WO2022029359A1 - Electrodo para batería eléctrica, y estructura para electrodos o batería asociada - Google Patents

Electrodo para batería eléctrica, y estructura para electrodos o batería asociada Download PDF

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Pedro OCHOA GUTIÉRREZ
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Ochoa Gutierrez Pedro
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Definitions

  • the present invention refers to an electrode for an electric battery, of the traditional lead-acid type, which, based on the conventional structure of said type of batteries, presents the novelty of including means for taking advantage of the hydrogen that is produced during its operation. .
  • a structure for electrodes is described, for application in "lead-acid" electric batteries, said structure being able to be coupled to the electrode described here, or coupled to other existing electrodes, or coupled to a battery. or battery pack.
  • the slats When, once the battery with at least one cell with two electrodes is assembled, the electrolysis process begins, the slats will allow the circulation of the ions between the electrodes, which will emit gases in the form of bubbles, so that the slats will prevent for the gases to mix, and as these bubbles weigh less, they will slide upwards thanks to the herringbone shape formed by said slats, to finally be extracted through the upper chimney of the structure of the corresponding electrode. In this way, this special arrangement of the slats makes them act as a "permeable wall" for ions, that is, allowing the passage and flow of ions between electrode and electrode.
  • roof with an inclined shape and converging upwards, is the most optimal and suitable in terms of gas evacuation efficiency, manufacturing and material cost, it has been foreseen, however, that said roof may have other configurations, such as a roof with the shape of a convex dome, or a corrugated cover that presents a plurality of crests and valleys in an ascending direction, without being limited to other configurations.
  • a structure for electrodes is described, for application in "lead-acid" electric batteries of the type that comprise a plurality of electrodes formed by vertical laminar plates, between which an electrolyte is established, said plates having anode and cathode functions.
  • the sloped roof has a converging configuration, in an ascending direction. This favors the circulation and exit towards the chimney of the gases produced in the electrolysis.
  • the inclined cover is traversed on one of its sides by an electrode connection terminal.
  • the structure may additionally comprise a plurality of parallel blades, located on each side of the electrode, said blades being spaced apart from each other and inclined convergingly in the upper direction, such that the gas bubbles generated during electrolysis are guided towards the chimney.
  • the structure may be applicable to the electrode described in the present invention. However, it has also been envisaged that the structure can be coupled to other existing electrodes, or coupled to a battery or battery pack.
  • Figure 1. Shows a perspective view of the structure linked to one of the electrodes for an electric battery made in accordance with the object of the present invention.
  • Figure 2. Shows a front elevation view of the assembly of Figure 1 through a vertical longitudinal section made along its center line.
  • Figure 3. Shows a profile view of the set of the previous figures by means of a vertical longitudinal section, perpendicular to that of the previous figure, made along its central line.
  • Figure 4.- Shows, finally, a plan view of the set of the previous figures.
  • the electrode (2) for the electric battery of the invention is based on the conventional structuring of a battery of the so-called "lead-acid” type, in which a series of electrodes (2), acting as anode and cathode, distributed in pairs located in a parallel position and symmetrically inverted within one or more cells, arranged in turn inside a casing with electrolytic liquid constituting the battery itself, said electrodes being formed electrodes (2) by plates of vertical and parallel laminar configuration, between which a fluid or electrolyte is established.
  • each electrode (2) in correspondence with the upper area of each electrode (2) a funnel-like conduit is arranged, which determines an inclined cover (4), converging upwards, which It ends in a kind of chimney (5), channel or conduit, through which the gases produced are evacuated, so that said cover (4) is crossed on one of its sides by the terminal (6) of the corresponding electrode (2), located under said cover (4), centered vertically, so that, as can be seen in Figure 3, said cover (4) affects the electrode (2) above, leaving a lateral space on both sides of the electrode (2), in such a way that once the cell is assembled together with a second electrode (2), it will determine a space between both electrodes (2) so that the electrolyte can act as a bridge between them, so that the structure (1) represented in figure 3 would be repeated lateral and in parallel as many times as deemed appropriate, each unit determining a different anode or cathode, grouped in pairs in the corresponding cells.
  • each electrode (2) on the two sides of each electrode (2) a set of slats (3) parallel to each other and inclined convergingly in the upper direction are conveniently spaced apart. Said slats (3) allow the circulation of the ions between the electrodes (2), which will emit gases in the form of bubbles, which will be channeled to each electrode (2) in an ascending direction through the slats (3), preventing that the gases mix, being said gases (oxygen in some cases and hydrogen in others), collected through the chimneys (5).
  • the upper cover (4) in the form of a funnel extends downwards in its two sides to cover the set of slats (3) at their ends and give stability to the structure (1) of the device.

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Abstract

Electrodo (2) para batería eléctrica en cuya zona superior se encuentra dispuesta una conducción a modo de embudo, determinando una cubierta (4) inclinada, convergente en sentido ascendente, rematada en una especie de chimenea (5) a través de la que se evacúan los gases producidos en la electrolisis, cubierta (4) que es atravesada en uno de sus laterales por el terminal (6) del electrodo (2), disponiéndose a cada lado del electrodo (2) un conjunto de lamas (3) convenientemente distanciadas, paralelas entre sí e inclinadas de forma convergente en sentido superior de guiado de las burbujas de gas generado en la electrolisis hacia la chimenea (5). De acuerdo con otro objeto de la invención se describe una estructura (1) para electrodos, de aplicación en baterías eléctricas "plomo-ácido".

Description

ELECTRODO PARA BATERÍA ELÉCTRICA, Y ESTRUCTURA PARA ELECTRODOS O BATERÍA ASOCIADA
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un electrodo para batería eléctrica, de las de tipo tradicional plomo-ácido, que partiendo de la estructuración convencional de dicho tipo de baterías, presenta la novedad de incluir medios para el aprovechamiento del hidrógeno que se produce durante su funcionamiento.
Es por tanto objeto de la invención proporcionar los electrodos con los que montar una batería que, adicionalmente a sus prestaciones como fuente de alimentación eléctrica, permita el suministro de hidrógeno para su posterior aprovechamiento.
De acuerdo con otro objeto de la invención, se describe una estructura para electrodos, de aplicación en baterías eléctricas “plomo-ácido”, pudiendo ser dicha estructura acoplable al electrodo aquí descrito, o acoplable a otros electrodos ya existentes, o acoplable a una batería o conjunto de baterías.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, en las baterías tradicionales, durante el proceso de carga de la batería se produce oxígeno en el ánodo al mismo tiempo que se produce hidrógeno en el cátodo, conocido como proceso de hidrólisis. De forma análoga, durante la descarga de la batería, se producen otros gases susceptibles de ser aprovechados.
Sin embargo, estos gases no se aprovechan durante la vida útil de la batería.
La realidad es que el hidrógeno producido por hidrólisis entra dentro de la categoría de “hidrógeno verde” que actualmente está siendo muy valorado por la Unión Europea, con fuertes líneas de inversión destinadas a su producción como combustible no contaminante alternativo a los combustibles actuales.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El electrodo para batería eléctrica que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, permitiendo aprovechar el hidrógeno generado tanto durante su carga como su descarga durante toda su vida útil, sucediendo lo mismo con el oxígeno.
Para ello, y de forma más concreta, partiendo de la estructuración convencional de una batería de tipo plomo-ácido, en la que su estructura interna se divide en una serie de celdas en cada una de las cuales participan al menos dos electrodos, se ha previsto que en correspondencia con la zona superior de cada electrodo se incluya una tapa o cubierta inclinada, convergente en sentido ascendente, que se remata en una especie de chimenea, canalización o conducto, a través de la que se evacúan los gases producidos, de manera que, dicha cubierta es atravesada en uno de sus laterales por el correspondiente terminal de conexión del electrodo, estando el electrodo situado centrado verticalmente bajo la citada cubierta, de manera que a los dos lados de dicho electrodo se dispondrán convenientemente distanciadas, un conjunto de lamas paralelas entre sí e inclinadas de forma convergente en sentido superior.
Cuando, una vez montada la batería con al menos una celda con dos electrodos, se inicie el proceso de electrólisis, las lamas permitirán la circulación de los iones entre los electrodos, los cuales emitirán gases en forma de burbujas, de modo que las lamas impedirán que los gases se mezclen, y como estas burbujas pesan menos, resbalarán hacia arriba gracias a la forma de espiga que forman dichas lamas, para ser extraídas finalmente a través de la chimenea superior de la estructura del correspondiente electrodo. De esta manera, esa especial disposición de las lamas hace que éstas actúen a modo de “pared permeable” a los iones, esto es, permitiendo el paso y flujo de iones entre electrodo y electrodo.
En este punto cabe indicar que, aunque la realización arriba descrita para la cubierta, con forma inclinada y convergente en sentido ascendente, es la más óptima y adecuada en términos de eficiencia de evacuación de gases, fabricación y coste de material, se ha previsto no obstante que dicha cubierta pueda presentar otras configuraciones, como por ejemplo una cubierta con forma de cúpula convexa, o una cubierta ondulada que presente una pluralidad de crestas y valles en sentido ascendente, sin ser limitativo a otras configuraciones.
De acuerdo con otro objeto de la invención se describe una estructura para electrodos, de aplicación en baterías eléctricas “plomo-ácido” del tipo que comprenden una pluralidad de electrodos formados por placas laminares verticales, entre las que se establece un electrolito, teniendo dichas placas funciones de ánodo y cátodo.
Más concretamente, la estructura comprende una cubierta inclinada que dispone de una chimenea, canalización o conducto, a través de la cual son evacuados los gases producidos durante la electrólisis.
De acuerdo con una realización preferente, la cubierta inclinada presenta una configuración convergente, en sentido ascendente. Esto favorece la circulación y salida hacia la chimenea de los gases producidos en la electrólisis.
Más preferentemente, la cubierta inclinada es atravesada en uno de sus laterales por un terminal de conexión del electrodo.
Además, se ha previsto que la estructura pueda comprender adicionalmente una pluralidad de lamas paralelas, situadas a cada lado del electrodo, estando dichas lamas distanciadas entre sí e inclinadas de forma convergente en sentido superior, tal que las burbujas de gas generado durante la electrólisis son guiadas hacia la chimenea.
Se contempla la posibilidad de que la estructura pueda ser de aplicación para el electrodo descrito en la presente invención. No obstante, se ha previsto también que la estructura pueda ser acoplable a otros electrodos ya existentes, o acoplable a una batería o conjunto de baterías.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de la estructura vinculada a uno de los electrodos para batería eléctrica realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.
Figura 2.- Muestra una vista en alzado frontal del conjunto de la figura 1 mediante una sección longitudinal vertical realizada por su línea central.
Figura 3.- Muestra una vista en perfil del conjunto de las figuras anteriores mediante una sección longitudinal vertical, perpendicular a la de la figura anterior, realizada por su línea central.
Figura 4.- Muestra, finalmente, una vista en planta del conjunto de las figuras anteriores.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se describe a continuación un ejemplo de realización preferente, haciendo mención a las figuras arriba citadas, sin que ello limite o reduzca el ámbito de protección de la presente invención.
A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse cómo el electrodo (2) para batería eléctrica de la invención parte de la estructuración convencional de una batería del tipo de las denominadas “plomo-ácido”, en la que participan una serie de electrodos (2), en funciones de ánodo y cátodo, distribuidos por parejas situados en posición paralela y simétricamente invertidos en el seno de una o más celdas, dispuestas a su vez dentro de una carcasa con líquido electrolítico constituyendo la propia batería, estando formados dichos electrodos (2) por placas de configuración laminar verticales y paralelas, entre las que se establece un fluido o electrolito.
Pues bien, de acuerdo ya con la invención, se ha previsto que en correspondencia con la zona superior de cada electrodo (2) se disponga una conducción a modo de embudo, que determina una cubierta (4) inclinada, convergente en sentido ascendente, que se remata en una especie de chimenea (5), canalización o conducto, a través de la que se evacúan los gases producidos, de manera que, dicha cubierta (4) es atravesada en uno de sus laterales por el terminal (6) del correspondiente electrodo (2), situado bajo la citada cubierta (4), centrado en disposición vertical, de manera que, como se puede ver en la figura 3, dicha cubierta (4) afecta superiormente al electrodo (2) dejando un espacio lateral a ambos lados del electrodo (2), de tal forma que una vez montada la celda junto con un segundo electrodo (2), determinará un espacio entre ambos electrodos (2) para que el electrolito pueda hacer de puente entre ellos, de manera que la estructura (1) representada en la figura 3 se repetiría lateral y paralelamente las veces que se estime conveniente, determinando cada unidad un ánodo o cátodo distinto, agrupados por parejas en las correspondientes celdas.
En tal sentido, se ha previsto que a los dos lados de cada electrodo (2) se dispongan convenientemente distanciadas, un conjunto de lamas (3) paralelas entre sí e inclinadas de forma convergente en sentido superior. Dichas lamas (3) permiten la circulación de los iones entre los electrodos (2), los cuales emitirán gases en forma de burbujas, las cuales serán canalizadas para cada electrodo (2) en sentido ascendente por medio de las lamas (3), impidiendo que los gases se mezclen, siendo dichos gases (oxígeno en unos casos e hidrógeno en otros), recogidos a través de las chimeneas (5).
La cubierta (4) superior a modo de embudo se prolonga hacia abajo en sus dos laterales para cubrir el conjunto de lamas (3) por sus extremos y dar estabilidad a la estructura (1) del dispositivo.
De esta forma, mediante el control electrónico del estado de carga o de alimentación de la batería, y mediante la implantación de electroválvulas de tres vías a las salidas de las chimeneas (5) se podrá separar los gases generados durante la carga y la descarga de la batería, para su posterior aprovechamiento.
Como resulta evidente, para un buen funcionamiento de la batería descrita, es imprescindible que el electrolito cubra completamente las lamas (3).

Claims

7 REIVINDICACIONES
1.- Electrodo (2) para batería eléctrica del tipo de las denominadas “plomo-ácido”, en la que participan una serie de electrodos (2), materializados en placas de configuración laminar dispuestas verticalmente en funciones de ánodo y cátodo, distribuidas paralelamente en el seno de una o más celdas de la carcasa de la propia batería, placas, entre las que se establece un electrolito, caracterizado por que en correspondencia con la zona superior del electrodo (2) se dispone una conducción a modo de embudo, que determina una cubierta (4) inclinada, convergente en sentido ascendente, que se remata en una especie de chimenea (5) a través de la que se evacúan los gases producidos en la electrólisis, cubierta (4) que es atravesada en uno de sus laterales por el correspondiente terminal (6) del electrodo (2), con la particularidad de que a cada lado del electrodo (2) se disponen convenientemente distanciadas, un conjunto de lamas (3) paralelas entre sí e inclinadas de forma convergente en sentido superior de guiado de las burbujas de gas generado en la electrólisis hacia la chimenea (5).
2.- Electrodo (2) para batería eléctrica, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que los laterales de la cubierta (4) se prolongan hacia abajo cubriendo el conjunto de lamas (3) por sus extremos.
3.- Electrodo (2) para batería eléctrica, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que está asociado a una electrónica de control de estado de carga o alimentación de la batería, asociada a respectivas electroválvulas de tres vías implantadas en correspondencia con las salidas de las chimeneas (5) como medio de separación de los diferentes gases generados en el proceso de carga o descarga de la batería.
4.- Electrodo (2) para batería eléctrica, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que el electrodo (2) se encuentra situado bajo la cubierta (4), centrado en disposición vertical. 8
5.- Estructura (1) para electrodos, de aplicación en baterías eléctricas “plomo-ácido” del tipo que comprenden una pluralidad de electrodos (2) formados por placas laminares verticales, entre las que se establece un electrolito, teniendo dichas placas funciones de ánodo y cátodo, estando la estructura (1) caracterizada por que comprende una cubierta (4) inclinada que dispone de una chimenea (5), canalización o conducto, a través de la cual son evacuados los gases producidos durante la electrólisis.
6.- Estructura (1), de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que la cubierta (4) inclinada presenta una configuración convergente, en sentido ascendente.
7.- Estructura (1), de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que la cubierta (4) inclinada es atravesada en uno de sus laterales por un terminal (6) de conexión del electrodo (2).
8.- Estructura (1), de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que comprende adicionalmente una pluralidad de lamas (3) paralelas, situadas a cada lado del electrodo (2), estando dichas lamas (3) distanciadas entre sí e inclinadas de forma convergente en sentido superior, tal que las burbujas de gas generado durante la electrólisis son guiadas hacia la chimenea (5).
9.- Estructura (1) para el electrodo (2) descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
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