con aditivos y catalizadores. Uno de los reactivos puede incluir metilclatrátos, los cuales incluyen esencialmente metanol encerrados o atrapados dentro de otros compuestos. El agua y el hidruro de metal de la presente invención reaccionan para producir gas hidrógeno, el cual puede ser consumido por una celda de combustible para producir electricidad. Otros reactivos o reactantes adecuados son revelados en 10/854,540, previamente incorporada con anterioridad .
Adicionalmente, el aparato que genera gas puede incluir un dispositivo o sistema que es capaz de controlar el transporte de un segundo reactivo desde el reservorio hasta la cámara de reacción. Las condiciones de operación dentro de la cámara de reacción y/o el reservorio, preferiblemente una presión dentro de la cámara de reacción, son capaces de controlar el transporte del segundo reactivo en el reservorio a la cámara de reacción. Por ejemplo, el segundo reactivo en al reservorio puede ser introducido en la cámara de reacción cuando la presión dentro de la cámara de reacción es menor que un valor predeterminado, preferiblemente menor que la presión en el reservorio, y, más preferiblemente menor que la presión en el reservorio en una cantidad predeterminada. Es preferible que el flujo del segundo reactivo desde el reservorio a la cámara de reacción sea auto-regulado. Asi, cuando la cámara de reacción alcanza una presión predeterminada, preferiblemente una presión predeterminada por encima de la presión del reservorio, el flujo del segundo reactivo desde el reservorio hacia la cámara de reacción puede ser detenido para detener la producción de gas hidrógeno. Similarmente, cuando la presión de la cámara de reacción es reducida por debajo de la presión del reservorio, preferiblemente por debajo de la presión en el reservorio en una cantidad predeterminada, el segundo reactivo puede fluir desde el reservorio a la cámara de reacción. El segundo reactivo en el reservorio puede ser introducido en la cámara de reacción por cualquier método incluyendo, pero no limitado a, bombeo, osmosis, acción capilar, diferencial de presión, válvula (s), o combinación de los mismos.
Como se ilustra en la Fig. 1(a), el aparato que genera gas puede incluir una cámara de reacción 12 que tiene un primer reactivo, un reservorio 14 que tiene un segundo reactivo, un dispositivo de control de flujo auto-regulado 16, y un conducto 18. Alternativamente, la cámara de reacción 12 puede contener un catalizador en lugar de un reactivo, o la cámara de reacción 12 puede ser calentada. El conducto 18 incluye un primer extremo localizado dentro del reservorio 14 y un segundo extremo opuesto capaz de ser remóvilmente conectado a, u operativamente asociado a, la cámara de reacción 12. Cuando el primer reactivo y el segundo reactivo son mezclados juntos, reaccionan para producir gas hidrógeno.
Para reducir el riesgo de que se forme un vacio parcial en el reservorio 14, una sustancia expansible puede ser insertada en el reservorio 14 de forma que, a medida que el reactivo es transportado, la sustancia expansible al menos reemplace parcialmente el volumen transportado. Materiales expansibles adecuados incluyen, pero no están limitados a, butano, alcoholes tales como metanol, globos presurizados, entre otros. Alternativamente, una válvula de alivio puede ser ubicada en comunicación con el reservorio 14 para permitir la entrada de aire a medida que el reactivo es transportado fuera del reservorio 1 . Otro dispositivo para minimizar el desarrollo de un vacio parcial es discutido a continuación. Estos dispositivos son utilizables con cualesquiera realización de la presente invención.
El aparato que genera gas 10 también puede tener un dispositivo de orientación, tal como una masa 20, adosada a una porción del conducto 18 para asegurar que el primer extremo del conducto 18 este en una comunicación de fluido con el segundo reactivo en el reservorio 14. La masa puede incluir cualquier peso que sea capaz de mover el primer extremo del conducto 18 al lugar donde el segundo reactivo está acumulado o está localizado, sin importar la orientación del aparato 10. Por lo tanto, a medida que el reactivo es retirado del reservorio 14, el nivel del reactivo liquido decrece en el reservorio 14, el primer extremo del conducto 18 necesita estar en contacto con el segundo reactivo sin importar como está posicionado el aparato 10, por ejemplo, de costado, en diagonal o dado vuelta. En otras palabras la masa 20 y el reactivo remanente son sacados por gravedad en la misma dirección, por lo tanto manteniendo el contacto. El segundo extremo del conducto 18 es preferiblemente agrandado, como se muestra, para distribuir más eficientemente el segundo reactivo antes que entre en la cámara de reacción 12.
El conducto 18 puede estar hecho de cualquier material capaz de transportar el segundo reactivo en el reservorio 14 a la cámara de reacción 12. Preferiblemente, el conducto 18 puede incluir cualquier material o diseño que sea capaz de trasportar el liquido mediante mecha o proveer acción capilar. Materiales del conducto adecuados incluyen, pero no están limitados a, fibras, agentes de relleno, materiales fibrosos, espumas de celdas abiertas, materiales de arena, o combinación de los mismos. Preferiblemente, el conducto 18 es flexible. El conducto 18 puede tener cualquier forma que sea capaz de transportar el segundo reactivo a la cámara de reacción 12. El conducto 18 puede también comprender uno o más miembros de mecha insertados dentro de una envoltura impermeable o un bloque sólido.
Opcionalmente, el aparato que genera gas 10 puede no incluir el conducto 18 si el aparato que genera gas 10 es principalmente utilizado en una posición u orientación en donde el segundo reactivo del reservorio 14 puede ser introducido en la cámara de reacción 12 sin el conducto 18 por alimentación por gravedad.
El aparato que genera gas 10 también puede incluir una capa 24 dispuesta entre la cámara de reacción 12 y el reservorio 14. La capa 24 tiene una superficie porosa y puede estar hecha de cualquier material capaz de distribuir/ introducir uniformemente el segundo reactivo al primer reactivo. La capa 24 es preferiblemente un material de mecha similar al conducto 18.
Más aún, el aparato que genera gas 10 puede incluir una capa/membrana impermeable a liquido, permeable a gas 25 que permita el pasaje de gases, tal como gas hidrógeno, fuera del aparato, y al mismo tiempo que mantenga el liquido dentro de la cámara de reacción 12. La membrana 25 puede estar hecha de cualquier material impermeable a liquido, permeable a gas conocido por aquel experto en el arte. Tales materiales pueden incluir, pero no están limitados a, materiales hidrófobos que tienen un grupo alcano. Ejemplos más específicos incluyen, pero no están limitados a: composiciones de polietileno, politetrafluoroetileno, polipropileno, poliglactina (VICRY®) , duramadre liofilizada, o combinaciones de los mismos. La membrana permeable a gas 25 puede comprender también una membrana permeable a gas/impermeable a líquido que cubre un miembro poroso. Ejemplos de tales membranas son CELGARD® y GORE-TEX®. Otros miembros permeables a gas/impermeables a líquido utilizables en la presente invención incluyen, pero no están limitados a, SURBENT® Fluoruro de Polivinilideno (PVDF) que tienen un tamaño de poro de desde aproximadamente 0,1 pm a aproximadamente 0,45 µp?, disponible de Millipore Corporation. El tamaño de poro de SURBENT® PVDF regula la cantidad de agua que sale del sistema. Materiales tales como material de tipo de venteo electrónico que tiene 0,2 im hidro, disponible de W. L. Gore & Associates, Inc., también pueden utilizarse en la presente invención. Adicionalmente, varillas de 0,25 pulgadas de diámetro que tienen tamaño de poro de aproximadamente 10 µp? o discos de 2 pulgadas de diámetro con un grosor de aproximadamente 0,3 ym disponible de GenPore, y material poroso sinterizado y/o cerámico que tiene un tamaño de poro menor de aproximadamente 10 µ?? disponible de Applied Porous Technologies Inc. son también utilizables en la presente invención. Más aún, materiales de nano césped (nanograss) , de Bell Labs, son también utilizables para filtrar el liquido. El nano césped controla el comportamiento de pequeñas gotitas de liquido aplicando cargas eléctricas a superficies de silicio especialmente diseñadas que se asemejan a filos de césped. Adicionalmente, o alternativamente, los materiales permeables a gas/ impermeables a liquido revelados en la solicitud de patente de los Estados Unidos co-pendiente de este mismo solicitante N° 10/356,793 son también utilizables en la presente invención, todas las cuales son incorporadas aquí como referencia en su totalidad.
La válvula 36 es preferiblemente una válvula de cierre y puede ser cualquier válvula que sea capaz de transportar el gas producido a un lugar deseado, tal como una celda de combustible. La válvula 36 se abre cuando el gas hidrógeno es necesitado, y la válvula 36 se cierra cuando no hay demanda de gas hidrógeno. La válvula 36 también puede ser controlada manualmente por un usuario o automáticamente controlada por una CPU o controladores , si se lo necesita. La válvula 36 puede ser una válvula de seguridad, una válvula de boca plana, una válvula solenoide, válvula magnética, y otras válvulas mecánicas y/o eléctricas. Válvulas de cierre adecuadas utilizables en la presente invención además incluyen las válvulas de cierre reveladas en las solicitudes de patentes co-pendiente de este mismo solicitante Nos 10/978,949, presentada el 1° de Noviembre de 2004, y 10/629,006, presentada el 29 de Julio de 2003. Las descripciones de estas referencias son incorporadas aqui como referencia en su totalidad. Alternativamente, la válvula 36 puede mantenerse abierta y otra válvula dentro de la celda de combustible o del dispositivo puede ser abierta y cerrada para controlar el flujo de hidrógeno.
En esta realización, el segundo extremo agrandado del conducto 18 está operativamente asociado con el dispositivo de control de flujo auto-regulado 16. Excepto por el dispositivo de control de flujo 16, la cámara de reacción 12 y el reservorio 14 están aislados uno' del otro por una partición 23. Como se ilustra en la Fig. 1(a), el dispositivo de control de flujo 16 incluye un disco 26 sometido a empuje por un resorte 22. Ambos disco 26 y resorte 22 están encerrados por la partición 23. El disco 26 es móvil en relación a la partición 23 y forma un sello con ella. Un sello 21, por ejemplo, un o-ring, puede ser incorporado en el disco 26, como se muestra, para proveer el sello. Preferiblemente, el disco 26 incluye al menos una superficie sustancialmente impermeable que soporta el segundo extremo alargado del conducto 18, o el disco 26 puede estar hecho de material (es) sustancialmente impermeable (s) .
En un estado operativo o de flujo, el segundo extremo alargado del conducto 18 esta conectado a o está en contacto con una capa de mecha 24 para establecer un canal de flujo, y el segundo reactivo del reservorio 14 es transportado mediante una mecha o acción capilar a la cámara de reacción 12 para reaccionar para formar el gas hidrógeno. La producción de gas aumenta la presión dentro de la cámara de reacción 12. La presión de gas aumentada aplica una fuerza sobre el disco 26 contra el resorte de empuje 22, dado que el disco 26 es sustancialmente impermeable a gas y el conducto 18, cuando está mojado por el segundo reactivo, es capaz de evitar que el gas viaje hacia abajo por el conducto 18. Más aún, el sello 21 evita que el gas hidrógeno toque y/o escape alrededor del disco 26. Por ende, cuando la válvula 36 está cerrada, la presión de gas actúa sobre el disco móvil 26. A o por encima de una presión predeterminada, la presión de gas-dentro de la cámara de reacción 12 separa el disco 26 y el segundo extremo alargado del conducto 18 de la capa de mecha 24 creando un espacio 37, como se muestra en la Fig. 1(b). La separación del conducto 18 de la capa de mecha 24 rompe el camino de flujo capilar y detiene el transporte del segundo reactivo .
Cuando se necesita gas hidrógeno, la válvula 36 es abierta manualmente, electrónicamente, o automáticamente, la presión de gas en la cámara de reacción 12 es liberada. Una vez que la presión en la cámara de reacción 12 decrece por debajo de una presión predeterminada, el resorte 22 empuja el disco 26 y el segundo extremo alargado del conducto 18 hasta hacer contacto con la capa de mecha 24 para reiniciar el flujo del segundo reactivo dentro la cámara de reacción 12 y la producción de hidrógeno. Cuando no se necesita más gas hidrógeno, la válvula 36 se cierra y la presión dentro de la cámara de reacción 12 aumenta hasta alcanzar la presión predeterminada, en donde esta presión elevada separa el segundo extremo alargado del conducto 18 del disco 24 para detener del flujo del segundo reactivo hacia adentro de la cámara de reacción, deteniendo asi la producción de hidrógeno.
Asi, el dispositivo de control de flujo 16 es auto-regulado de forma tal que en un estado operativo o en posición ENCENDIDO, el primer extremo del conducto 18 es sometido a empuje por el resorte hasta contacto con la cámara de reacción 12 para transportar el segundo reactivo a la cámara de reacción 12 por acción de mecha o capilar. En un estado no operativo o en posición APAGADO, la presión en la cámara de reacción 12 por sobre la presión predeterminada separa el conducto 18 de la cámara de reacción 12 para detener el flujo del segundo reactivo a la cámara de reacción 12 y para detener la producción de hidrógeno.
Para minimizar la creación de presión parcial en el reservorio 14 y en adición a los dispositivos de venteo descritos anteriormente, un deflector 140, el cual es un mecanismo de venteo que permite que el gas hidrógeno de la cámara de reacción 12 entre al reservorio 14, puede ser provisto alrededor del conducto 18. Un mecanismo de venteo de ejemplo adecuado es totalmente descrito en la Patente de los Estados Unidos de este mismo solicitante número 5, 90.6, 446 dirigida a un instrumento de escritura. La patente 46 enseña un mecanismo de venteo que permite la entrada de aire al reservorio de tinta para minimizar la creación de vacio, mientras impide que la tinta fluya a través del mecanismo de venteo. La patente 46 es incorporada aquí como referencia en su totalidad.
Como se muestra en las figuras de la patente 46 y se reproduce parcialmente aquí como Fig. 11, el deflector 140 rodea el elemento de mecha y comprende una pluralidad de nervaduras 142, 144, 146, 148, y siguientes. El espaciado entre estés nervaduras es decreciente en la dirección desde la cámara de reacción 12 hacia el reservorio 14. Más específicamente, las nervaduras 142 localizadas más cerca de la cámara de reacción 12 tienen relativamente un espaciado relativamente más grande que el próximo conjunto de nervaduras 144, y las nervaduras 144 tienen un espaciado que es relativamente más largo que el espaciado en las nervaduras 146 las cuales están más cerca del reservorio 14, y así sucesivamente. Cualquier número de conjuntos de nervaduras puede ser utilizado y la presente invención no está limitada a cualesquiera conjuntos de nervaduras.
Estos arreglos permiten al hidrógeno comunicarse desde la cámara de reacción 12 al reservorio 14, pero no permite al reactivo fluir desde el reservorio 14 a la cámara de reacción, cuando un vacío parcial de un nivel predeterminado está presente en el reservorio 14. Como se discute anteriormente, el flujo de reactivo está controlado a' través del conducto 18, el cual puede comprender dos o más materiales de mecha diferentes, como se muestra.
Un dispositivo de control de flujo auto-regulado 16 alternativo es ilustrado en las Figs. 1(c) y 1(d). El dispositivo de con,trol de flujo auto-regulado tiene un alojamiento 32 que incluye un miembro móvil 30 sometido a empuje por el resorte 28. El alojamiento 32, en un extremo, está conectado a la cámara de reacción 12 por un puerto de entrada de presión 34 de forma que la presión en la cámara de reacción 12 esté comunicada a través del canal de entrada 34 y actúe sobre el miembro móvil 30 contra la fuerza de empuje.
El miembro móvil 30 preferiblemente incluye una porción del conducto 18 en el mismo, como se ilustra en las Figs. 1(c) y 1 (d) y etiquetada como 19. Cuando la presión en la cámara de reacción 12 es menor que la presión predeterminada, el resorte 28 es conformado y dimensionado para empujar y al menos alinear parcialmente el miembro 30 de forma que se establece al menos una trayectoria de flujo parcial. Por lo tanto, en un estado operativo o en una posición ENCENDIDO, la fuerza del resorte 28, al menos parcialmente, aliña la sección 19 con el conducto 18 para formar una trayectoria de flujo capilar continuo entre el primer extremo del conducto 18 y el segundo extremo alargado del conducto 18. El segundo reactivo en el reservorio 14 puede fluir desde el primer extremo del conducto 18 al segundo extremo del conducto 18 y a la cámara de reacción 12 para reaccionar y producir hidrógeno.
Cuando la presión en la cámara de reacción 12 excede el valor predeterminado, como se ilustra en la Fig. 1(c), la presión se comunica al miembro móvil 30 vía el puerto 34 y desplaza el miembro 30 contra el resorte 28, de forma que la sección 19 no esté más alineada con el conducto 18. Por lo tanto, en el estado no-operativo , o en posición APAGADO, este desalineamiento detiene el flujo del segundo reactivo a la cámara de reacción 12. Similar a la realización ilustrada en las Figs. 1(a) y 1(b), cuando la válvula 36 es abierta la presión en la cámara de reacción 12 decrece. La liberación de la presión permite al resorte 28 mover la sección 19 dentro del miembro 30 para alinearse al menos parcialmente con el conducto 18 para re-iniciar el flujo del segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12. Sellos opcionales pueden ser proveídos entre el miembro móvil 30 para separar el conducto 18 de la sección 19 en la posición APAGADO, entre el conducto 18 y el resorte 28 o entre el conducto 18 y el puerto de presión 34.
Como se ilustra en las Figs. 1(a) y 1(b), el primer reactivo se muestra como sólido. Sin embargo, el primer reactivo puede estar en forma acuosa o líquida. Aditivos tales como estabilizadores, catalizadores u otros aditivos pueden ser mezclados o combinados con tanto el primer o el segundo reactivo o ambos. Reactivos sólidos incluyen, pero no están limitados a, polvos, pellets, estructuras porosas, esferas, tubos, envolturas solubles o combinaciones de los mismos. La presente invención no está limitada a cualquier combustible o aditivos particulares o a como los aditivos son mezclados, combinados, o almacenados en el aparato que genera gas .
En otra realización ilustrada en la Fig. 2, un aparato que genera gas 40 incluye un dispositivo de control de flujo auto-regulado, el cual tiene un dispositivo de control de presión de gas auto-regulado 42 o una válvula . de gas 42 y un dispositivo de control de liquido auto-regulado 41 o una válvula de liquido 41. El dispositivo de control de flujo 16 conecta el reservorio 14 a la cámara de reacción 12. El reservorio 14 puede incluir un saco o revestimiento 44 que contiene el segundo reactivo. El saco 44 puede estar hecho de cualquier material, incluyendo material flexible o material elástico. Sacos adecuadas son reveladas en solicitud co-pendiente de este mismo solicitante N° 10/629,004, la divulgación de la cual es incorporada aquí como referencia en su totalidad. Alternativamente, en lugar del saco 44, el reservorio 14 puede tener cualquier miembro que pueda separar la presurización del segundo reactivo, tal como una pared móvil que forma un sello con el reservorio 14 o un revestimiento extensible adaptado para recibir el gas presurizado. En similitud con las realizaciones descritas anteriormente, la cámara de reacción 12 también puede tener una capa de mecha 46 (similar a la capa de mecha 24) para mejorar la distribución del segundo reactivo en la cámara de reacción 12. La cámara de reacción 12 también puede tener un disco de relleno 48 hecho de material de mecha o una membrana impermeable a liquido, permeable a gas (similar a la membrana 25) para definir una cámara .separada de recolección de gas 50. La válvula 36 está provista para transportar el gas hidrógeno desde la cámara 50 o desde la cámara de reacción 12 a la celda de combustible. El disco 48 puede estar conectado a una varilla 47 opcional hecha de material similar para soportar o para distribuir el segundo reactivo a través de una columna de primer reactivo. Como se ilustra en las Figs. 2(b) -2(d), el primer reactivo no tiene necesariamente forma de pellet, pero puede estar formado como obleas con forma zigzag, obleas lineales, u obleas con forma de rejilla, respectivamente. Adicionalmente, el aparato que genera gas 40 puede incluir un accesorio pulverizador 39, como se ilustra en las Figs. 2 (b) -2 (d) , para distribuir uniformemente el segundo reactivo sobre las obleas de primer reactivo.
El dispositivo de control de flujo auto-regulado 16 permite que el segundo reactivo entre en la cámara de reacción 12 bajo ciertas condiciones. Preferiblemente, el dispositivo de control de flujo auto-regulado 16 comprende una válvula de gas 42 y una válvula de liquido 41 que conectan el saco 44 que contiene el segundo reactivo con la cámara de reacción 12 que contiene el primer reactivo. Inicialmente, después que el aparato que produce gas 40 es construido, el reservorio 14 es presurizado de forma que una pequeña cantidad de segundo reactivo es transportado a la cámara de reacción 12 para iniciar la reacción para producir gas hidrógeno. Mientras decrece la presión dentro de la cámara de reacción 12, iguala la presión en el reservorio 14. Cuando las presiones dentro de estos dos compartimientos están entre una diferencia predeterminada, por ejemplo, X psi, la válvula de gas 42 se abre para igualar las presiones dentro de estos dos compartimientos. Cuando estas dos presiones son sustancialmente iguales, es decir, entre X psi una de otra, la presión aplicada al saco 44 no puede abrir la válvula de liquido 41, y no ocurre el flujo del segundo reactivo. Por lo tanto,, el aparato que produce gas 40 está en el estado no-operativo o posición APAGADO cuando la cámara de reacción 12 es presurizada. En un ejemplo, X psi es un valor predeterminado que puede ser de aproximadamente 1 psi a aproximadamente 20 psi, preferiblemente X puede ser aproximadamente 5 psi, y más preferiblemente X puede ser aproximadamente 2 psi.
Cuando se necesita hidrógeno, la válvula de cierre 36 se abre y el aparato que produce gas 40 está en la posición operativa o ENCENDIDO. Mientras el gas hidrógeno es transportado fuera de la cámara de recolección de gas 50 o de la cámara de reacción 12, la presión dentro de la cámara de reacción 12 decrece. Cuando la diferencia de presión entre el reservorio 14 y la cámara de reacción 12 excede X psi, la válvula de gas 42 se cierra, de ese modo preservando la alta presión en el reservorio 14. La presión preservada en el reservorio 14 está aplicada al saco 44 el cual abre la válvula de liquido 41 y transporta el segundo reactivo hacia adentro de la cámara de reacción 12 para reaccionar con el primer reactivo.
Una vez que la alta presión preservada en el reservorio 14 es purgada, las presiones en las dos cámaras están de nuevo entre X psi. El gas producido en la cámara de reacción 12 abre la válvula de gas 42 hasta que la presión de la cámara de reacción 12 iguala a la presión en el reservorio 14 y cierra la válvula de liquido 41 para detener el flujo del segundo reactivo y, por lo tanto, la reacción. Para continuar la reacción para producir hidrógeno, la válvula de cierre 36 es cerrada, preferiblemente antes que toda la alta presión preservada en el reservorio 14 sea purgada y mientras las presiones están entre X psi una de otra. Este cierre permite que se re-presuricen ambas cámara 12 y reservorio 14 (dado que la válvula de gas 41 permanece abierta) . Una vez que la presión ha alcanzado un nivel deseado, la válvula 36 es reabierta para iniciar el ciclo nuevamente. La apertura y cierre de la válvula 36 son cíclicos y pueden ser controlados por una CPU o un controlador. Un barómetro puede estar insertado en el aparato que produce gas 40 y ser legible por una CPU/controlador para controlar el ciclo apertura/cierre. Un ciclo operativo de ejemplo del aparato que genera gas 40 se resume a continuación.
Tabla 1. Operación mediante la Válvula 36 de Ciclo
Alternativamente, para mantener la producción drógeno sin la válvula de cierre 36 de ciclo, el saco 44 el reservorio 14 puede ser continuamente presurizado por ejemplo, mediante gas comprimido. Preferiblemente, ' el reservorio 14 tiene una suficiente cantidad de hidrocarburo licuado, tal como N-butano, isobutano, o una mezcla de isobutano y propano. El diagrama de fase liquido-gas de estos materiales es tal que mientras algo del hidrocarburo permanezca en la forma liquida, su presión es constante. En un ejemplo, la presión dentro del reservorio 14 es mantenida a 17 psi (utilizando N-butano a temperatura ambiente) y cuando la presión en la cámara de reacción 12 alcanza cerca de o por encima de X psi de 17 psi, la válvula de gas 42 se abre para igualar la presión y no existe ningún diferencial de presión significativo a lo largo de la válvula de liquido 41 para abrirla; por lo tanto, no ocurre flujo alguno. Cuando se necesita gas hidrógeno, la válvula 36 se abre y el diferencial de presión entre las dos cámaras es mayor que X psi y la válvula de gas 42 se cierra. La presión en el reservorio 14 es luego aplicada al saco 44 para abrir la válvula de liquido 41 para transportar el segundo reactivo hacia la cámara de reacción 12 hasta que la válvula 36 se cierre. Para minimizar o evitar que el gas presurizado en el reservorio 14 entre en la cámara de reacción 12, la válvula de gas 42 puede ser una válvula de una vía, esto es, que sólo permite que el gas hidrógeno de la cámara de reacción 12 entre en el reservorio 14. Asimismo, cuando el reservorio 14 esté . presurizado, la válvula de gas 42 puede omitirse y los diferenciales de presión variantes entre el reservorio 14 y la cámara de reacción 12 son suficientes para abrir y cerrar la válvula de liquido 41. Esta realización se discute a continuación adicionalmente y en referencia a la Fig. 5(a). También, puede ubicarse una membrana microporosa adyacente a la válvula de gas 42. Membranas microporosas adecuadas deben tener un tamaño de poro lo suficientemente grande como para permitir a las moléculas de hidrógeno, más pequeñas, pasar a través, mientras que debe ser lo suficientemente pequeño como para bloquear a las moléculas de hidrocarburo, más grandes.
Alternativamente, puede utilizarse isobutano o una mezcla de isobutano/propano en lugar de N-butano, lo cual provee una presión de aproximadamente 31 psi y 50 psi, respectivamente. Los X psi pueden ser cualquier presión, por ejemplo, 2 psi, 4 psi, 6 psi, etc.
En otro modo operativo, la velocidad de producción de hidrógeno en la cámara de reacción 12 es superior que la velocidad de salida de hidrógeno por la válvula de cierre 36. Por lo tanto, cuando la válvula 36 está en una posición abierta, la presión dentro de la cámara de reacción 12 continúa aumentando hasta una presión superior a la presión en el reservorio 14. Cuando la presión en la cámara de reacción 12 excede la presión dentro del reservorio 14 por un
valor predeterminado, la válvula de liquido 41 se cierra para
frenar la entrada del segundo reactivo en la cámara de reacción 12, y la válvula de gas 42 se abre para permitir que la presión dentro de la cámara de reacción 12 sea al menos sustancialmente igual a la presión dentro del reservorio 14. Dado que el hidrógeno es continuamente demandado, la presión dentro de la cámara de reacción 12 se reduce a una presión menor que la presión en el reservorio 14, lo cual resulta en el cierre de la válvula de gas 42 y la apertura de la válvula de liquido 41. Un resumen de este modo operativo se ilustra en la Tabla 2 a continuación.
Tabla 2. Operación sin la válvula 36 de ciclo y el reservorio presurizado 14
En la práctica, el aparato 40 que genera gas puede operar mediante el modo operativo ilustrado en la Tabla 2 cuando es relativamente nuevo, esto es, cuando el aparato es nuevo y la velocidad de reacción es relativamente alta. Cuando los reactivos están cercanos al agotamiento, y la velocidad de reacción decrece por debajo de una velocidad dada, el aparato que genera gas puede operar mediante el ciclo operativo ilustrado en la Tabla 1.
El aparato 40 que genera gas puede adicionalmente incluir una válvula de alivio 43. El objetivo de la válvula de alivio 43 es evitar tener un exceso de creación de presión en la cámara de reacción 12. Por ejemplo, la válvula de alivio 43 puede ser una válvula capaz de abrirse una vez que la presión en la cámara de reacción 12 alcanza un valor predeterminado. Preferiblemente, la válvula de alivio 43 es una válvula de seguridad. Alternativamente, la válvula de alivio 43 puede ser abierta manualmente para ventear algo del hidrógeno en el área 50 de almacenamiento de hidrógeno. Una membrana 25 puede ser utilizada con la válvula de alivio para evitar que el liquido salga del aparato 40.
Tal como se ilustra en la Fig. 3, un arrancador opcional 52 puede ser incluido en el aparato 40 que genera gas. El arrancador 52 puede aplicar una presión inicial sobre el saco 44 para introducir el segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12 para comenzar la reacción. El arrancador 52 puede ser cualquier tipo de arrancador conocido por un experto en el arte. Puede ser un arrancador manual o un arrancador automático que sea capaz de comenzar una reacción inicial una vez que el aparato que genera gas es conectado a un instrumento que demanda el gas generado. Por ejemplo, el arrancador 52 puede ser un botón, una mecanismo de bombeo, un. mecanismo deslizable, y/o un tornillo que puede ser presionado, movido, o rotado para proveer una presión directa o indirecta sobre el saco 44 para introducir al menos algo del segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12. Arrancadores de ejemplo también se ilustran en las Figs. 8 (a)-8 (d) .
Haciendo referencia a la Fig. 4(a), el dispositivo de control de flujo auto-regulado 16 puede comprender un diafragma 56, el cual está adaptado para cubrir una abertura 54 del saco 44 para frenar el flujo del segundo reactivo, o para descubrir la abertura 54 para permitir el flujo del segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12. El diafragma 56 responde a los diferenciales de presión entre el reservorio 14 y la cámara de reacción 12. Tal como se ilustra, el reservorio 14 está presurizado por un gas comprimido, resorte, espuma, hidrocarburo licuado, u otro mecanismo de presurización para proveer una presión sustancialmente constante sobre el saco 44. Inicialmente, antes del primer uso, debido a la presión superior en el reservorio 14, una ' cantidad del segundo reactivo es transportado a través de la abertura 54 y los orificios 55 sobre el diafragma 56 para reaccionar con el primer reactivo. El hidrógeno producido presuriza la cámara de reacción 12 hasta que la presión en la cámara de reacción 12 está dentro de los X psi alejado de la presión en el reservorio 14. El diafragma 56 está conformado y dimensionado de forma que dentro de X psi, se cierra la abertura 54, tal como se muestra en la Fig. 4(c) y frena el flujo del segundo reactivo. Cuando se necesita gas hidrógeno, la válvula de cierre 36 se abre y la presión en la cámara de reacción 12 disminuye. El diafragma 56 se abre, tal como se muestra en la Fig. 4(b), permitiendo el flujo del segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12 para producir hidrógeno al momento de la demanda. Cuando ya no se necesita hidrógeno, la válvula 36 se cierra y la cámara de reacción 12 se represuriza para frenar el flujo.
Haciendo referencia a la Fig. 5(a), el diafragma 56 puede ser reemplazado por una válvula de seguridad 57 que se abre y cierra bajo las mismas condiciones que el diafragma 56. La Fig. 5(b) ilustra un regulador de flujo 58. Preferiblemente, el regulador 58 está hecho a partir de un material de relleno que tiene la capacidad de absorber el segundo reactivo. Como tal, puede utilizarse cualquier material capaz de absorber el segundo reactivo en la presente invención. Materiales adecuados incluyen espuma, agentes de relleno o materiales fibrosos. Otras opciones incluyen, pero no están limitadas a, el uso de válvula de recuperación y restricción de atomización.
Tal como se ilustra en la Fig. 6, el aparato 40 que genera gas puede incluir un arrancador 64 conectado a una válvula 65 y un miembro o pistón móvil 68. El arrancador 64 puede ser empujado para abrir la válvula 65 para introducir el segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12 para comenzar la reacción. El arrancador 64 puede ser un arrancador manual o un arrancador automático capaz de comenzar una reacción inicial una vez que el aparato 40 que genera gas es conectado a un dispositivo que demanda el gas hidrógeno generado. El miembro móvil 68 también incluye una válvula opcional 69. Cuando la válvula opcional 69 es utilizada en la presente invención, el arrancador 64 puede ser utilizado para comenzar la reacción inicial. Una vez que la reacción inicial comienza y la cámara de reacción 12 es. presurizada, esta presión es aplicada al pistón 68 con el objeto de abrir la válvula opcional 69 para permitir el flujo del segundo reactivo dentro de la cámara de reacción 12.
Para crear un sello entre el miembro móvil 68 y la/s pared/es del aparato 40 que genera gas, y para separar el segundo reactivo del primer reactivo, el miembro móvil 68 puede tener uno o más sellos 62, tales como un o-ring. Más aún, para compensar la fricción entre el miembro móvil 68 y la/s pared/es del aparato 40 que genera gas, puede/n ubicarse resorte/s opcional/es 66 en la cámara de reacción 12, tal como se- muestra en la Fig. 6.
Una vez que la reacción comienza, la presión en la cámara de reacción 12 aumenta hasta un nivel predeterminado, tal que la presión en la cámara de reacción 12 cierra la válvula 69 para frenar el flujo del segundo reactivo que viene hacia la cámara de reacción 12. Para . minimizar el vacio que se desarrolla en el reservorio 14 y para aplicar y/o mantener una presión sobre el segundo reactivo, el miembro móvil 68 está sometido a empuje contra el reservorio 14 mediante un resorte 66. Luego de que la presión en la cámara de reacción 12 es reducida mediante la apertura de la válvula 36, la presión superior en el reservorio 14 abre la válvula 69 para transportar segundo reactivo adicional dentro de la cámara de reacción 12 para producir más hidrógeno. Alternativamente, cuando la válvula opcional 69 no está incorporada en el miembro móvil 68, el arrancador 64 puede ser empujado para abrir la válvula 65 y comenzar el flujo del segundo reactivo hacia adentro de la cámara de reacción 12, cuando se necesita.
Otra realización se ilustra en la Fig. 7. Esta realización es similar a la Fig. 6, excepto en que el resorte 66 está ubicado en el reservorio 14 y el miembro móvil 68 no incluye la válvula 69. Más aún, el arrancador 64 es reemplazado con un eje 71 que tiene una válvula o extremo 17 que es rotable. El movimiento rotacional del eje 71 causa que la válvula 17 reciproque linealmente; comenzando y frenando asi el flujo del segundo reactivo hacia dentro de la cámara de reacción 12. El sistema de válvula, tal como se muestra en la Fig. 7, es generalmente conocido en la industria como una "válvula de control lineal", o una "válvula globo". Por lo tanto, para comenzar la reacción inicial el eje 71 es rotado para abrir la válvula 17. El proceso de producir hidrógeno en esta realización es similar al proceso discutido en relación a la Fig. 6. No obstante, en esta realización, cuando el miembro 68 es movido contra el reservorio 14, el movimiento del miembro 68 rota la válvula 17 conectada al eje 71 para frenar el flujo del segundo reactivo hacia dentro de la cámara de reacción 12. Cuando la presión en la cámara de reacción 12 es reducida por debajo de .una presión predeterminada, el resorte 66 empuja el miembro móvil 68 contra la cámara de reacción 12, la cual, a su vez, rota y abre la válvula 17 conectada al eje 71.
La Fig. 8(a) ilustra otra realización de la presente invención. En este aparato que genera gas, la cámara de reacción 12 está separada del reservorio 14/saco 44 por un pistón móvil 68. Sin embargo, la cámara de reacción 12 está en constante comunicación de fluido con el reservorio 14 a través de la apertura 72 definida sobre el pistón 68. El pistón móvil 68 es también sometido a empuje hacia el reservorio 14 por el resorte 66 localizado dentro de la cámara de reacción 12. Para iniciar la reacción, el arrancador 74 es activado, por ejemplo, empujando. La presión creada por la activación del arrancador 74 abre la válvula de seguridad para liberar el segundo reactivo en la cámara de reacción 12 para que reaccione con el primer reactivo. El gas hidrógeno es producido lo cual presuriza el aparato entero que genera gas. Cuando se abre la válvula 36, el gas hidrógeno es liberado. Ya que no hay diferencia de presión entre el reservorio 14 y la cámara de reacción 12, nada detiene el flujo del segundo reactivo a la cámara de reacción 12. Por lo tanto, el hidrógeno es producido hasta que todos los reactivos sean consumidos.
Las Figs. 8(b) -8(d) ilustran otros tipos de arrancadores. Como se ilustra en la Fig. 8(b), el botón de empuje 74 puede ser reemplazado por un botón de bomba 82 que puede llenar un saco 78 con un gas, tal como aire. El saco 78 puede ubicar una fuerza sobre el saco 44 para introducir al menos alguna o una cantidad predeterminada de segundo reactivo en la cámara de reacción 12. Adicionalmente, como se ilustra en la Fig. 8(c), el botón de empuje 74 puede ser reemplazado por un dispositivo de tipo tornillo 76 que puede ser girado para ubicar una fuerza sobre el saco 44. Otras realizaciones opcionales pueden incluir, por ejemplo, un mecanismo deslizable 84, como se ilustra en la Fig. 8(d). En esta realización, cuando el interruptor deslizable 84 es movido en una dirección predeterminada, puede ubicar una fuerza sobre el saco 44 para liberar alguna o una cantidad predeterminada del segundo reactivo en la cámara de reacción 12.
Otra realización de la presente invención es ilustrada en las Fig. 9(a)-9(d). El aparato que genera gas incluye la cámara de reacción 12 que tiene un primer reactivo conectado al reservorio 14 que tiene un segundo reactivo a través del dispositivo de control de flujo auto-regulado 16. El reservorio 14 y el saco 44 pueden estar conectados removiblemente al dispositivo de control 16. Cuando el reservorio 14 está conectado removiblemente al dispositivo de control 16, preferiblemente el saco 44 tiene una válvula de seguridad para sellar el saco y un conducto 45 tiene una válvula de seguridad correspondiente para sellas el conducto y para acoplar con la válvula de seguridad sobre el saco 44 para establecer una trayectoria de flujo entre ellos. Componentes de válvula correspondientes adecuados son completamente revelados en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos Nos 10/629,006 y 10/978,949, las cuales son incorporadas aqui como referencia en su totalidad. También preferiblemente, el reservorio 14 es presurizado como se discutió anteriormente, preferiblemente con hidrocarburos licuados .
El dispositivo de control de flujo auto-regulado 16 comprende el conducto 45/diafragma 92 que interactúa con o que está asociado operativamente con una varilla 94. La varilla 94 está dispuesta dentro del conducto 45. En una posición no-operativa o APAGADO como mejor se muestra en la Fig. 9(c), la varilla 94 comprime un sello 98 contra una superficie de sellado 97 para prevenir el flujo. El conducto 45, como se ilustra, tiene varios giros. Sin embargo, la verdadera forma de la trayectoria de flujo no es importante y la presente invención no está limitada a ninguna forma en particular del conducto 45. Preferiblemente, el sello 98 está bajo compresión sin un componente cortante para extender la vida del sello 98. Esto puede lograrse con una superficie .de sellado no-angular, tal como la superficie de sellado 97. En una posición operativa o ENCENDIDO como mejor se muest.ra en la Fig. 9(d), la varilla 94 y el sello 98 son movidos de la superficie de sellado 97 para permitir el flujo a través de la misma. El sello 98 incluye O-rings, burletes o cualquier elemento conocido de sellado.
El diafragma 92 y la varilla 94 están balanceados entre un resorte superior 88 y un resorte inferior 96 opcionales. Estos resortes están pre-cargados para corresponder con una presión predeterminada de la cámara de reacción 12, por encima de la cual el aparato que genera gas se cierra. Un ajustador opcional 86 es provisto para ajustar la pre-carga relativa de los resortes. Como mejor se muestra en la Fig. 9(b), una presión P2 desde la cámara de reacción es comunicada de vuelta al conducto 45 (hidráulicamente a través del segundo reactivo liquido o a través del hidrógeno producido) . La presión P2 actúa sobre el fondo del diafragma 92, y cuando P2 es suficientemente alta, P2 empuja el diafragma 92 y la varilla 94 hacia arriba para cerrar la trayectoria de flujo del conducto 45. Las pre-cargas de los resortes 88 y 96 o las pre-cargas relativas de estos resortes determinan la presión, que debería alcanzar P2 antes que el conducto 45 sea cerrado. Alternativamente, uno de los resortes 88 y 96 puede ser omitido. Por ejemplo, el resorte 96 puede ser omitido dejando al resorte 88 para contrabalancear contra la presión P2 que actúa sobre el diafragma 92.
Similar a las otras realizaciones, la cámara de reacción 12 tiene una válvula 36, al menos una membrana impermeable a liquido/permeable a gas 25 que cubre la entrada de la misma. La cámara de reacción 12 también tiene al- menos un relleno/filtro 46, al menos una pantalla 110 que es capaz de prevenir o al menos reducir el número de partículas que entran el área del diafragma 92, al menos una malla de difusión 114 para minimizar la obstrucción del aparato que genera gas, y al menos una malla de difusión 120, la cual previene que la pantalla 110 se tape. Opcionalmente, el aparato que genera gas 40 incluye un miembro impermeable a gas entre el saco 44 y el sello 98 para prevenir que cualquier gas entre en el saco 44.
Otra realización es ilustrada en la Fig. 10. En esta realización, el aparato que genera gas 40, en adición al reservorio 14 y a la cámara de reacción 12, incluye una cámara 126. La cámara 126 está separa de la cámara de reacción 12 por el miembro móvil 68, el cual tiene componentes de válvula 132 y 128 dispuestos sobre el. Preferiblemente, el miembro permeable a gas/impermeable a liquido 48 está dispuesto entre los componentes de válvula 132 y 128 para retener los líquidos en la cámara de reacción 12 mientras permiten que cualquier gas producido salga de la cámara de reacción 12. La cámara 126 además comprende una válvula macho 130, la cual esta adaptada para conectarse con la válvula hembra 128.
El miembro móvil 68 va y viene entre la válvula de cierre 36 y el reservorio 14. Por un lado, el miembro móvil 68 es sometido a empuje por el resorte 66, y por el otro lado puede ser empujado por el gas producido en la cámara de reacción 12. Cuando el miembro móvil 68 es empujado hacia el reservorio 14, la válvula 134 se conecta con la válvula 132 para transferir segundo reactivo adicional desde el reservorio 14 a la cámara de reacción 12.
Preferiblemente, anterior al primer uso, la cámara de reacción 12 incluye un gas presurizado, tal como gases inertes, aire o hidrógeno. El gas presuriza la cámara de reacción 12 a un nivel aproximado a la presión predeterminada que empuja el miembro móvil 68 una distancia que permite que la válvula hembra 128 este en contacto adecuado con la válvula macho 130. Cuando se necesita la producción de hidrógeno, la válvula 36 es abierta para liberar el gas almacenado. Esta liberación reduce la presión en la cámara de gas 50 y también en la cámara de reacción 12. Cuando la presión en la cámara de reacción 12 cae por debajo de un nivel predeterminado, el resorte 66 empuja el miembro móvil 68 hacia el reservorio 14. Preferiblemente, el resorte 66 empuja el miembro móvil 68 una distancia suficiente para insertar la válvula macho 132 en la válvula hembra 134. La inserción de la válvula macho 132 en la válvula hembra 134 abre una trayectoria de forma tal que el segundo reactivo en el reservorio 14 pueda fluir a la cámara de reacción 12 vía orificios 49. Una vez que el segundo reactivo es introducido en la cámara de reacción 12, reacciona preferiblemente con el primer reactivo para producir hidrógeno. El hidrógeno producido aumente la presión en la cámara de reacción 12. Cuando le presión alcanza un valor predeterminado o excede la presión ejercida sobre el miembro móvil 68 por el resorte 66, el miembro móvil 68 es empujado hacia la válvula macho 130. La conexión de la válvula macho 130 con la válvula hembra 128 abre una trayectoria para que el hidrógeno producido salga de la cámara de reacción 12 hacia adentro de la cámara 50 y después fuera del aparato que genera gas 40 vía la válvula 36.
El ciclo después se repite y el miembro móvil 68 es de nuevo movido hacia el reservorio 14 para conectar la válvula 134 a la válvula 132 para transportar segundo reactivo adicional hacia adentro de la cámara de reacción 12. Preferiblemente, el reservorio 14 está presurizado y el segundo reactivo está almacenado en el saco 44, como se discutió anteriormente.
En cada realización descrita anteriormente, el aparato que genera gas 40 incluye una cámara de reacción 12 y un reservorio 14. En algunas realizaciones de ejemplo, el primer reactivo en la cámara de reacción 12 y/o el segundo reactivo en el reservorio 14 o el saco 44 puede incluir al menos uno de un catalizador opcional, un combustible que tenga hidrógeno, un agente (por ejemplo, agua) que pueda reaccionar con un combustible que contiene hidrógeno en la presencia o ausencia del catalizador para producir un gas, y opcionalmente un aditivo. Preferiblemente, el agente puede reaccionar con el combustible que tiene hidrógeno en la presencia de un catalizador para crear el gas deseado. Preferiblemente, el primer reactivo en la cámara de reacción 12 y el segundo reactivo en el reservorio 14 o el saco 44 no deberían tener la misma composición. Más preferiblemente, el combustible que tiene hidrógeno y el agente están en cámaras separadas. Esto es, si el primer reactivo en la cámara de reacción 12 incluye el combustible que tiene hidrógeno, entonces es preferible tener el agente como el segundo reactivo en el reservorio 14.
El combustible que tiene hidrógeno de la presente invención puede ser cualquier combustible capaz de producir un gas, tal como hidrógeno, cuando se hace reaccionar con un agente/composición, y/o es ubicado bajo ciertas condiciones. En algunas realizaciones de ejemplo, el combustible que tiene hidrógeno puede incluir un hidróxido de metal. En algunas realizaciones de ejemplo, el combustible puede incluir, pero no está limitado a, hidruros de elementos de los Grupo I-III de la Tabla Periódica de los Elementos y mezclas de los mismos, tales como, por ejemplo, hidruros de metal alcalino o álcalis, o mezclas de los mismos. Otros compuestos, tales como hidruros de metal-aluminio alcalino (alanatos) y borohidruros de metal alcalino también pueden ser empleados. Por ejemplo, hidruro de calcio puede ser utilizado como el combustible sólido para tal uso de acuerdo con la invención. Preferiblemente, el combustible que tiene hidrógeno incluye NaBH4, el cual puede estar en estado sólido. Sin embargo, NaBH4 acuoso también puede ser utilizado en la presente invención. Preferentemente, cuando una forma acuosa de NaBH4 es utilizada, la cámara que contiene el NaBH4 acuoso, también incluye un estabilizador. Estabilizadores de ejemplo pueden incluir, pero no están limitados a, hidróxidos de metal, tales como, por ejemplo, hidróxidos de metal alcalino. Más preferiblemente, el estabilizador es NaOH.
En algunas realizaciones de ejemplo, el primer reactivo, el segundo reactivo, o ambos pueden incluir un catalizador que puede facilitar la producción de gas hidrógeno incrementando la velocidad de reacción de la fuente de combustible. El catalizador de la presente invención puede incluir cualquier forma o tamaño que sea capaz de promover la reacción deseada. Por ejemplo, el catalizador puede ser lo suficientemente pequeño para formar un polvo o puede ser tan grande como el reservorio o la cámara de reacción. En algunas realizaciones de ejemplo, el catalizador es un lecho catalítico. El catalizador opcional puede estar localizado dentro de la cámara de reacción, dentro del reservorio, dentro del saco, próximo a la cámara de reacción, al reservorio, o al saco, siempre y cuando al menos uno de tanto el primer reactivo como el segundo reactivo entre en contacto con el catalizador.
En algunas realizaciones de ejemplo, el catalizador puede incluir un catalizador de rutenio, un catalizador de platino, un catalizador de níkel, o algún otro catalizador conocido por un experto en el arte. En algunas realizaciones de ejemplo, los catalizadores que tienen un metal del Grupo VIIIB de la Tabla Periódica de los Elementos puede ser utilizado. Preferiblemente, el catalizador que puede ser utilizado con el aparato que genera gas 40 de la . presente invención es CoCl2.
Algunos combustibles de ejemplo que pueden ser utilizados en la presente invención son, pero no están limitados a, metanol, borohidruro, borano de amonio, e hidracina. Para hacer estos combustibles de ejemplo, el primer precursor puede ser dicarbonato de dimetilo, agua, polímero que contiene borano, carbonato, amoníaco, azina, y/o peróxido de hidrógeno. Cada uno de estos combustibles es descrito en detalle en la solicitud de patente de los Estados Unidos N° 10/854,540, la cual fue previamente incorporada aquí en su totalidad.
En algunas realizaciones de ejemplo, el agente capaz de reaccionar con el combustible es agua. Preferiblemente, el primer reactivo de la presente invención, el cual, preferiblemente, está localizado en la cámara de reacción, es NaBH4 y el segundo reactivo, el cual, preferiblemente, está localizado en el reservorio o el saco en el reservorio, es agua .
En algunas realizaciones de ejemplo, el aditivo opcional, el cual puede estar en la cámara de reacción, en el reservorio, y/o en el saco, puede ser cualquier composición que sea capaz de prevenir sustancialmente el congelamiento de o de reducir el punto de congelamiento del primer y/o segundo reactivo. En algunas realizaciones de ejemplo, el aditivo puede ser un agente anti-congelante . En algunas realizaciones de ejemplo, el aditivo puede ser una composición basada en alcohol. Preferiblemente, el aditivo de la presente invención es CH3OH. Sin embargo, como se estableció anteriormente, cualquier aditivo capaz de reducir el punto de congelamiento del primer y/o segundo reactivo puede ser utilizado.
La solución acuosa opcionalmente incluye un ácido que tiene un pH de aproximadamente 3-5. Un ejemplo de un ácido que es agregado a la solución acuosa es ácido acético. Un propósito del ácido en la presente invención es permitir una reacción más constante entre la solución acuosa y el combustible sólido previniendo la formación de una barrera en la entrada de la cámara de reacción.
Otras realizaciones de la presente invención serán
evidentes para aquellos expertos en el arte a partir de la consideración de la presente descripción y la práctica de la presente invención divulgada aquí. Se pretende que la presente descripción y ejemplos sean considerados como de ejemplo solamente, siendo el verdadero alcance y espíritu de la invención indicado por las reivindicaciones siguientes y equivalentes de las mismas.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES Un aparato que genera gas que comprende: una cámara de reacción; un reservorio que comprende al menos un reactivo; y un dispositivo de control de flujo que conecta el reservorio a la cámara de reacción, en donde dicho al menos un reactivo es transportable desde el reservorio a la cámara de reacción a través de dicho dispositivo de control de flujo para reaccionar para formar gas, y cuando la presión de la cámara de reacción excede una presión de freno predeterminada, el dispositivo de control de flujo evita el transporte de dicho al menos un reactivo. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde la cámara de reacción contiene un primer reactivo. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde el reservorio contiene un segundo reactivo. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde dicho al menos un reactivo es transportado hacia la cámara de reacción mediante acción capilar. El aparato que genera gas de la reivindicación 4, en donde el dispositivo de control de flujo comprende un conducto de mecha removiblemente ajustado a un miembro de mecha ubicado en la cámara de reacción y en donde la cámara de reacción contiene un primer reactivo. El aparato que genera gas de la reivindicación 5, en donde el conducto de mecha comprende un primer extremo en contacto con un segundo reactivo contenido en el reservorio y un segundo extremo capaz de contactar dicho miembro de mecha para establecer una trayectoria de flujo desde el reservorio hacia la cámara de reacción. El aparato que genera gas de la reivindicación 6, en donde el segundo extremo del conducto de mecha está sometido a empuje contactando el miembro de mecha. El aparato que genera gas de la reivindicación 6, que adicionalmente comprende un peso ajustable próximo al primer extremo del conducto de mecha. El aparato que genera gas de la reivindicación 6, en donde cuando la presión en la cámara de reacción es aproximadamente la presión de freno predeterminada o superior, la presión empuja el segundo extremo del conducto de mecha hacia fuera desde el miembro de mecha en la cámara de reacción para interrumpir la trayectoria de fluj o . 10. El aparato que genera gas de la reivindicación 6, en donde el segundo extremo es soportado por un miembro impermeable. 11. El aparato que genera gas de la reivindicación 6, en donde el segundo extremo está aumentado. 12. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde dicho al menos un reactivo es transportado hacia la cámara de reacción bajo presión. 13. El aparato que genera gas de la reivindicación 12, en donde el reservorio está continuamente presurizado. 14. El aparato que genera gas de la reivindicación 13, en donde el reservorio está presurizado mediante hidrocarburo licuado. 15. El aparato que genera gas de la reivindicación 13, en donde dicho al menos un reactivo está almacenado en un saco . 16. El aparato que genera gas de la reivindicación 15, en donde el saco está presurizado mediante un miembro que somete a empuje. aparato que genera gas de la reivindicación 13, en donde el dispositivo de control de flujo comprende una primera válvula adaptada para abrirse cuando la presión en el reservorio es superior que la presión en la cámara de reacción para transportar el reactivo desde el reservorio hacia la cámara de reacción. El aparato que genera gas de la reivindicación 17, en donde dicha primera válvula se cierra cuando la presión en la cámara de reacción está dentro de una diferencia predeterminada por debajo de la presión en el reservorio. El aparato que genera gas de la reivindicación 13, en donde el dispositivo de control de flujo comprende un diafragma adaptado para abrirse cuando la presión en el reservorio es superior que la presión en la cámara de reacción para transportar el reactivo desde el reservorio hacia la cámara de reacción. El aparato que genera gas de la reivindicación 19, en donde dicho diafragma se cierra cuando la presión en la cámara de reacción está dentro de una diferencia predeterminada por debajo de la presión en el reservorio. El aparato que genera gas de la reivindicación 19, que adicionalmente comprende un miembro de sello operativamente conectado al diafragma para sellar una trayectoria de flujo que conecta el reservorio a la cámara de reacción. 22. El aparato que genera gas de la reivindicación 21, que adicionalmente comprende una varilla que conecta el diafragma al miembro de sello. 23. El aparato que genera gas de la reivindicación 21, en donde la trayectoria de flujo es no lineal. 24. El aparato que genera gas de la reivindicación 21, en donde la trayectoria de flujo es lineal. 25. El aparato que genera gas de la reivindicación 21, en donde el diafragma está sometido a empuje por al menos un miembro que somete a empuje. 26. El aparato que genera gas de la reivindicación 18, en donde la presión de freno predeterminada es sustancialmente la misma que la presión del reservorio por debajo de la diferencia predeterminada. 27. El aparato que genera, gas de la reivindicación 26, en donde la diferencia predeterminada es menos que aproximadamente 2 psi. El aparato que genera gas de la reivindicación 27, en donde la diferencia predeterminada es menos' que aproximadamente 5 psi. El aparato que genera gas de la reivindicación 12, en donde la presión en la cámara de reacción es selectivamente comunicada al reservorio. El aparato que genera gas de la reivindicación 29, en donde la cámara de reacción está conectada al reservorio mediante una segunda válvula que selectivamente se abre para comunicar presión entre la cámara de reacción y el reservorio cuando la presión de la cámara de reacción está dentro de una diferencia predeterminada de la presión de freno predeterminada. El aparato que genera gas de la reivindicación 30, en donde dicha segunda válvula se cierra cuando la presión de la cámara de reacción es mayor que la diferencia predeterminada . El aparato que genera gas de la reivindicación 29, en donde la diferencia predeterminada es menor que aproximadamente 2 psi. El aparato que genera gas de la reivindicación 32, en donde la diferencia predeterminada es menor que aproximadamente 5 psi . El aparato que genera gas de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende un arrancador para iniciar la generación de gas. El aparato que genera gas de la reivindicación 34, en donde el arrancador comienza o deja de introducir el al menos un reactivo desde el reservorio a la cámara de reacción mediante un movimiento de empuje, de tirón o rotacional . El aparato que genera gas de la reivindicación 35, en donde el arrancador comprende un eje y una válvula rotacionalmente conectada al eje, en donde un movimiento rotacional de la válvula hace reciprocar la válvula linealmente . El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de control de flujo comprende un miembro móvil que va y viene entre una primera posición que permite al reactivo ser transportado desde el reservorio hacia la cámara de reacción, y una segunda posición que permite al gas producido ser transportado desde la cámara de reacción. El aparato que genera gas de la reivindicación 37, en donde el miembro móvil está sometido a empuje contra la primera posición. El aparato que genera gas de la reivindicación 38, en donde el gas producido empuja el miembro móvil hacia la segunda posición. El aparato que genera gas de la reivindicación 37, que adicionalmente comprende válvulas correspondientes para transportar el reactivo. El aparato que genera gas de la reivindicación 37, que adicionalmente comprende válvulas correspondientes para transportar el gas producido. El aparato que genera gas de la reivindicación 37, en donde el reservorio está presurizado. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, que adicionalmente comprende una válvula de cierre para liberar el gas producido. El aparato que genera gas de la reivindicación 43, en donde la válvula de cierre cicla desde una posición cerrada a una posición abierta para mantener la producción de gas . El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde la velocidad de producción de gas es superior que la velocidad de liberación de gas producido desde el aparato . 46. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde el reservorio está removiblemente conectado a la cámara de reacción. 47. El aparato que genera gas de la reivindicación 46, en donde el reservorio comprende un primer componente de válvula adaptado para conectar el reservorio a la cámara de reacción. 48. El aparato que genera gas de la reivindicación 47, en donde la cámara de reacción comprende un segundo componente de válvula conectable al primer componente de válvula. 49. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde la cámara de reacción es calentada para reformar dicho reactivo para formar gas. 50. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde la cámara de reacción comprende al menos un catalizador para asistir en la producción de gas. 51. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde el reservorio comprende una sustancia expansible. El aparato que genera gas de la reivindicación 51, en donde la sustancia expansible comprende un hidrocarburo, un alcohol o un globo expansible. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde el reservorio está conectado a una válvula de alivio . El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde la cámara de reacción está conectada a una válvula de alivio. El aparato que genera gas de la reivindicación 1, en donde un deflector es ubicado entre el reservorio y la cámara de reacción, en donde el deflector permite que el gas sea transportado desde la cámara de reacción hacia el reservorio. El aparato que genera gas de la reivindicación 55, en donde el liquido no puede ser transportado desde el reservorio hacia la cámara de reacción. El aparato que genera gas de la reivindicación 55, en donde el deflector comprende una pluralidad de nervaduras, en donde el espaciado entre las nervaduras es desigual. El aparato que genera gas de la reivindicación 57, en donde el espaciado entre las nervaduras disminuye en la dirección desde la cámara de reacción hacia el reservorio. El aparato que genera gas de la reivindicación 57, en donde las nervaduras comprenden una pluralidad de conjuntos de nervaduras, en donde el espaciado entre las nervaduras en los conjuntos es desigual. El aparato que genera gas de la reivindicación 59, en donde el espaciado en los conjuntos disminuye en la dirección desde la cámara de reacción hacia el reservorio . Un aparato que genera gas, que comprende: una cámara de reacción; un reservorio que comprende al menos un reactivo, en donde dicho al menos un reactivo es transportado hacia la cámara de reacción para reaccionar para formar gas, y en donde cuando una presión en la cámara de reacción excede una presión de freno predeterminada el aparato se mueve desde una posición operativa a la posición no-operativa y cuando dicha presión está por debajo de la presión predeterminada el aparato se mueve desde la posición no-operativa a la posición operativa. Un aparato que genera gas, que comprende: una cámara de reacción; un reservorio que comprende al menos un reactivo, en donde la cámara de reacción y el reservorio están en constante comunicación de fluidos; y un miembro móvil que somete a empuje que provee una presión sobre el reservorio para continuar alimentando el al menos un reactivo dentro de la cámara de reacción.
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