WO2015063349A1 - Sistema de electrólisis para la producción de hidrógeno, oxigeno y energía eléctrica mediante la utilización de energías renovables (solar y eólica) y una mezcla de agua de mar desalada y diversos componentes químicos - Google Patents

Sistema de electrólisis para la producción de hidrógeno, oxigeno y energía eléctrica mediante la utilización de energías renovables (solar y eólica) y una mezcla de agua de mar desalada y diversos componentes químicos Download PDF

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Definitions

  • the electrolyser has two electrodes, such as cathode and anode that can be made of stainless steel, aluminum, nickel, molybdenum or any other metal within a mixture of desalinated seawater and various chemical components for the optimization of electrolysis.
  • Electrolysis is carried out from renewable energies and a mixture of seawater that once desalinated is mixed with various chemical components, which makes the energy consumed from the grid and the waste produced practically zero.
  • the electrolysis process produces hydrogen vapor in the cathode that is collected by a compressor and sent to the hydrogen tank at the corresponding pressure.
  • This electrolysis process also produces oxygen vapors in the anode that are collected by a second compressor and sent to the oxygen tank at the corresponding pressure.
  • the system is characterized in that it develops an electrolysis process through the basic use of negative electrode for stainless steel and positive electrode for aluminum or other metals, producing the combination of electrolyte with desalinated water mixed with nitric acid, sodium chloride , sodium hypochlorite, sodium hydroxide or other similar equivalents, hydrogen and oxygen.
  • the system is characterized in that it has first means for the
  • electrolysis consisting of a deposit of about 50 m3 of desalinated sea water.
  • Second means consisting of a discharge pump for the transfer of seawater to the main tank and from here to the
  • the tank will have a buoy with a blind-opening mechanism that prevents the passage of water when it is filled to the desired level.
  • REPLACEMENT SHEET OR (Rule 26) The system is characterized in that it has a charger that goes to one or two batteries of 120 volts or more or any other set of equivalent batteries that is rechargeable by renewable energies (solar or wind) for the connection of the two electrodes that will cause the reaction of the electrolyte formed by the mixture of marine desalinated water with nitric acid or similar
  • This report describes a system for the production of hydrogen, oxygen and electrical energy from renewable energies and a mixture of seawater that once desalinated is mixed with various chemical components, and which can be of general application, applicable in the home use, and also of application in the automotive, railway, nautical, aviation, and other diverse industries in general.
  • this System is designed and developed for the production of hydrogen, oxygen and electrical energy through the use of renewable energy (solar and wind ) and a mixture of desalinated seawater and various chemical components, carried out in an electrolyser, in order to obtain in the process, the desired results of hydrogen from desalinated seawater, with the added advantage of also obtaining oxygen as an added product.
  • the energy consumption is from renewable energies.
  • Figure 1 reflects the electrolysis process in three different phases.
  • the first phase composed of the wind and solar parks that generate the energy that will go to a set of batteries.
  • the seawater tank will be pumped to one that goes to a boiler that runs the desalination.
  • each gas one independent of the other, will be compressed and taken to their respective storage tanks. Or to the fuel cell that will generate electricity for the network.

Abstract

Sistema de producción de hidrógeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos. Que entra dentro del sector de la electroquímica. La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de producción de hidrógeno, oxigeno y energía eléctrica, basado en el aprovechamiento de las energías renovables llevada a la desaladora y los electrolizadores que producen el hidrógeno y el oxigeno de tal forma que la producción es dirigida a unos compresores que a su vez dirigen esta producción a unos depósitos que soportan la presión a la cual son almacenados para su distribución y comercialización. O bien, en todo caso, se lleva el hidrógeno a una célula de combustible para su transformación en energía eléctrica y mediante un inversor se transforma en corriente alterna para ser entregada a la red eléctrica. Así se tratará de que cuando, por algún motivo, no se pueda almacenar el hidrógeno y el oxigeno producidos se puedan dirigir a la pila de combustible que la transforme en energía eléctrica a la parte sobrante de la producción del hidrógeno.

Description

i DESCRIPCION BE LA INVENCIÓN
TITULO
SISTEMA DE ELECTROLISIS PARA LA PRODUCCION DE
5 HIDROGENO, OXIGENO Y ENERGIA ELECTRICA MEDÍANTE LA
UTILIZACION DE ENERGIAS RENOVABLES (SOLAR Y EOLICA) Y UNA MEZCLA DE AGUA DE MAR DESALADA Y DIVERSOS COMPONENTES QUIMICOS.
10 EXPLICACION
Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos como hipoclorito sódico, hidróxido sódico, acido nítrico, u otros. A efectos de facilitar la electrólisis. Sector electroquímica industrial.
Í5 Estando basado en el aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica y de la energía eólica que suministran la energía renovable al conjunto de baterías, la desaladora o al electrolizador. Ver en apartado Dibujos la Figura 1.
El electrolizador lleva dos electrodos, como cátodo y ánodo que pueden ser de acero inoxidable, aluminio, níquel, molibdeno o cualquier otro metal en el seno de 0 una mezcla de agua de mar desalada y diversos componentes químicos para la optimización de la electrólisis.
La electrólisis es llevada a cabo a partir de las energías renovables y una mezcla de agua de mar que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, lo cual hace que la energía consumida de la red y los residuos producidos sean prácticamente nulos.
5 El proceso de electrólisis produce en el cátodo vapores de hidrogeno que son recogidos por un compresor y son enviados al deposito de de hidrogeno a la presión correspondiente. Este proceso de electrólisis produce también en el ánodo vapores de oxigeno que son recogidos por un segundo compresor y son enviados al deposito de oxigeno a la presión correspondiente.
0 El sistema se caracteriza porque desarrolla un proceso de electrólisis mediante el uso básico de electrodo negativo para el acero inoxidable y de electrodo positivo para el aluminio u otros metales, produciendo la combinación del electrolito con el agua desalada mezclada con el ácido níüico, cloruro sódico, hipoclorito sódico, hidróxido sódico u otros similares equivalentes, el hidrogeno y el oxigeno.
5 El sistema se caracteriza porque cuenta con unos primeros medios para la
realización de la electrólisis, consistentes en un depósito de unos 50 m3 de agua de mar desalada. Unos segundos medios consistentes en una bomba de impulsión para el trasvase del agua de mar hasta el depósito principal y de aquí a la
desaladora.
El deposito dispondrá de una boya con un mecanismo de cieñe - apertura que impida el paso del agua cuando se llene al nivel deseado.
1
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26) El sistema se caracteriza porque cuenta con un cargador que va a una o dos baterías de 120 voltios o mas o cualquier otro conjunto de baterías equivalente que es recargable mediante energías renovables (solar u eólica) para la conexión de los dos electrodos que provocaran la reacción del electrolito formado por la mezcla de agua desalada marina con el ácido nítrico u otros similares
equivalentes dentro del depósito del electrolizador. Y posee un inversor de corriente que toma la corriente en continua y la transforma en alterna para poder así pasarla a la red eléctrica. CAMPO DE APLICACIÓN INDUSTRIAL
En la presente memoria se describe un sistema de producción de hidrogeno, oxígeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, y que puede ser de aplicación general, de aplicación en el uso casero, y también de aplicación en la industria de la automoción, de la ferroviaria, de la náutica, de la aviación, y de otras diversas industrias en general.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Uno de los grandes problemas que encontramos a la hora de proceder con sistemas de producción para obtener el hidrogeno y oxigeno es el enorme coste que suponen las instalaciones para lograr dicho objetivo.
Ya que es muy elevado el costo de los métodos del reforming y craking que se emplean actualmente para la obtención del hidrogeno.
Con la finalidad de aportar una solución a un problema tan importante y de tanta repercusión, desde el punto de vista económico, está ideado y desarrollado este Sistema para la producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica mediante la utilización de energías renovables (solar y eólica) y una mezcla de agua de mar desalada y diversos componentes químicos, llevado a cabo en un electrolizador, para la obtención en el proceso, de los resultados deseados del hidrogeno procedente del agua marina desalada, con la ventaja añadida de obtener además con ello el oxigeno como producto añadido.
Las principales ventajas que aporta este Sistema para la producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica mediante la utilización de energías renovables
(solar y eólica) y una mezcla de agua de mar desalada y diversos componentes químicos, son los siguientes:
Io .-Bajo costo en el proceso electrolítico, ya que las materias primas usadas son el agua de mar desalada y las energías renovables para la producción del hidrogeno y oxigeno.
2o .-El consumo de energía es el procedente de las energías renovables.
3o .-Una vez amortizadas las instalaciones será muy viable económicamente la
producción del hidrogeno y oxigeno que se podrán utilizar en sectores industriales como la automoción, el ferroviario, la náutica, la aviación, y de otras diversas industrias en general.
2
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26) DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1, refleja el proceso de la electrólisis en tres fases diferenciadas.
La primera fase, compuesta por los parques éólico y solar que generan la energía que irá a parar a un conjunto de baterías. El depósito de agua de mar será bombeado a una que va a una caldera que ejecuta la desalación.
En una segunda fase esta agua será bombeada al depósito donde se ejecuta la electrólisis. Aquí se generará el hidrogeno y oxigeno.
En una tercera fase cada gas, uno independiente del otro, serán comprimidos y llevados a sus respectivos tanques de almacenamiento. O bien a la pila de combustible que generará energía eléctrica para la red.
DOCUMENTOS RELEVANTES
• Folletos sobre hidrógeno de Iberdrola.
• Es.wikipedia.org/v iki/Hidrógeno
· www.lenntech.coin/espanol/tabla-peiodica/H.htm
• aeh2.org
• www.motordehidrogeno.net
• www.hidrogeno.org
3
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26)

Claims

i REIVINDICACIONES
1. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, que se caracteriza porque desarrolla un proceso de electrólisis mediante el uso básico de electrodo negativo para el acero inoxidable y de electrodo positivo para el aluminio u otros metales, produciendo la combinación del electrolito y el agua marina que una vez desalada es mezclada con el ácido nítrico > cloruro sódico, hipoclorito sódico, hidróxido sódico u otros similares equivalentes. 0
2. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir dé energías renovables y una mezcla' de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicación primera, que se caracteriza porque desarrolla el resultado de un proceso de electrólisis que produce 5 en el cátodo vapores de hidrogeno que son recogidos por un compresor y son enviados al deposito de de hidrogeno a la presión correspondiente.
3. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de0 energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicación primera, que se caracteriza porque desarrolla el resultado de un proceso de electrólisis que produce en el ánodo vapores de oxigeno que son recogidos por un segundo compresor y son enviados al deposito de oxigeno a la presión correspondiente.
5
4. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con un electrodo de acero inoxidable que se conecta al0 polo negativo de la batería y con el otro electrodo de aluminio o de cualquier otro metal que se conecta al polo positivo de la batería
5. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla eon diversos componentes químicos, que esencialmente se caracteriza porque cuenta con la utilización'como elemento básico y fundamental de electrodos de acero inoxidable conectados al polo negativo de la corriente continua producida por la batería para la reacción del electrolito y como consecuencia de ello la producción dé hidrogeno y oxigeno del agua de mar desalada.
4
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26)
1 6. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de electrodos de aluminio conectados al
5 polo positivo de la corriente continua producida por la batería para la reacción del electrolito y como consecuencia de ello la producción de hidrogeno y oxigeno del agua dé mar desalada.
7. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de
10 energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de electrodos de níquel conectados al polo negativo de la corriente continua producida por la batería para la reacción del electrolito y como consecuencia de ello la producción de hidrogeno y oxigeno del
15 agua de mar desalada.
8. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se
20 caracteriza porque cuenta con la utilización de electrodos de molíbdeno conectados al polo negativo de la corriente continua producida por la batería para la reacción del electrolito y como consecuencia de ello la producción de hidrogeno y oxigeno del agua de mar desalada.
25 9. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de electrodos de cualquier metal conectados al polo positivo o negativo de la comente continua producida por la
30 batería para la reacción del electrolito y como consecuencia de ello la producción de hidrogeno y oxigeno del agua de mar.
10. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla 35 con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de una composición de agua desalada marina, mezclada con una proporción de cloruro sódico u otros similares
equivalentes para la formación del electrolito.
40 11. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de una composición de agua desalada marina, mezclada con una proporción de hipoclorito sódico u otros similares
45 equivalentes para la formación del electrolito.
5
HOJA DE REEMPLÁZ O (Regla 26)
1 12. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de una composición de agua desalada
5 marina, mezclada con una proporción de hidróxido sódico u otros similares equivalentes para la formación del electrolito.
13. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla 10 con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con la utilización de una composición de agua desalada marina, mezclada con una proporción de acido nítrico u otros similares
equivalentes para la formación del electrolito.
15 14. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con unos primeros medios para la realización de la electrólisis, consistentes en un depósito de unos 50 m3 de agua de mar desalada. 0
15. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con unos segundos medios consistentes en una bomba de5 impulsión para el trasvase del agua de mar hasta el depósito principal y de aquí a la desaladora.
16. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla0 con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el deposito dispondrá de una boya con un mecanismo de cierre - apertura que impida el paso del agua cuando se llene al nivel deseado.
17. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de5 energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con un cargador que va a una o dos baterías de 120 voltios o mas o cualquier otro conjunto de baterías equivalente que es recargable mediante energías renovables (solar u eólica) para la conexión de los dos electrodos que0 provocaran la reacción del electrolito formado por la mezcla de agua desalada marina con el ácido nítrico u otros similares equivalentes dentro del depósito del electrolizador.
6
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26)
18. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque cuenta con una pila de combustible que será el elemento a utilizar para el caso de que no se desee el almacenamiento de hidrogeno y solo se quiera la conversión de este en energía eléctrica.
19. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque posee un inversor de comente que toma la corriente en continua y la transforma en alterna para poder así pasarla a la red eléctrica.
20. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque las energías renovables utilizadas son la solar y la eólica con posibilidad también de la energía eléctrica autogenerada ya que todas ellas son complementarias para el Proceso.
21. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la desalación de la que se habla se desarrolla en un doble proceso de desalado. Esta doble desalación favorece la pureza del agua para la electrólisis. Y. al ser mas pura el agua esto hará que se produzca mas cantidad de H2 y 02 en los electrodos.
22. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque los electrodos utilizados, en la electrólisis tienen una forma especial que es la rectangular con la finalidad de conseguir la máxima superficie en la cuba electrolítica.
23. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque esta forma rectangular de los electrodos permite construir con . ellos una especie de peines con las placas y darles una separación aproximada de unos 10 cm entre placas.
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26)
24. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque se incluyen también en el Proceso, unas grandes baterías acumuladoras de energía, que favorecen el desarrollo continuo del mismo y mantiene a los electrolizadores en constante funcionamiento sin cortes de energía.
25. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque al no haber destilación , no se emplearán las baterías de filtros especiales ni la cantidad de filtros requeridos para ello. Lo cual hace mucho mas económica y sencilla las operaciones del proceso.
26. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos¡ según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque al haberse desalado dos veces y ser mas pura el'agua se obtiene una mayor cantidad de H2 y 02.
27. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque al obtenerse mas cantidad de H2 y 02 la amortización de los equipos se llevara a cabo en mas corto espacio de tiempo.
28. Sistema de producción de hidrogeno, oxigeno y energía eléctrica a partir de energías renovables y una mezcla de agua marina que una vez desalada se mezcla con diversos componentes químicos, según reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque al acortarse el tiempo de amortización se rentabilizará todo el proceso. Lo cual hará el proceso Sostenible técnica y económicamente hablando.
HOJA DE REEMPLAZ O (Regla 26)
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