Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua.

La patente de invención tiene por objeto,

tal y como su título indica, un método de obtención de hidrógeno por disociación de agua, que estando destinado a la obtención masiva de hidrógeno, utilizable como combustible se establecen dos fases operativas, una primera de calentamiento progresivo para transformar el agua en vapor recalentado, y una segunda fase, de disociación propiamente dicha, en la que el hidrógeno y el oxígeno se separan mediante la aplicación de radiaciones electromagnéticas

Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un método para la obtención masiva de hidrógeno, mediante disociación del agua, con la finalidad de obtener un combustible de alto rendimiento y no contaminante, que sustituya a los clásicos combustibles a base de carbono.

Antecedentes de la invención

En la actualidad se utilizan fundamentalmente como combustible los derivados del petróleo, altamente contaminantes, que producen grandes cantidades de monóxido de carbono (CO) y anhídrido carbónico (CO₂), gases que además de la contaminación directa que suponen en su emisión, al ser menos pesados que el aire ascienden hasta las capas altas de la atmósfera donde se depositan creándose una pantalla que, atravesada inicialmente por los rayos solares, genera un efecto barrera cuando dichos rayos se reflejan en la tierra, es decir generan el comúnmente llamado "efecto invernadero", que hace aumentar la temperatura de la tierra con el consecuente deshielo de las masas polares, subida del nivel de los océanos, etc.

Otro problema de la utilización como combustible de los productos derivados del petróleo se centra en el hecho de que aquellos países que tienen yacimientos al respecto se enriquecen a expensas de las necesidades energéticas de aquellos otros países que carecen de tales yacimientos, pudiendo incluso llegarse a situaciones abusivas.

Por otro lado son conocidas las propiedades energéticas del hidrógeno, cuyo poder calórico es muy superior al de cualquier hidrocarburo y que al arder, utilizando oxigeno como comburente, se combina con éste último para convertirse en agua, dando lugar a un residuo evidentemente no contaminante en absoluto.

Dentro de la amplia gama de soluciones conocidas para la obtención de hidrógeno, destacan fundamentalmente dos, cuando se trata de obtener hidrógeno en cantidades industriales.

Una de ellas consiste en la conversión a alta temperatura y en presencia de catalizadores, de mezclas de hidrocarburos-vapor de agua, de manera que, suponiendo que dicho hidrocarburo fuese por ejemplo el propano, la reacción sería:

Otra solución parte de la combinación de vapor de agua y el carbón al rojo, según la siguiente reacción:

Como salta a la vista el denominador común a cualquiera de estos métodos es la obtención, conjuntamente con el hidrógeno, de residuos altamente contaminantes como lo son el monóxido de carbono o el anhídrido carbónico.

Descripción de la invención

Partiendo del hecho de que el hidrógeno resulta especialmente idóneo como combustible, no solo porque no contamina en absoluto sino también porque produce 34.500 Kcal/Kg. frente a las 4.100 a 4.800 de el Gas de Coque (Carbón de Piedra) o las 10.150 a 11.150 de la gasolina, el método de la invención está orientado a que el proceso de obtención del citado hidrógeno se produzca también en ausencia de residuos contaminantes.

Para ello y de forma mas concreta el método que se preconiza no utiliza ningún compuesto en el que intervenga el carbono ni ninguna otra sustancia que pueda ser perjudicial al medio ambiente, utilizando como materia prima el agua, de fácil accesibilidad en cualquier lugar del mundo, disociando de la misma el hidrógeno y el oxigeno y utilizando para ello energía eólica, cuya disponibilidad es prácticamente ilimitada.

Especialmente se ha previsto que la disociación del agua se lleve a cabo en dos fases: una primera fase de calentamiento mediante cualquier procedimiento convencional y que a título informativo podemos nombrar a los Hornos de Inducción a los que se dotará de alimentación constante de agua, y una segunda fase de disociación propiamente dicha, llevada a cabo mediante técnicas de radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia y utilizando al efecto, preferentemente, la energía eólica.

En la primera fase del procedimiento y en función de los aparatos calefactores a emplear, puede conseguirse vapor de agua sobrecalentado a una temperatura superior a 3.000ºC, ó mas si se emplease seguidamente el calor desarrollado por un Arco Voltaico, mientras que en la segunda fase la tecnología actual permite obtener radiaciones electromagnéticas de altísima frecuencia, comprendidas entre 10¹⁶ y 10²⁰ Hz/s. y hacer pasar esa radiación a través del vapor de agua sobrecalentado y saturado, utilizando como fuente energética al respecto un aerogenerador, de potencia adecuada.

En la segunda fase del procedimiento, una vez conseguida la disociación, el hidrógeno y el oxígeno se separan mediante electrodos, uno de ellos en función de ánodo y otro de cátodo, que atraigan respectivamente a los citados componentes debido a su diferente polaridad eléctrica, siendo bombeados hasta su licuefacción y almacenados en depósitos adecuados.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos en la que con carácter ilustrativo y no limitativo y en su única figura, se ha representado un esquema correspondiente a una instalación para la puesta en práctica del método de obtención de hidrógeno por disociación de agua mediante radiaciones electromagnéticas de diferentes frecuencias, que constituye el objeto de la presente invención.

Realización preferente de la invención

Para la puesta en práctica de la primera fase del procedimiento, la de calentamiento del agua, puede utilizarse un horno solar parabólico, como el instalado en Mont Louis en el Pirineo Francés o el instalado en Odeillo (Font Romeu), cuyo rendimiento es de 1.000 kW de energía y con el que se consigue alcanzar una temperatura de 3.000°C, precisando para su funcionamiento una potencia de 12 kW. aunque su rendimiento solo sería útil en horas de sol.

De forma mas concreta y partiendo de vapor de agua sobrecalentado, sabemos por estar ya experimentado que al llegar a 1.000°C se consigue una disociación del orden del 2%, alcanzados los 2.000°C el nivel de disociación es del orden del 12% en presencia de oxidantes, sin haberse realizado experiencias con niveles superiores de temperatura a los que se ha hecho mención anteriormente, cuya aplicación debe en buena lógica originar disociaciones considerablemente altas. Así, por ejemplo, un Horno de Inducción (1) puede alcanzar 3.000°C. o mas.

Si la aportación de agua (2) al interior del horno es constante, irá aumentando proporcionalmente la producción de vapor sobrecalentado, según el tiempo de permanencia en su interior y consecuentemente aumentaría la presión sobre las paredes internas del crisol el cual deberá ser suficientemente resistentes para soportarla, También dispondrá de sistemas de refrigeración adecuados para evitar su deterioro.

La tapa del horno (3) que sellaría la capacidad del mismo, tendría interiormente forma cóncava o cónica, etc. presentando en su cenit un orificio donde se aloja una o mas válvulas (4) que se abren o cierran según sea la presión del vapor. Un símil para su mejor entendimiento sería la semejanza con una olla exprés con una o mas válvulas de seguridad.

El chorro de vapor a alta temperatura que saliera, iría conducido mediante materiales refractarios (12), porcelanas u otros materiales a semejanza de las placas que protegen el morro del "Challenger" (5) en su reentrada a la atmósfera que resisten temperaturas muy elevadas, hasta una cámara donde se alojan los electrodos (6), preferentemente metálicos, de un Arco Voltaico (7) protegidos por una refrigeración eficiente ya que puede alcanzar los 5.000°C. El vapor, al atravesar dicho arco, adquirirá mayor temperatura y en consecuencia aumentaría el porcentaje de disociación del vapor de agua.

Para alcanzar la disociación total del agua entrante en el crisol se dispondrá encima del Arco Voltaico y a distancia conveniente un emisor de Ondas Electromagnéticas de Alta Frecuencia Ionizantes (8) las cuales chocarían enfrentadamente con el vapor que asciende por ese conducto. Como éstas emisiones son capaces de disociar el ADN humano con igual o mas garantías...

1. Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua, que estando destinado a la obtención masiva de hidrógeno, utilizable como combustible, se caracteriza porque en el mismo se establecen dos fases operativas, una primera de calentamiento progresivo para transformar el agua en vapor recalentado, y una segunda fase, de disociación propiamente dicha, en la que el hidrógeno y el oxígeno se separan mediante la aplicación de radiaciones electromagnéticas.

2. Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la primera fase del mismo, la de obtención de vapor recalentado, se lleva a cabo mediante primeramente hornos de inducción, seguida por la utilización de arcos voltaicos preferentemente de electrodos metálicos refrigerados evitándose de formación de monóxido o dióxido de carbono.

3. Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la segunda fase del procedimiento se lleva a cabo mediante el choque de la energía contenida en las radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia pudiendo ser inclusive ionizantes contra el vapor de agua recalentado en primera fase.

4. Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aplicación de radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia al vapor de agua sobrecalentado, se lleva a cabo opcionalmente en presencia de catalizadores que favorecen o aceleran la disociación entre hidrógeno y oxígeno.

5. Método de obtención de hidrógeno por disociación de agua, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tras la disociación entre el hidrógeno y el oxígeno, estos gases son separados mediante electrodos, en función de ánodo y cátodo, que los atraen en base a su diferente polaridad eléctrica, siendo bombeados hasta su licuefacción y almacenados en depósitos adecuados.