MXPA00008835A

MXPA00008835A - Purificacion de gas de proceso y sistema de celda de combustible

Info

Publication number: MXPA00008835A
Application number: MXPA/A/2000/008835A
Authority: MX
Inventors: Richard R Woods
Original assignee: Hydrogen Burner Technology Inc
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-02-26

Abstract

Un módulo (214 en la figura 5) para separar un producto de una corriente mezclada, comprende una cámara para corriente mezclada, que tiene medios de entrada y salida y que define una primera trayectoria de flujo para la corriente mezclada, una cámara de corriente de purga/producto, que tiene medios de entrada y salida y que define una segunda trayectoria de flujo para una corriente de purga/producto, la segunda trayectoria de flujo tiene una dirección substancialmente en contracorriente a la primera trayectoria de flujo, y una membrana ubicada entre la cámara de corriente mezclada y la cámara de corriente de purga/producto, la membrana es selectivamente permeable al producto. Se describe también un sistema de celda de combustible que comprende un módulo de quemador (210) para mezclar y combinar una mezcla de combustible y aire, para producir una corriente de combustible rico en hidrógeno;una celda de combustible de hidrógeno (250) para producir potencia/energia, usando el combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador, un módulo de purificación de hidrógeno (214) entre el módulo de quemador y la celda de combustible, para extraer combustible de hidrógeno del módulo de quemador, para el uso en la celda de combustible, y que usa un gas de purga para mejorar el rendimiento del módulo de purificación;medios de almacenamiento de hidrógeno (254) para almacenar combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador y no inmediatamente requerido por la celda de combustible;y medios para alimentar el combustible de hidrógeno almacenado, desde los medios de almacenamiento a la celda de combustible, cuando los requerimientos de hidrógeno, de la celda de combustible, sean mayores que la cantidad de hidrógeno producida en el módulo de quemador.

Description

PURIFICACIÓN DE GAS DE PROCESO Y SISTEMA DE CELDA DE COMBUSTIBLE CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta inversión se refiere a un sistema de purificación de gas de proceso, que incluye un aparato y método para la separación de un gas a partir de una corriente de gas mezclado, por lo cual el gas separado y purificado se puede usar en procesos industriales y comerciales. Esta invención se refiere también a un sistema por el cual el gas separado, para el uso por una celda de combustible, se puede almacenar en el sistema para el uso adicional y posterior por parte de la celda de combustible.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a la purificación de una corriente mezclada, separando de la misma un producto que forma parte de la corriente mezclada. Esos procesos de purificación tienen una importancia industrial REF. : 123007 significati a y son también importantes para operaciones a pequeña escala. Los procesos de purificación pueden involucrar la separación de cualesquiera de cierto número de gases, pero más tipicamente se refieren a la separación de hidróge o u oxigeno. Estos son los dos principales gases de producto de interés. Sin embargo, otros gases, por ejemplo el nitrógeno, argón, dióxido de carbono, amoniaco, metano y otros, se pueden separar mediante los procesos de purificación y el aparato de separación de la presente invención. Los sistemas de purificación convencionales usan corrientes de gas mezclado, que incluyen el gas producto,, que fluye a través de una membrana que debe ser permeable al gas producto. En el otro lado de la membrana, el gas producto se recolecta en una corriente de gas puro y se le permite fluir afuera del sistema. La efectividad de estos sistemas convencionales está muy relacionada con los diferenciales de presión entre el gas de la corriente mezclada y la corriente de gas puro, que establecen la fuerza impulsora apropiada. Además, es critico, en los sistemas convencionales, asegurar una elevado grado de sellado en el sistema ya que los diferenciales de presión pueden dar por resultado un flujo a través de la membrana, de uno o más gases diferentes al gas producto, lo cual puede dar por resultado la contaminación del gas producto separado. De esta manera, sellos absolutos entre el lado de la corriente de gas mezclado y el lado de la corriente de gas puro, de la membrana, son extremadamente importantes. La presión de la corriente del gas producto, puro, debe de ser menor que la presión parcial del gas producto en la corriente de -gas mezclado, para asegurar una fuerza impulsora positiva para la purificación. Debido a que la presión de la corriente de gas producto puro no puede exceder la presión parcial del gas producto en la corriente de gas mezclado, la presión de la corriente de gas producto puro debe de ser menor que la presión de la corriente de gas mezclado. Un desperfecto de los sellos o pequeños orificios que se encuentran en la membrana, comprometerá la pureza de la corriente de gas producto puro, debido al flujo volumétrico del gas mezclado, hacia la corriente del producto puro.

Factores de recuperación del gas producto, tales como la relación del gas producto puro y el gas producto, en la corriente de gas mezclado, en la entrada, y el área superficial total de la membrana, requerida, pueden considerarse como medidas de la efectividad del proceso de separación. Usualmente, la presión de entrada de la corriente de gas mezclado, se eleva hasta varias atmósferas y esto ayuda a minimizar el área superficial de la membrana en el sistema, a maximizar los factores de recuperación y a incrementar la presión del gas producto puro. Como un ejemplo de lo anterior, si se necesita una corriente de gas prod.ucto puro de tres atmósferas, la presión parcial del gas producto en la salida de la corriente de gas mezclado, debe de ser mayor que tres atmósferas. Asumiendo que la corriente de gas mezclado tiene una concentración del gas producto, en la entrada, del 50%, y se requería un factor de recuperación del 75%, el gas producto en la salida de la corriente de gas mezclado, representarla un quinto de la corriente del gas. Para ilustrar este punto, el gas de entrada consiste de 8 partes, 4 de las cuales son gas producto y 4 'de las cuales son otros gases. La recuperación del 75% del gas producto implica que 3 de las 4 partes del gas producto sean retiradas, y por lo tanto el resto de la corriente de gas mezclado consiste de 4 partes de otros gases y 1 parte de gas producto. La presión parcial del gas producto en la salida del lado de la corriente de gas mezclado es de 1/5 o 20% de la presión del gas mezclado total. Dado que el gas producto puro, deseado, tiene una presión de 3 atmósferas, la presión de la corriente de gas mezclado es de 3 a tmós feras / 20 % o igual a 15 atmósferas. Por lo tanto, la presión de la alimentación de la corriente de gas mezclado necesitarla ser mayor o igual que 15 atmósferas, asumiendo que no hubiese una caida de presión en el flujo de proceso. La fuerza impulsora de la presión parcial, a través de la membrana, es de 4.5 atmósferas en la entrada (15 atmósferas * 20%-3 atmósferas), y aproximadamente cero en la salida. La fuerza impulsora promedio es asi de 2.25 atmósferas. En un sistema como ese, la mayor parte del área superficial de la membrana se usa para conseguir el factor de recuperación, debido a que la fuerza impulsora se aproxima a cero en la salida de la corriente de gas mezclado. Como un resultado, el costo y el volumen de la membrana serian extremadamente grandes. Además, la membrana y sus sellos tendrían que ser construidos a fin de mantener presiones transversales de hasta 12 atmósferas sin presentar fugas, a fin de mantener la pureza del gas producto. Algunas de otras patentes del solicitante, incluyendo las patentes norteamericanas números: 5,207,185; 5,299,536; 5,441,546; 5,437,123; 5,529,484; 5,546,701, asi como las solicitudes USSN 471,404 y USSN 742,383, se incorporan en. la presente como referencia .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención es para un sistema de purificación de gases, en donde un gas producto, contenido dentro de una corriente de gas mezclado, se retira de la corriente de gas mezclado, a través de una membrana y hacia una corriente de gas de purga que fluye en contracorriente a la corriente de gas mezclado que se encuentra en el lado opuesto de la membrana. Las presiones de la corriente de gas mezclado y la corriente de gas de purga, se controlan respectivamente, al igual que la presión parcial del gas producto en cada lado de la membrana, para facilitar el flujo del gas producto a través de la membrana. La invención facilita también el uso de un sistema en donde sellos de elevada precisión, de la membrana, y otros componentes, y la ausencia total de pequeños orificios, no es esencial para' la pureza del gas producto separado de la corriente de gas mezclado. La corriente de gas mezclado y la corriente de gas de . purga, fluyen en contracorriente, una respecto a la otra, en un módulo de separación. Preferentemente, la corriente de gas mezclado contiene un gas producto que es típicamente hidrógeno y oxígeno pero los principios del sistema se pueden usar para conseguir un buen efecto con otros gases de producto, incluyendo, aunque no limitados a, nitrógeno, argón, dióxido de carbono, amoníaco y metano. Preferentemente, el gas de purga es un gas de proceso fácilmente separado y puede comprender típicamente vapor de agua o un refrigerante, pero no está limitado a estos e j em los. En una aplicación, la presente invención es un método y aparato para la purificación de gas hidrógeno a partir de una corriente de gas mezclado que sale de un reformador o un quemador con baja oxidación. Las corrientes de gas mezclado y de gas de purga se separan mediante una membrana apropiada la cual debe de ser permeable o permeable efectivamente al gas producto que se separa de la corriente de gas mezclado. En gran medida las membranas se seleccionarán e incorporarán en el módulo . de separación, de acuerdo con la naturaleza del gas producto que se vaya a separar de la corriente de gas mezclado. En una modalidad, las membranas metálicas del "tipo paladio" han demostrado efectividad similar a la de las membranas usadas para la separación del hidrógeno, debido a que el gas hidrógeno se absorbe en la estructura reticular del metal, en proporción directa a la presión parcial del gas hidrógeno. La diferencia de presiones parciales entre el gas hidrógeno en los lados opuestos de la membrana se usa típicamente como la fuerza impulsora para mover el gas hidrógeno desde la corriente de gas mezclado hacia la corriente de gas de purga /producto que se encuentra en el otro lado de la membrana. Convencionalmente estas membranas de separación funcionan a temperaturas elevadas a fin de maximizar la velocidad de transferencia del gas producto, en esta modalidad particular el gas hidrógeno se transfiere a través de la membrana. En una modalidad el gas producto transferido e s hidrógeno . Otros tipos de membranas que se pueden usar incluyen membranas cerámicas. Las membranas cerámicas, especialmente a temperaturas elevadas, absorben iones oxígeno en la estructura reticular de las mismas y estas membranas han sido utilizadas por lo tanto como membranas para la separación de oxígeno. Un ejemplo de una membrana cerámica es la zirconia y la zirconia estabilizada con itria. Las membranas corductoras puramente iónicas se usan en reactores electroquímicos en donde la energía eléctrica es la fuerza impulsora primaria para la separación. Además de los reactores electroquímicos accionados eléctricamente, se han usado membranas mixtas conductoras iónicas y eléctricamente conductoras, en donde, al igual que con las membranas de tipo paladio, únicamente se usa la fuerza impulsora de la presión parcial para separar el oxígeno de una corriente de gas mezclado y para purificar el gas oxígeno . La presente invención usa por lo tanto, de conformidad con un aspecto de la misma, un enfoque innovador para el proceso de separación con membrana para gas, reduciendo o eliminando al mismo tiempo el problema de asegurar sellos de alta precisión y diferenciales de presión significativos que tiendan a exponer más fácilmente cualquier debilidad en los sellos de la membrana. En una modalidad de la invención, un módulo de separación permite el flujo de dos corrientes a través del mismo, y separa las corrientes mediante una membrana apropiada. En un lado de la membrana una corriente de gas mezclado fluye desde una entrada hasta una salida, a través de la -membrana, mientras que en el otro lado de la membrana, se purga vapor de agua a alta presión en una dirección de flujo contraria a la de la corriente de gas mezclado. Este proceso de separación inventivo maximiza los factores de recuperación del gas producto y las presiones del gas producto puro, a la vez que minimiza la condición crítica de los sellos y de las membranas sin pequeños orificios. El método inventivo para llevar a cabo el proceso de purificación, así como el aparato de separación para el mismo, tiene beneficios que están claramente ilustrados, ' tal como se presentan en el siguiente ejemplo. Una corriente de gas mezclado se alimenta al módulo de separación a 15 atmósferas, la corriente de gas mezclado tiene una concentración de 50% del gas producto. El gas producto es el componente que se va a separar de la corriente de gas mezclado y que permea a través de la membrana hacia la corriente del gas de purga /product o . En el ejemplo particular una corriente de vapor de agua es el gas de purga y fluye por el lado opuesto de la membrana al de la corriente de gas mezclado, y en una dirección de flujo contrario al de la corriente de gas mezclado. El flujo volumétrico de la corriente de gas de purga es dos veces el de la corriente de gas mezclado, y la presión de la misma es ligeramente mayor que 15' atmósferas. Si el área superficial de la membrana es la misma que la del ejemplo anterior, el factor de recuperación puede bien aproximarse a 100%. Dado que la presión parcial del gas producto en el gas de purga /producto es cero en la entrada, la presión parcial del gas producto en la corriente de gas mezclado, en la salida, puede también aproximarse a cero. La presión parcial en la entrada de la corriente del gas de purga /product o es en efecto cero dado que la cantidad del gas producto en la entrada de la corriente de gas de purga es cero y el gas de purga en la entrada es vapor de agua puro. Si todo el gas producto se separa o retira de la corriente de gas mezclado, entonces la corriente de gas de purga /product o que sale del módulo contiene cuatro partes de gas producto y dieciséis partes de vapor de agua. Dado que la corriente de gas de purga en la entrada y por lo tanto la corriente de gas de purga/producto se encuentra a 15 atmósferas, la presión parcial del gas producto en la salida de la corriente del gas de purga/producto es aproximadamente de 3 atmósferas. La fuerza impulsora, en la entrada, de la corriente de gas mezclado es de 4.5 atmósferas y cero en la salida de la corriente de gas mezclado. Esto se traduce en una fuerza impulsora promedio de 2.25 atmósferas, que es la misma que la del ejemplo anterior y por lo tanto se necesitaría una cantidad similar de área superficial. El sistema inventivo proporciona cerca de 100 % de recuperación del gas producto a partir de una corriente de gas mezclado, usando elementos físicos similares a los de los sistemas convencionales . que logran únicamente una recuperación del 75%. En el ejemplo inventivo descrito en los párrafos precedentes, la presión absoluta de la corriente del gas de purga/producto, ligeramente mayor que 15 atmósferas, es mayor que la presión absoluta de la corriente de gas mezclado en el otro lado de la membrana. Cualquier pequeño orificio que se encuentre en la membrana, o cualquier sello deficiente con respecto a la membrana o a otros componentes del sistema, permitirá únicamente la fuga del gas de purga /producto hacia la corriente del gas mezclado, y por lo tanto la pureza del gas producto no será afectada como resultado de esa fuga. En otras palabras, las presiones absolutas se seleccionan de manera tal que cualquier fuga que pueda ocurrir fluirá únicamente en la dirección que no comprometa la pureza del gas producto separado, y minimizando también la necesidad de una calidad crítica de la membrana y hermeticidad de los sellos dentro del sistema. También se observa que la presión transversal, o diferencial absoluto de presiones, es muy pequeño, representando únicamente una fracción de la presión absoluta. Como un resultado, se puede disminuir el espesor de la membrana, dado que no tendrá que soportar las fuerzas adicionales que resultan de cualesquiera diferenciales de presiones, substanciales. La capacidad para disminuir el espesor de la membrana no mejora únicamente la eficiencia del sistema, sino que también reduce los costos del mismo. En otro aspecto la invención se refiere también al tratamiento de la corriente del gas de purga /product o , de manera tal que el gas producto pueda entregarse a un cliente o equipo ubicado corriente abajo, cuando lo requiera la situación. La corriente del gas de purga /product o sale del módulo de separación a 15 atmósferas y puede suministrase así corriente abajo a una presión cercana a 15 atmósferas. En una modalidad este suministro se puede conseguir incluyendo un generador de vapor regenerativo y un condensador de vapor de agua, corriente abajo del módulo de separación. En este generador de vapor regenerativo, el vapor de agua se condensa de la corriente del gas de purga /product o , dejando únicamente gas producto puro, a la presión de la corriente, cercana a 15 atmósferas. A su vez, el generador de vapor regenerativo se usa para reciclar tanta energía térmica como sea posible, a fin de minimizar las necesidades de energía. En otras palabras, la energía térmica producida por la condensación de la corriente de vapor de agua, se usa en el sistema para calentar y evaporar el agua introducida al módulo de separación en la entrada de la corriente del gas de purga. También este ejemplo inventivo ilustra que el gas producto puro se encuentra a cerca de 15 atmósferas o cinco veces la presión del gas producto en ejemplo convencional. El sistema y proceso de separación pueden estar diseñados a fin de que se requiera menos área superficial, asumiendo que sean aceptables objetivos de factor de recuperación limitados o inferiores. Por ejemplo, si únicamente se requiere en el proceso un 75% de recuperación, la presión parcial del gas producto en la salida de la corriente de gas mezclado, será de 3 atmósferas, como se definió en el ejemplo original proporcionado anteriormente. La fuerza impulsora en la salida de la corriente de gas mezclado es ahora de 3 atmósferas y por lo tanto la fuerza impulsora promedio se ha incrementado hasta 3.75 atmósferas a través de toda el área superficial de la membrana que separa la corriente de gas mezclado y la corriente de gas de purga. De esta manera el área superficial de la membrana, necesaria para la separación, es substancialmente menor que cuando se deseaba una recuperación cercana al 100%. Adicionalmente, el costo y volumen del módulo de separación serían también significativamente menores, dado que la fuerza impulsora promedio se incrementa y 'se requiere menor área superficial. No obstante, inclusive en donde los requerimientos de recuperación sean menores que cerca del 100%, los beneficios globales del sistema permanecen. Estos incluyen factores de recuperación mejorados, gas producto puro a mayor presión, que sale del sistema, así como una condición crítica del sello, minimizada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una representación esquemática de una primera modalidad de la presente invención, que ilustra un componente de una sola membrana y su corriente de entrada y salida; La figura 2 es una representación esquemática de una segunda modalidad de la presente invención, que ilustra un componente de una sola membrana electroquímica, y sus corrientes de entrada y salida; La figura 3 es una representación esquemática del proceso global que incluye un componente de una sola membrana y estructuras relacionadas, incluyendo un circuito de flujo de la corriente del gas de purga; La figura 4 (a) es una representación de flujo esquemática que muestra un sistema de energía a base de una celda de combustible convencional; La figura 4 (b) es una gráfica que muestra las cargas de energía eléctrica eri el sistema ilustrado en la figura 4 (a) ; y La figura 5 es una representación de flujo, esquemática, que muestra un sistema de energía eléctrica a base de celda de combustible, de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Con referencia a los dibujos anexos, se muestra un módulo de separación de una sola membrana, tanto del tipo iónico como del tipo con energía eléctrica, así como un módulo de separación en asociación con otros componentes. Estos se presentan en las figuras de la 1 a la 3 de los dibujos. Las figuras de la 4 a la 5 representan un sistema de celda de combustible convencional, y un sistema de celda de combustible de la invención, respecti amente, resaltando las diferencias y aspectos inventivos del sistema de celda de combustible tal como se describe en esta invención. Ahora se hace referencia a la figura 1 de los dibujos, la cual ilustra un módulo de membrana de separación, designado, de manera general mediante el número de referencia 10, que comprende una membrana 12 de. separación de gas y cámaras de flujo 14 y 16 por cada lado de la membrana 12. La cámara de flujo 14 es para recibir y transportar una corriente 18 de gas mezclado, mientras que la cámara de flujo 16 es para recibir y transportar una corriente 20 de gas de purga. La cámara de flujo 14 para la corriente de gas mezclado tiene un orificio de entrada 22 en un extremo y un orificio de salida 24 en el extremo opuesto. De igual manera, la cámara de flujo 16 para la corriente de gas de purga tiene un orificio de entrada 26 en un extremo y un orificio de salida 28 en su otro extremo. Se observará que el orificio de entrada 22 para la corriente 18 de gas mezclado está en el lado opuesto del módulo 10 al orificio de entrada 26 para la corriente 20 del gas de purga, y que la corriente 18 de gas mezclado y la corriente 20 de gas de purga fluyen por lo tanto en direcciones opuestas o en contracorriente una respecto a la otra. La membrana 12 de separación de gas tiene una superficie 30 de membrana, que está expuesta a la corriente 18 de gas mezclado, y una superficie 32 de membrana que está expuesta a la corriente 20 de gas de. purga. La corriente 18 de gas mezclado, en su punto de entrada a la cámara de flujo 14 cerca del orificio de entrada 22, se designa mediante el número de referencia 34, mientras que la corriente de gas mezclado que sale de la cámara 14 de flujo mezclado, cerca del orificio de salida 12 está designada por el número de referencia 36. Con respecto a la corriente de gas de purga, el número de referencia 38 representa esta corriente cerca del orificio de entrada 26 a medida que entra a la cámara de flujo 16, mientras que el número de referencia 40 representa la corriente 20, incluyendo el producto, tal como se describirá de manera más completa posteriormente, a medida que sale de la cámara de flujo 16 cerca del orificio de salida 28. En la figura 1, la membrana 12 es preferentemente una membrana del tipo plata y paladio para la separación de gas hidrógeno (H2) . En donde el módulo de separación 10 esté construido para la separación de gas oxígeno, la membrana 12 puede comprender una membrana cerámica mixta conductora iónica/electrónica. En todo caso deberá comprende rs-e que cualquier membrana convencional o de otro tipo que sea selectivamente permeable al gas o líquido, producto, deseable, ya sea hidrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, amoníaco, metano u otro gas producto que se separe de una corriente de flujo de gas mezclado, sería apropiada y conveniente en las circunstancias. Por supuesto que la membrana estará en contacto con las corrientes respectivas, y la superficie 30 de la membrana estará en contacto con la corriente de gas mezclado, y la superficie 32 de la membrana estará en contacto con la corriente de gas de purga . La corriente 34 de gas mezclado entra a la cámara de flujo 14 en el orificio de entrada 22. Después de pasar a través de la cámara de flujo 14 sale luego como la corriente 36 de gas mezclado, a través del orificio de salida 21. Esta corriente de gas mezclado consiste de una corriente consistente del gas producto (por ejemplo hidrógeno, oxígeno u otro gas o líquido que se vaya a separar de la corriente de gas mezclado) y otros gases que sean separados del gas producto. En el otro lado del módulo de separación 10, una corriente 38 de gas de purga entra a través del orificio de entrada 26, viaja a través de la cámara de flujo 16 y sale como gas de purga/producto 40 en el-orificio de salida 28. La corriente de gas de purga puede ser vapor de agua o cualquier otro gas que se pueda separar fácilmente del gas producto, como se describe posteriormente, corriente abajo del módulo de separación 10. Posteriormente se discute una modalidad particular para separar hidrógeno y oxígeno como el gas producto. Aunque estos gases se analizan en esta modalidad particular, otros gases o líquidos pueden separase también de una corriente de gas mezclado, dentro de los parámetros de la presente invención. El hidrógeno es un gas producto contenido dentro de la corriente 18 de gas mezclado, que fluye a través de la cámara de flujo 14 del módulo de separación 10. El hidrógeno reacciona sobre la superficie 30 de la membrana y es absorbido en la estructura reticular de la membrana 12. La extensión del gas hidrógeno en la superficie es proporcional a la presión parcial del hidrógeno en la corriente de gas mezclado encima de la superficie 30 de la membrana. La corriente 20 de gas de purga fluye a través de la cámara de flujo 16 de manera tal que la presión parcial del hidrógeno en la superficie 32 de la membrana se mantiene a una presión parcial menor que la del hidrógeno en la superficie 30 o del otro lado de la membrana 12. Por lo tanto, el hidrógeno en la estructura reticular cercana a la superficie 30 de la membrana de separación 12 emigra a través de la membrana 12 hacia la superficie 32. Dado que la presión parcial del hidrógeno cerca de la superficie 32 es menor, el hidrógeno sale de la estructura reticular de la membrana 12 y entra a la corriente de gas de purga (convirtiendo esencialmente la corriente de gas de purga en una corriente de gas de purga /product o ) y sale como la corriente 40 a través del orificio de salida 28. La presión de la corriente 38 de gas de purga cerca del orificio de entrada 26 y la corriente 40 del gas de purga /product o cerca del orificio de salida 28, así como el flujo entre las mismas, se mantiene a una presión mayor que la presión de la corriente 18 de gas mezclado. Además, el flujo de la corriente 20 de gas de purga se mantiene lo suficientemente alto para efectuar una fuerza impulsora de presiones parciales de hidrógeno, positiva, a lo largo de toda la superficie de membrana 12 de separación de gas. De esta manera, se observará que el efecto de mantener la presión parcial del hidrógeno más alta en la corriente 18 de gas mezclado y a la vez mantener la presión de la corriente 38 del gas de purga, mayor en la cámara de flujo 16 asegura efectivamente que el gas hidrógeno pueda emigrar a través de la membrana de separación 12 desde la cámara 14 hasta la cámara 16, pero se prevendrá que otros componentes de la corriente de flujo de gas mezclado, dentro de la cámara 14, emigren a través de la membrana de separación 12 inclusive si la membrana 12 tiene pequeños orificios o sellos deficientes. Ahora se hace referencia a la figura 2 de los dibujos, la cual muestra una modalidad alternativa de la invención. En esta modalidad, los mismos números de referencia usados con respecto a la figura 1 se han usado para ' los elementos correspondientes en esta figura 2. El módulo de separación mostrado en la figura 2 difiere del de la figura 1 .por la presencia de un electrodo 42 entre la cámara de flujo 16 y la membrana de separación 12 y un electrodo 44 entre la membrana de separación 12 y la cámara de flujo 14. La membrana 12 de separación de gas ilustrada en la figura 2, es una membrana conductora iónica, tal como de zirconia, pero se pueden usar otros tipos de membranas conductoras, según sea apropiado. La membrana de separación 12 está recubierta con los electrodos 42 y 44 que se encuentran en contacto con la corriente 20 de gas de purga y la corriente 18 de gas mezclado, respecti amente. En el ejemplo proporcionado posteriormente, se usa una membrana conductora de iones oxígeno, pero otras membranas adecuadas que empleen iones cargados negativamente o inclusive iones cargados positivamente, son posibles y caen dentro del alcance de esta invención . La corriente 18 de gas mezclado entra a través del orificio de entrada 22 y sale a través del orificio de salida 24 mientras que la corriente 20 de gas de purga entra a la cámara 16 a través del orificio de entrada 26 y sale a través del orificio de salida 28. Una vez más, la corriente 18 de gas mezclado y la corriente 20 de gas de purga fluyen en contracorriente entre sí. La presión de la corriente 20 de gas de purga se mantiene a una presión que sea aproximadamente igual a la presión de entrega del producto puro deseado. El producto puro, en este caso hidrógeno, se suministra corriente abajo del módulo de separación, a una presión deseada, por ejemplo de 15 atmósferas y la presión del gas de purga se mantiene a esta presión de suministro del producto puro. Sin embargo, al menos la presión de la corriente 20 de gas de purga debe de ser ligeramente mayor que la corriente 18 de gas mezclado, en la cámara 14, a fin de minimizar el impacto de los pequeños orificios o sellos deficientes. Si la estructura tiene buenos sellos entre los componentes y la membrana, los criterios respecto a la presión pueden ser algo menos rigur os os . Los electrones 46 entran al electrodo 42 y emigran hacia el sitio de reacción 48 que se encuentra dentro del electrodo 42. En esta modalidad la corriente de gas de purga consiste de vapor de agua y este vapor de agua entra al sitio de reacción 48 con los electrones 46 para formar hidrógeno, identificado por el número 50, e iones oxígeno, identificados por el número 52. El ion oxígeno 52 entra a la estructura reticular de la membrana de separación 12. Las concentraciones incrementadas de los iones oxígeno 52 cerca del sitio de reacción 48 fuerzan a los iones oxígeno 52 a fluir hacia un sitio de reacción 54 contenido dentro del electrodo 44. El hidrógeno, identificado por el número de referencia 56, proveniente de la corriente 18 de gas mezclado que se encuentra dentro de la cámara 14, entra al sitio de reacción 54 y reacciona con los iones oxígeno 52. Esta reacción produce agua, identificada por el número de referencia 58, y el agua se vaporiza y entra a la corriente 18 de gas mezclado, en la cámara 14, al mismo tiempo que libera electrones, identificados por el número de referencia 60, que dejan el electrodo 44 y fluyen a través de un circuito externo 62, regresando finalmente al electrodo 42 'para completar el circuito eléctrico. En la modalidad mostrada en la figura 2, la fuerza impulsora . para separar el hidrógeno, es principalmente la energía eléctrica, pero mantener una fuerza impulsora de presión parcial positiva, además de esta energía eléctrica, puede minimizar la cantidad de energía requerida para accionar el sistema. Además, en esta modalidad, y como un resultado de la fuerza impulsora eléctrica, el flujo de gas de purga puede disminuirse debido a que la fuerza impulsora eléctrica puede mover el hidrógeno desde una • corriente 18 de gas mezclado, con baja presión parcial, hasta una mayor presión parcial del gas de purga 20 en la cámara 16. Por lo tanto en esta modalidad a diferencia de la mostrada en la figura 1, no es necesario que la presión parcial del hidrógeno dentro de la corriente 18 de gas mezclado sea mayor que la presión parcial del hidrógeno dentro de la corriente 20 de gas de purga, a lo largo de la longitud de la membrana 12 de separación de gas. Los beneficios y ventajas del aparato y método de la invención son igualmente aplicables para otros gases. Por ejemplo, el oxígeno en la corriente de gas mezclado podría reaccionar en el sitio de .reacción 54 creando iones oxígeno 52 y electrones. Los electrones 46 y 60 tendrían por lo tanto direcciones de flujo opuestas a las mostradas con respecto a la situación en donde el hidrógeno se separa de la corriente de gas mezclado y los iones oxígeno 52 fluirían también en la dirección opuesta. En el sitio de reacción 48 los iones oxígeno 52 se volverían a combinar con los electrones 46 regresando desde el circuito externo 62 para formar oxígeno puro que emanaría en la corriente de gas de purga, que puede estar comprendida típicamente de vapor de agua. El gas de purga, a contraflujo, inventivo, tiene los mismos beneficios en este caso como en el ejemplo descrito anteriormente usando hidrógeno. Ahora se hace referencia a la figura 3 de los dibujos, la cual muestra globalmente un diagrama esquemático de un sistema de purificación y separación de gases. En la figura 3, los números de referencia usados en la figura 1 y 2 se han usado para las estructuras y elementos correspondientes mostrados en' la figura 3. En la figura 3, una corriente 18 de gas mezclado entra a través del orificio de entrada 22 como corriente 3.4 y se convierte en una corriente 36 de gas mezclado, agotada, cerca del orificio de salida 24. La corriente 20 de gas de purga entra a la entrada 26 como corriente 38 y fluye en dirección a contracorriente hacia la corriente 18 de gas mezclado. El gas de purga 20 sale a través del orificio de salida 28 como la corriente 40 de gas de pur ga /product o . Los flujos respectivos de la corriente de gas mezclado y de la corriente 18 y 20 de gas de purga son aislados por la membrana 12 de separación de gas. Esto se consigue de acuerdo con la descripción anterior con respecto a las figuras 1 y 2. La corriente 40 de gas de purga/producto fluye hacia un generador de vapor 68 regenerativo, en donde el calor se retira de la corriente 40 y el vapor de agua que se encuentra en la corriente 40 se condensa. Después de pasar a través del generador de vapor 68, la corriente entra a un condensador 70 de etapa final para la eliminación de calor, seguido por un separador de líquido/gas 72. En el separador ' de líquido/gas 72, la corriente 76 de gas producto puro se aisla del agua condensada, identificada por el'' número de referencia. 74. La corriente 76 de gas producto puro se retira de la corriente para su uso o suministro a un sitio ubicado corriente abajo. El agua 74 fluye a través de una bomba 78 y regresa al generador de vapor 68 regenerativo, en donde el agua líquida 74 se convierte en vapor de agua mediante el calor transferido desde el agua en condensación proveniente de la corriente 40. Si se usa un gas de purga de tipo refrigerante, se coloca un orificio 80 entre la bomba 78 y el generador de vapor 68. El vapor de agua se calienta adicionalmente en un sobrecalentador 82 y se convierte en la corriente 38 de gas de purga que entra al orificio de entrada 26 del módulo de separación 10. Se puede agregar agua adicional al separador 72 si es necesario. Ahora se hace referencia a las figuras 4(a), 4(b) y 5 de los dibujos. La figura 4 muestra un sistema de energía a base de celda de combustible, convencional, mientras que la figura 5 muestra el sistema a base de celda de combustible, de la invención. En la figura 4 (a) se muestra un quemador / ref ormador con baja oxidación, o procesador de combustible 110. El procesador de combustible 110 recibe, por ejemplo, combustibles de hidrocarburos tales como el metanol, etanol, diesel y similares, los mezcla y somete a combustión a fin de producir una corriente de producto de gas mezclado rico en hidrógeno. El combustible de hidrocarburos se introduce a través de la entrada 112 para combustible y se transporta a lo largo de la línea 114 para combustible, auxiliado por la bomba 116. Una válvula 118 se encuentra ubicada en la línea 114 para combustible a fin de controlar el flujo del combustible a través de la misma. La línea 114 para combustible entra al procesador 110 de combustible. Se proporciona una entrada 120 para aire en un turbogenerador 122 y el aire se fuerza a lo largo de la línea 124 de aire hacia el procesador de combustible 110. Se puede incorporar vapor de agua en el aire de la línea 154. En el procesador de combustible 110 el aire proveniente de la línea de aire 124 y el combustible proveniente de la línea de combustible 114 se combinan, se hacen reaccionar y se someten a combustión, preferentemente en la presencia de agua para producir el producto de hidrógeno /gas mezclado, el cual sale del procesador de combustible 110 a través de la línea de producto 126. La línea de producto 126 transporta el producto de hidrógeno/gas mezclado, a través de los reactores de desplazamiento 170 y 172 ubicados corriente abajo, los int ercambiadore s de calor 173 y 175 para la recuperación térmica y a través de una unidad depuradora 176 del monóxido de carbono y eventualmente hacia una celda de combustible 128 en donde se combina con aire bombeado a través de la línea de aire 130, el aire que está en la línea de aire 130 tiene como su fuente el turbogenerador 122. La celda de combustible 128 tiene una línea de escape 132 del ánodo y una línea de escape 134 del cátodo, cada una de las cuales conecta con un condensador 136 y 138 respecti amente. El condensador 136 se conecta a un separador 140 mientras que el condensador 138 se conecta al separador 142, y los separadores 140 y 142 extraen agua de la mezcla y el agua se drena a través de las líneas para agua 144 y 146 respectivamente. Las líneas para agua 144 y 146 se consolidan en una sola línea para agua 148 la cual transporta agua hacia el generador de vapor 150. Sin embargo, cierta parte del agua se deriva de la línea para agua 152 para su introducción al procesador de combustible 110 en donde se mezcla con el gas producto caliente proveniente de la cámara de combustión. El agua que alcanza el generador de vapor 150 a través de la línea para agua consolidada 148 se calienta mediante el calor recuperado de los int er cambiadores de calor 173 y 175, y el vapor de agua resultante se suministra a través dé la línea de vapor de agua 154, a la línea de aire 124, en donde el aire y el vapor de agua se mezclan y se introducen subsecuentemente al procesador de combustible 110 tal como se describió anteriormente. Cada separador 140 y 142 está conectado a un equipo de combustión 156 mediante las líneas de residuo de productos 158 y 160 y los residuos del producto se queman en el equipo de combustión 156 para producir calor y energía que fluyen a través de la línea 162 y se alimentan al turbogenerador 122. El calor y energía conte.nidos dentro del producto que fluye a través de la línea 162 se .procesan mediante el turbogenerador y se usan para alimentar un generador 164. El gas del equipo de combustión se expulsa a través de la línea de escape 166 después del turbogenerador 122. En el procesador de combustible 110 hay una cámara de combustión 168 en donde la mezcla del aire, el combustible y el agua se someten a combustión y en donde las temperaturas alcanzan aproximadamente 1,482 °C (2,700 °F) . En la porción inferior del procesador de combustible, el agua proveniente de la línea 152 se introduce para enfriar súbitamente el gas producto hasta aproximadamente 371 °C (700 °F) . Aguas abajo se proporciona una región de desplazamiento 170 de alta temperatura y una región de desplazamiento 172 de baja temperatura en donde el monóxido de carbono se hace reaccionar con agua para formar hidrógeno adicional y dióxido de carbono. Estos reactores de desplazamiento ayudan a librar el sistema de subproductos de la combustión, no deseados. El proceso con el procesador de combustible comprende además un lecho 174 de óxido de zinc en donde se extrae azufre de la mezcla sometida a combustión. El gas producto que sale del lecho de azufre 174 y del desplazamiento a alta temperatura 170, se enfría mediante el int er cambiador de calor 173 como preparación para entrar al reactor de desplazamientos 172 de baja temperatura. El gas también se enfría, después del reactor de desplazamiento 172 de baja temperatura, mediante el intercambiador de calor 171. Finalmente el monóxido de carbono se reduce en la unidad de depuración 176 de monóxido de carbono, hasta niveles aceptables para la celda de combustible 128. El producto de hidrógeno /ga s mezclado, en la línea de producto 126, tiene una concentración de hidrógeno bastante baja y puede comprender típicamente únicamente de 30% a 40% del gas producto total. Se ha descrito anteriormente que el equipo de combustión 156 recibe productos residuales de la celda de combustible 128 a través de los condensadores y separadores, y que éstos se someten a combustión de manera tal que el producto que viaje a través de la línea 162 se encuentre a temperaturas elevadas. ' La temperatura de estos productos en la línea 162 puede alcanzar aproximadamente 427°C (800°F), significativamente menor que las temperaturas alcanzadas en las estructuras correspondientes del sistema de celda de combustible de la invención, tal como se describe posteriormente. Ahora se hace referencia a la figura 5 de los dibujos, la cual es un diagrama de flujo esquemático, que ilustra los componentes y el sistema de la invención. Como se pondrá de manifiesto a partir de la discusión posterior, el sistema de celda de combustible de la invención ofrece muchas ventajas por presentar una eficiencia y rendimiento incrementados, requiriendo un quemador con baja oxidación, que tenga una potencia nominal o inferior que la de los sistemas convencionales. La aceptación de la clasificación de potencia inferior se debe a la capacidad del sistema de la invención para usar y producir combustibles de hidrógeno con mayor eficiencia, y de almacenar hidrógeno en un depósito para su uso subsecuente. Con la capacidad para almacenar hidrógeno, el quemador con baja oxidación, que produce el hidrógeno, no necesita funcionar con requerimientos erráticos elevados de potencia máxima, sino que puede funcionar típicamente en estados estacionarios y más consistentes y todavía proporcionar suficiente hidrógeno para permitir que el sistema funcione a los niveles de potencia máxima de los sistemas convencionales. ^Con referencia a la figura 5 se muestra un quemador / re formador 210 con baja oxidación, que incluye, en general, una cámara de combustión 212. El sistema inventivo integra un innovador módulo de purificación 214 ubicado corriente abajo de la cámara de combustión 212. El módulo de purificación 214 tiene un lado 213 de gas mezclado y un lado 233 de gas de purga/producto. El lado 213 de gas mezclado fluye en dirección de contraflujo al lado 233 del gas de purga/producto. El quemador 210 con baja oxidación recibe suministro de aire, combustible y agua que se queman y mezclan completamente para producir hidrógeno, monóxido de carbono y agua. Se proporciona una entrada de combustible 216 y abastece una línea de combustible 218 el cual se bombea mediante una bomba compresora 220 hacia la cámara' de combustión 212. Se proporciona una válvula 222 para controlar el flujo de combustible a través dé la línea de combustible 218. Como con los sistemas convencionales, el combustible puede comprender combustibles de hidrocarburos, tales como el metanol, etanol, diesel y otros combustibles apropiados. Una entrada de aire 224 proporciona aire a un turbogenerador 226 y una línea de aire 228 transporta el aire desde el turbogenerador 226 hasta la cámara de combustión 212 del quemador 210. El aire que fluye a través de línea de aire 228 puede complementarse con vapor, proporcionado por la línea de vapor 230 que emane de- otra fuente dentro del sistema de celda de combustible, tal como se describirá de manera adicional y posteriormente. La línea de vapor 230 tiene una línea de derivación 232 que proporciona vapor al módulo de purificación 214. El quemador 210 tiene ubicado dentro de la cámara de combustión 212 estructuras para mezclar completamente el aire y el combustible recibidos a través de las líneas 228 y 218 respectivamente. Estas estructuras terminan típicamente en una boquilla inyectora en donde una mezcla de combustible completamente mezclado y aire, se descarga a la cámara de combustión para su ignición. Las estructuras de mezclado y las boquillas inyectoras se describen completamente en algunas otras patentes del Solicitante que incluyen las patentes norteamericanas números 5,207,185; 5,299,536; 5,441,546; 5,437,123; 5,529,484; 5,546,701; así como en las solicitudes USSN 471,404 y USSN 742,383, todas las cuales se incorporan en la presente como referencia. Después de que el proceso de combustión dentro del quemador 210 ha convertido los combustibles de • hidrocarburos en una corriente de gas mezclado, de hidrógeno y monóxido de carbono, la corriente de gas mezclado entra al módulo de purificación 214 y fluye a través del lado 213 de gas mezclado. El vapor de la línea 232 entra al módulo de purificación 214 y fluye a través del lado 233 de gas de purga /producto . El flujo de gas mezclado 213 y el flujo de gas de purga /product o 233 fluyen en una relación de contraflujo, uno con respecto al otro. El hidrógeno del flujo de gas mezclado 213 se transfiere al flujo de gas de pur ga /product o 233 como se describió para las figuras 1 y 2. Se prefieren factores de recuperación de 70 a 90%. La mezcla de hidrógeno /vapor sale del quemador 210 a través de la línea de agua /hidrógeno 236 en donde se transporta hacia un condensador 238 que puede ser también un condensador recuperador tal como se describe en la figura 3. Se proporciona un condensador final 240, el condensador 238 y el condensador final 240 constituyen un tren de condensadores de agua. Los condensadores convierten el hidrógeno/vapor en una mezcla de hidr ógeno /agua líquida y se proporciona un separador 242 para separar y aislar estos dos componentes. El hidrógeno sale del separador 242 a través de la línea de hidrógeno 244 mientras que el agua sale del separador 242 a través de una línea de agua 246. Una ventaja particular de la in ención es que la línea de hidrógeno 244 contiene cerca de 100% de gas hidrógeno, al compararse con. sistemas convencionales en donde únicamente de 30% a 405 de hidrógeno se encuentra contenido en una mezcla de hidrógeno y producto alimentada a una celda de combustible. En la presente invención, la línea de hidrógeno 244 puede dirigirse ya sea a través de la línea 248 hasta un módulo 250 de celda de combustible, o a través de la línea 252 hasta un tanque de almacenamiento de hidrógeno 254. Claramente, la cantidad de gas hidrógeno que entre a cualesquiera de las líneas 248 .y 252 respectivamente dependerá de la carga ejercida en la celda de combustible 250. Si se necesita todo el gas hidrógeno proveniente del separador 242 para satisfacer los requerimientos de carga comunes, de la celda de combustible 250, todo el hidrógeno producido pasará través de la línea 248 hacia la celda de combustible 250. Por otra parte, si el hidrógeno que emana del separador a través de línea 244 excede los requerimientos comunes de carga, todo el hidrógeno o parte del mismo fluirá a través de la línea 252 para el almacenamiento en el tanque de almacenamiento de hidrógeno 254. Se proporciona una bomba 256 en la línea 252 para transmitir el gas hidrógeno hacia el tanque de almacenamiento 254. Por supuesto, es muy posible que la carga en la celda de combustible 250 sea tal que se requieran mayores cantidades de hidrógeno' que las que se produzcan en efecto y se separen en el separador 242. En sistemas convencionales estos requerimientos increm.ent ados ocasionarían que el procesador de combustible produjera más hidrógeno. No obstante, en la presente invención los requerimientos adicionales de hidrógeno se satisfacen colocando el depósito de hidrógeno dentro del tanque de almacenamiento 254. La línea 252, el flujo de gas a través de la cual es controlado por la válvula 258, proporciona un conducto por el cual se puede alimentar el hidrógeno desde el tanque de almacenamiento hasta la línea 248 para el uso por parte de la celda de combustible 250. Se proporciona una línea 260 de escape del cátodo y transporta los productos de escape del cátodo desde la celda de combustible hasta un equipo de combustión catalítico 262. El equipo de combustión catalítico 262 se proporciona también a través de la línea de alimentación 264 y los productos gaseosos consumidos provenientes del quemador 210. Estos productos gaseosos agotados, provenientes del lado de gas mezclado 213 del módulo de purificación, incluyen gas hidrógeno. Además', el equipo de combustión catalítico 262 es abastecido con aire comprimido a través de la línea 266 desde el turbogenerador 226. El equipo de combustión catalítico 262 quema los productos recibidos del quemador 210, especialmente el gas consumido, así como los productos de escape del cátodo proporcionados desde la celda de combustible a través de la línea 260. El aire proporcionado a través de la línea 266, el flujo del cual es controlado por la válvula 268, mejora el proceso de combustión, lo cual da por resultado la producción de cantidades significativas de calor. Los gases producto del equipo de combustión catalítico, salen a través de línea 270, a temperaturas que varían típicamente entre 649°C (1,200°F) y 982°C (1,800°F) la cual es, una vez más, una temperatura substancialmente mayor que la producida por los sistemas convencionales. Tal como se recalcará con referencia a la figura 4 (a), el equipo de combustión quema los productos y eleva las temperaturas hasta aproximadamente 427°C (800°F) . La línea 270 alimenta el turbogenerador 226 y la energía, al menos en parte, se usa para accionar' el generador 272. La línea 270, que transporta los productos bajo presión, es transmitida a la porción de expansión 226a del turbogenerador y la presión y el calor accionan el equipo de expansión. El gas de salida del equipo de expansión fluye a través de la línea 291 hacia el generador de vapor, recuperador 284, al condensador 288 y al separador de líquido/gas 278. El agua proveniente del separador 278 se combina con el agua proveniente del separador 242 y entra a la bomba 286. El agua de la bomba 286 fluye en la línea 282 a través de la válvula de control 289 hacia el generador de vapor 284.

El vapor se envía luego a la línea 230. Como se observará a partir de la figura 5, la energía, al menos en parte, usada para convertir el agua en vapor, en el generador de vapor 284 se deriva del producto de escape del turbogenerador 226, que, a diferencia de los sistemas convencionales, no se descarga del sistema sino que se transporta a través de la línea 291 hacia el generador de vapor 284. Si se necesita energía adicional, la energía de recuperación del condensador 238 puede integrarse con el calor suministrado por la línea 291 al generador 284. Este calor y energía en exceso se usan así en el sistema inventivo, comparado con el equipo convencional en donde se desechan. El sistema de la presente es así más eficiente para utilizar todas las fuentes de energía, dando por resultado menores desechos y menores requerimientos de combustible para la cantidad de energía producida. El vapor producido en el generador de vapor 284 sale a través de la línea de vapor 230, y se alimenta a la línea de aire 228 en donde la combinación de aire y vapor se transporta hacia el quemador 210 y a la celda de combustible 250. Se proporciona una línea de derivación de vapor 232 por la cual el vapor proveniente del generador de vapor 284 se introduce al módulo de purificación 214 inven t i vo . El sistema de la invención tiene varias ventajas significativas comparado con los sistemas de celda de combustible, convencionales, una diferencia se refiere a los tiempos de arranque de los sistemas convencionales contra el sistema de la invención. En los sistemas convencionales los requerimientos en el arranque pueden tomar al menos 2 minutos antes de que la producción de hidrógeno se incremente p.ara satisfacer los requerimientos de carga necesarios para la celda de combustible. En la práctica, un perfil típico de uso de energía es altamente errático, y la demanda de energía se alterna entre puntos altos y bajos. La figura 4(b) de los dibujos muestra una gráfica de un perfil crítico de usos de energía en sistemas convencionales. El sistema funciona irregularmente a medida que procede, cuando los requerimientos de carga se incrementan o disminuyen, dando por resultado una mayor producción de hidrógeno. El sistema debe de estar diseñado para responder a ese funcionamiento irregular, y tratar con las grandes variaciones que se requieran. El sistema de la invención, por supuesto, incorpora un tanque para el almacenamiento de hidrógeno 254. Por lo tanto, los tiempos de arranque se reducen significativamente dado que el hidrógeno proveniente del tanque se encuentra fácilmente disponible para el uso inmediato por parte de la celda de combustible. Este tanque para el almacenamiento de hidrógeno es abastecido con hidrógeno cuando los requerimientos de carga por parte de la celda de combustible requieren menos hidrógeno que el que es. producido por el quemador. A la inversa, durante el funcionamiento irregular, el hidrógeno adicional requerido para alimentar la celda de combustible no se obtiene de la mayor producción del procesador de combustible sino que del tanque de almacenamiento de combustible. La capacidad del sistema inventivo para colocar una reserva de hidrógeno durante las irregularidades máximas de energía, facilita otra característica particularmente ventajosa de la invención, especialmente, el hecho de que el procesador de combustible pueda estar diseñado para utilizar menos hidrógeno que en su rendimiento ' máximo. Dado que los sistemas convencionales que tienen corrientes con un contenido de hidrógeno de 30 a 40% no han tenido la capacidad para almacenar hidrógeno, ha sido necesario proporcionar un procesador de combustible que sea capaz de producir el hidrógeno necesario a niveles que correspondan en general a los requerimientos máximos de potencia. En efecto, las demandas máximas de potencia pueden en los sistemas típicos, ser de 50 kW o más, inclusive cuando la carga promedio pueda ser únicamente de 15 k. . El efecto neto de la capacidad para almacenar hidrógeno es que, en lugar de que se realicen demandas para la celda de combustible y que las mismas se reformen, el sistema se enfoca al hidrógeno almacenado para compensar los niveles menores de producción durante la demanda máxima. El sistema de la invención permite por lo tanto una producción bastante regular y consistente de hidrógeno a partir de su procesador de combustible, ya sea que se necesite o no. Para ese hidrógeno que no se necesita inmediatamente, el tanque de almacenamiento de hidrógeno entra en funcionamiento y constituye un depósito del hidrógeno para colocarse durante la demanda máxima cuando los requerimientos excedan la capacidad de rendimiento del procesador de combustible. Por lo tanto, el procesador y/o reformador de combustible, puede estar dimensionado aproximadamente para producir una carga base. El aparato capaz de producir 15 kW en lugar de 50 kW puede usarse no únicamente para reducir el costo del sistema global, sino que también para hacer que la cantidad neta de hidrógeno producido en una cantidad dada de combustible, sea más eficiente. El tamaño real del quemador de baja oxidación y del reformador, se puede reducir también influenciando factores para el ahorro de espacio. El quemador y la celda de combustible pueden funcionar por lo tanto consistentemente a una eficiencia cercana a la máxima, al mismo tiempo que pueden tener cierta capacidad de reserva debido a la capacidad para almacenar el gas hidrógeno en exceso que no sea usado. Con la capacidad para almacenar hidrógeno, el procesador de combustible puede estar diseñado para producir hidrógeno a niveles estacionarios, permitiendo estructuras que sean 30% o menos del tamaño de las celdas de. combustible y/o de los reformadores que necesitan usarse en los sistemas convencionales. Como se pondrá de manifiesto a partir de la descripción anterior, el sistema de la invención . es también superior a los sistemas convencionales debido a que produce concentraciones de hidrógeno substancialmente mayores. En el sistema convencional ilustrado en la figura 4 (a), el hidr ógeno /gas mezclado, en la línea de producto 126 contiene concentraciones de hidrógeno que comprenden. del 30 al 40% de la mezcla. En comparación, el hidrógeno que sale del quemador 210 mostrado en la figura 5, a través de la línea de hidrógeno 244 es cerca del 100% de la mezcla. Es extremadamente difícil almacenar eficientemente la combinación de hidrógeno /gas de mezcla, en donde la concentración de hidrógeno sea tan baja como de 30 a 40%. Este problema no se presenta en el sistema de la presente invención debido a la cercana pureza del hidrógeno dentro de la mezcla que sale del quemador. El hidrógeno de gran pureza mejora también la efectividad de la celda de combustible 250 lo cual da por resultado apilamientos de celdas de combustible más pequeños y de menor costo. El sistema de la invención tiene también la capacidad de hacer funcionar el turbogenerador a mayores temperaturas, incrementando su eficiencia de funcionamiento. En la figura 4 el procesador de combustible 110 usado en los sistemas convencionales debe incluir necesariamente ciertos procesadores de desplazamiento en el aparato de combustión, a fin de librarse de los componentes indeseables tales como el monóxido -de carbono. Estos reactores de desplazamiento dan por resultado una reducción substancial en el contenido térmico, particularmente de la región de desplazamiento de alta temperatura hacia la región de desplazamiento de baja temperatura, en el procesador de combustible. El sistema de la invención separa los gases hidrógeno del resto de los gases agotados. El gas caliente agotado, del módulo de purificación 214 se envía directamente al equipo' de combustión catalítico 262 para producir calor. En la presente invención el sistema permite temperaturas tan altas como de 649°C (1,200°F) a 982°C (1,800°F) en este contexto, que no únicamente alimenta al equipo de expansión y al generador, sino que también da por resultado un calor y energía residuales que no se dejan escapar, sino que se reciclan a un generador de vapor para recuperación de calor en donde el agua que se encuentra en el sistema se convierte en vapor para el uso adicional en procesos para la producción de hidrógeno. De aquí que el rendimiento del turbogenerador se incrementa y el sistema produce mayor energía por cada unidad de combustible. El sistema de la invención reduce también la complejidad del sistema de procesamiento de combustible y del sistema de celda de combustible. En los sistemas convencionales para el procesado de combustibles, los reactores de desplazamiento 170 y 172, la unidad depuradora de monóxido de carbono 176 y el lecho absorbedor de azufre 174 se requieren para eliminar los contaminantes en el gas producto que entra a la celda de combustible. El lado de gas mezclado, del módulo de purificación 214 puede ser diseñado para integrar funciones de catalizadores de desplazamiento y por lo tanto, los reactores de desplazamiento 170 y 172 no son requeridos. La función se intensifica debido a la eliminación del hidrógeno a través del módulo de purificación 214. Dado que el gas producto del reformador no pasa directamente a través del módulo 250 de celda de combustible, el lecho absorbedor de azufre 174 y el lecho depurador de monóxido de carbono 176 tampoco se requieren. La eliminación de estos componentes reduce también el tamaño y el costo del sistema. Como se describió con mayor detalle con respecto a las figuras de la 1 a la 3, el purgado de vapor en el módulo de separación es capaz de proporcionar más del 85% de recuperación de gas hidrógeno dentro de la corriente mezclada, suministrando gas hidrógeno a la celda de combustible a elevada presión, y como un resultado de los diferenciales de presión en cada lado de la membrana, dentro del módulo, minimiza cualquier efecto adverso que resulte de los pequeños orificios o de sellos deficientes, haciendo así que estos sellos sean menos críticos. Con el depósito de gas hidrógeno, almacenado a partir de la producción de hidrógeno de la celda de combustible cuando esta produce más hidrógeno que el que requiere el sistema, se facilita una rápida aceleración y tiempo de arranque dado que aproximar un depósito de hidrógeno almacenado toma mucho menos tiempo que acelerar la celda de combustible para hacerla funcionar i r regul armen t e y proporcionar producciones incrementadas de hidrógeno. La invención no requiere lechos de catalizador de desplazamiento y/o lechos para la eliminación de azufre, necesarios en los sistemas convencionales para manejar la producción de componentes indeseables en los procesos de combustibles. Dado que estos componentes indeseables no se producen en cantidades significativas, dentro del sistema se pueden mantener temperaturas superiores, incrementando la eficiencia. Un ciclo de arranque típico, del sistema de celda de combustible de la invención, involucra hacer girar el turbogenerador mediante batería, para iniciar el flujo de aire hacia la celda de combustible y liberar hidrógeno desde el tanque de almacenamiento 254. El tiempo que se requiere para este arranque es muy corto. El aire fluye hacia el quemador de baja oxidación 210 y el equipo de combustión catalítico 262, que son procesos térmicos, . y por lo tanto requieren típicamente ciclos de arranque más graduales y más largos. Se da inicio al flujo de combustible hacia el quemador de baja oxidación 210 y se activa una bujía de encendido dentro del quemador, para encender la mezcla dentro de la cámara de combustión 212. El quemador 210 se hace funcionar a elevada capacidad y a altas relaciones e s tequióme tri ca s .(RE) . La combinación de calor para el turbogenerador 226 e hidrógeno proveniente del tanque de almacenamiento 254 para la celda de combustible 250 proporciona el movimiento instantáneo del vehículo, o la producción instantánea de energía necesaria para la aplicación particular. Cuando el sistema se calienta, se forma vapor proporcionando gas de purga a través de la línea 233 al módulo de concentración de hidrógeno, y el sistema alcanza una temperatura de funcionamiento a fin de extraer hidrógeno de la corriente de gas mezclado 213. El módulo de purificación 214 comienza a extraer hidrógeno de la corriente de gas mezclado 213 y comienza a proporcionar hidrógeno a la celda de combustible 250. Cuando disminuye la carga de la celda de combustible 250 comienza a adicionarse algo de hidrógeno al tanque de almacenamiento 254. El ciclo de almacenamiento de hidrógeno, en donde el hidrógeno se desvía al tanque de almacenamiento, recarga el tanque de almacenamiento de hidrógeno según las demandas de requerimientos. El módulo de purificación de gas de proceso y el sistema de celda de combustible proporciona la utilización efectiva y eficiente del hidrógeno de los combustibles de hidrocarburos. El quemador de baja oxidación, de la invención, en asociación con el módulo de purificación de gas, está diseñado para extraer cantidades óptimas de hidrógeno de los combustibles de hidrocarburos. Esto se logra controlando la presión parcial del hidrógeno (u otro gas que se extraiga de una corriente de gas mezclado) en cada lado de la membrana, en un módulo de purificación, y manipulando la presión global y las presiones parciales de las corrientes que fluyen en cada lado de la membrana. Además, la invención va un paso más allá porque no únicamente se extraen concentraciones óptimas de hidrógeno de los combustibles de hidrocarburos, sino que también se optimiza la utilización real del hidrógeno que sigue de este proceso. Se usan temperaturas y presiones mayores de manera más efectiva para el suministro de hidrógeno a la celda de combustible y para la producción de electricidad. Además el procesador de combustible puede ser más pequeño y puede hacerse funcionar a niveles más consistentes dado que las cargas de la celda de combustible se extraen no únicamente de la producción del hidrógeno del procesador de combustible sino que también de un tanque de almacenamiento que se rellena y recarga durante periodos de carga más bajos . La invención no está limitada a los detalles precisos descritos anteriormente en la presente y se pueden usar cierto número de modalidades alternativas que se encuentren dentro del alcance de la invención. Un punto central de todas estas modalidades es el uso de un gas de purga en el lado del gas producto, que fluye en una dirección de contraflujo a la corriente de gas mezclado.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención 'co o antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un módulo para separar un producto de una corriente mezclada, el módulo está caracterizado porque comprende: (a) una cámara para corriente mezclada, que tiene medios de entrada y salida y que define una primera trayectoria de flujo para la corriente mezclada; (b) una cámara para corriente de purga/producto que tiene medios de entrada y salida y que define una segunda trayectoria de flujo para una corriente de purga /product o , la segunda trayectoria de flujo tiene una dirección substancialmente en contracorriente respecto a la de la primera trayectoria de flujo; (c) una membrana ubicada entre la cámara para corriente mezclada y la cámara para corriente de purga/producto, la membrana es selectivamente permeable al producto.

2. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara para corriente de purga /product o está conectada a una fuente de gas de purga.

3. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara para corriente de purga/producto está conectada a una fuente de suministro para proporcionar la corriente de purga/gas.

4. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de entrada a la corriente de purga /producto , está conectado a una fuente de gas condensable, el gas condensable se selecciona del grupo que consiste de vapor de agua a alta presión, vapores de alcoholes, vapores de fluorocarburos, vapores de clorofluorocarburos y cualquier compuesto del tipo refrigerante.

5. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara para gas mezclado está conectada, en su medio de entrada, a un reformador de oxidación parcial y el producto que se va a separar de la corriente mezclada es hidrógeno.

6. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de salida para la cámara de corriente de purga/producto está conectado a un condensador de gas de purga ubicado corriente abajo del mismo, para separar el producto de la corriente de purga/producto.

7. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la membrana es una membrana del tipo paladio, la cual es permeable al gas hidrógeno.

8. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la membrana comprende una primera superficie expuesta en la cámara para, corriente mezclada, una segunda superficie expuesta en la cámara de corriente de purga /product o y una estructura reticular entre la primera y segunda superficies de la membrana selectivamente permeable al producto .

9. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un primer electrodo sobre una superficie de la membrana expuesta en la cámara de corriente mezclada y un segundo electrodo sobre una superficie de la membrana expuesta en la cámara de corriente de purga /product o , y medios de conexi.ón entre el primer y segundo electrodos para el flujo de electrones.

10. Un módulo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la membrana es una membrana conductora de iones negat ivo s .

11. Un módulo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la membrana conductora de iones negativos es una membrana conductora de iones, oxígeno.

12. Un módulo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la membrana conductora de iones oxígeno es z i r conia .

13. Un módulo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el medio de conexión es un circuito externo por el cual los electrones libres son conducidos hacia afuera del módulo, a través del circuito externo, desde el primer hasta el segundo electrodo .

14. Un módulo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la membrana es una membrana conductora de iones oxígeno, la membrana conductora de iones oxígeno comprende un material mixto conductor de iones y electrones, sin circuito externo.

15. Un módulo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la membrana es una membrana conductora de oxígeno y porque está compuesta de . un material mixto conductor de iones y electrones, y el medio de conexión es una conexión eléctrica a un circuito externo para el flujo de electrones libres.

16. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara para corriente mezclada comprende además un catalizador para promover reacciones adi ciona les.

17. Un módulo de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el catalizador promueve una reacción de desplazamiento de monóxido de carbono.

18. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un condensador ubicado corriente abajo.

19. Un módulo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un separador de agua para condensar el vapor de agua de la corriente de pur ga /product o , y medios para transportar . el agua condensada hacia el medio de entrada de la cámara de corriente de purga /product o , en donde el agua condensada se calienta mediante un generador de vapor y un s obrecal ent ador , antes de entrar a la cámara de corriente de purga /product o .

20. Un método de tratamiento de una corriente mezclada, separando de la misma un producto, el método está caracterizado porque comprende : (a) introducir ia corriente mezclada, que tenga una primera trayectoria de flujo, a una cámara de corriente mezclada, de un módulo, la cámara de corriente mezclada tiene medios de entrada y salida, (b) introducir una corriente de purga que tenga una segunda trayectoria de flujo, a una cámara de corriente de purga/producto, del módulo, la cámara de corriente de purga/producto tiene medios de entrada y salida, de manera tal que la segunda trayectoria de flujo está substancialmente en contracorriente con respecto a la primera trayectoria de flujo, (c) colocar una membrana de separación entre la cámara de corriente mezclada y la cámara de corriente de purga /product o , la membrana de separación es selectivamente permeable al producto, de manera tal que el producto emana de la corriente mezclada a través de la membrana de separación y hacia la corriente de purga, para formar por ello una corriente de pur ga /product o , (d) retirar la corriente de purga /product o de la cámara de corriente de purga/producto, a través del medio de salida de la mi sma , y (e) retirar la corriente mezclada, agotada del producto, de la cámara mezclada, a través de los medios de salida de la misma.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la presión parcial del producto, en un punto ubicado en la membrana de separación, en la cámara de corriente mezclada, es mayor que la presión parcial del producto sobre el lado opuesto de la membrana de separación, a fin de proporcionar un gas de purga a través del lado del producto, de la membrana, proporcionando por lo tanto una fuerza impulsora para que el producto permee la membrana de separación.

22. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la presión de la corriente mezclada, en la cámara de corriente mezclada, es menor que la presión de la corriente de purga y de la corriente de purga /product o en la cámara de corriente del producto de purga.

23. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque una fuerza impulsora para que el producto permee a través de la membrana de separación, comprende reacciones electroquímicas sobre lados opuestos de la membrana de separación.

24. El método de conformidad con la rei indicación 21, caracterizado porque una fuerza impulsora para que el producto permee a través de la membrana de separación, comprende además reacciones electroquímicas sobre lados opuestos de la membrana de separación.

25. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la corriente de purga es vapor o niebla de agua.

26. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la membrana de separación es activa a temperaturas elevadas .

27. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque las temperaturas elevadas son mayores que 204.4°C (400°F) .

28. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la corriente de purga es un vapor no reactivo que tiene una presión de vapor relativamente alta a las temperaturas de operación y una temperatura de condensación relativamente alta, para facilitar la separación del mismo a partir del producto .

29. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el gas de purga se selecciona del grupo que consiste de un alcohol, un f luorocarburo y cualquier otro compuesto del tipo refrigerante.

30. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el producto es un gas que se selecciona del grupo que consiste de: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, argón, dióxido de carbono, amoníaco y metano.

31. Un s i s t ema de celda de combustible, caracterizado porque comprende: (a) un módulo de quemador, para mezclar y someter a combustión una mezcla de combustible y aire, para producir una corriente de combustible rico en hidrógeno; (b) una celda de combustible de hidrógeno para producir potencia /energía usando el combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador; y (c) un módulo de purificación de hidrógeno, entre el módulo de quemador y la celda de combustible, para extraer combustible de hidrógeno del módulo de quemador, para el uso en la celda de combustible y porque usa un gas de purga para mejorar el rendimiento del módulo de purificación.

32. Un sistema de celda de combustible de conformidad con la descripción de la reivindicación 31, caracterizado porque además comprende: (a) medios para el almacenamiento de hidrógeno, para almacenar combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador y no requerido inmediatamente por la celda de combustible ; (b) medios para alimentar el combustible de hidrógeno almacenado, desde los medios de almacenamiento hasta la celda de combustible, cuando los requerimientos de hidrógeno de la celda de combustible sean mayores que la cantidad de hidrógeno producida en el módulo de quemador.

33. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque comprende un quemador de baja oxidación, para producir, a elevadas temperaturas, una mezcla de corriente de combustible rico en hidrógeno.

34. Un sistema de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque además comprende medios de condensación ubicados entre el quemador y la celda de combustible, para extraer vapor de agua de la mezcla de combustible de hidrógeno y de vapor de agua, el combustible de hidrógeno se transporta hacia la celda de combustible y/o al tanque de almacenamiento, según se requiera.

35. Un sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque además comprende un equipo de combustión para someter a combustión el gas agotado, producido por el quemador y el equipo de combustión produce calor y energía adicionales para accionar un generador .

36. Un sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el equipo de combustión es un equipo de combustión catalítico .

37. Un sistema de conformidad con la reivindicación 35, caracte izado porque además comprende un generador de vapor con recuperación de calor, el generador de vapor es accionado mediante el calor y energía . adicionales producidos por el equipo de combustión y por el calor recuperado por los condensadores.

38. Un sistema de conformidad con la rei indicación 31, caracterizado porque además comprende un turbogenerador para proporcionar aire bajo presión, al quemador.

39. Un método para proporcionar hidrógeno a una celda de combustible, el método está caracterizado porque comprende: (a) mezclar y someter a combustión una mezcla de combustible y aire, en un módulo de quemador, para producir una corriente de combustible rico en hidrógeno; (b) proporcionar una celda de combustible de hidrógeno, para producir po tencia / energía usando el combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador; (c) proporcionar un módulo de purificación de hidrógeno entre el módulo de quemador y la celda de combustible, para extraer combustible de hidrógeno de -la corriente rica en hidrógeno del módulo de quemador, para la celda de combustible; (d) almacenar el combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador y no requerido inmediatamente por la celda de combustible, en un medio para el almacenamiento de hidrógeno, y; (e) alimentar el combustible de hidrógeno almacenado, desde elmedio de almacenamiento a la celda de combustible, cuando los requerimientos de hidrógeno de la celda de combustible sean mayores que la cantidad de hidrógeno producida en el módulo de quemador.

40. Un método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque además comprende la etapa de purgar el vapor de agua a través del módulo de purificación, para mejorar la separación del combustible de hidrógeno de la corriente rica . en hidrógeno, a fin de proporcionar un combustible, substancialmente 100% hidrógeno, a la celda de combustible y a los medios de almacenamiento.

41. Un método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el hidrógeno se proporciona a la celda de combustible a presiones elevadas.

42. Un método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el gas agotado, producido por el quemador, se quema en un equipo de combustión catalítico, para producir calor y energía adicionales, y el calor y energía accionan un generador.

43. Un método de conformidad con la reivindicación 42, caracterizado porque el calor y energía adicionales se transportan también a un generador de vapor con recuperación de calor, el generador de vapor calienta agua para producir vapor y usarlo en el quemador y en el módulo de purificación.

44. Un método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque el agua calentada hasta vapor comprende agua separada de la mezcla de combustible de hidrógeno y vapor de agua, producida por el módulo de purificación intensificado con gas de purga.

45. Un método de extracción de hidrógeno a partir de una corriente rica en hidrógeno, caracterizado porque comprende: (a) hacer pasar una corriente rica en hidrógeno por un lado de una membrana cerámica conductora de oxígeno; (b) hacer pasar vapor de agua por el otro lado de la membrana cerámica conductora de oxígeno; (c) promover la reacción del hidrógeno proveniente de la corriente rica en hidrógeno, con iones oxígeno, en la membrana, para formar vapor de agua; y (d) promover la reacción del vapor agua, en el otro lado de la membrana, para formar iones hidrógeno y oxígeno.

46. El método definido en la reivindicación 45, caracterizado porque además comprende : (a) la reacción electroquímica de los iones hidrógeno y oxígeno, en el lado de gas mezclado, de la membrana; y (b) la reacción electroquímica del vapor de agua, en el otro lado de la membrana, para formar iones hidrógeno y oxígeno. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un módulo (214 en la figura 5) para separar un producto de una corriente mezclada, comprende una cámara para corriente mezclada, que tiene medios de entrada y salida y que define una primera trayectoria de flujo para la corriente mezclada, una cámara de corriente de purga/producto, que tiene medios de entrada y salida y que define una segunda trayectoria de flujo para una corriente de purga /product o , la segunda trayectoria de flujo tiene una dirección substancialmente en contracorriente a la primera trayectoria de flujo, y una membrana ubicada entre la cámara de corriente mezclada y la cámara de corriente de purga /product o , la membrana es selectivamente permeable al producto. Se describe también un sistema de celda de combustible que comprende un módulo de quemador (210) para mezclar y combinar una mezcla de combustible y aire, para producir una corriente de combustible rico en hidrógeno; una celda de combustible de hidrógeno (250) para producir pot encía / energía , usando el combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador, un módulo de purificación de hidrógeno (214) entre el módulo de quemador y la celda de combustible, para extraer combustible de hidrógeno del módulo de quemador, para el uso en la celda de combustible, y que usa un gas de purga para mejorar el rendimiento del módulo de purificación; medios de almacenamiento de hidrógeno (254) para almacenar combustible de hidrógeno producido por el módulo de quemador y no inmediatamente requerido por la celda de combustible; y medios para alimentar el combustible de hidrógeno almacenado, desde los medios de almacenamiento a la celda de combustible, cuando los requerimientos de hidrógeno, de la celda de combustible, sean mayores que la cantidad de hidrógeno producida en el módulo de quemador.