El sistema de alimentación eléctrica por energía solar incluye batería solar,

dispositivos de alimentación de electrolito, de reciclado de electrolito, de reciclado de hidrógeno, de calentamiento, de gestión de energía, y célula de combustible. La energía eléctrica se genera activando el dispositivo de alimentación de electrolito, que es un compuesto de agua y un fotocatalizador, inyectándolo en la batería solar. La batería solar recibe luz o calor y, mediante los dispositivos de reciclado de electrolito y reciclado de hidrógeno, se genera y recicla vapor de agua e hidrógeno. Si no hay luz ni calor, el gas de hidrógeno reciclado se suministra a la pila de combustible, o el dispositivo de calentamiento proporciona calor a la batería solar para generar continuamente energía eléctrica. El dispositivo de gestión de energía controla la corriente eléctrica generada por batería solar y pila de combustible, para cumplir la especificación de energía eléctrica para uso final

Sistema de alimentación eléctrica por energía solar.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de alimentación eléctrica por energía solar, en particular, a un sistema de alimentación eléctrica que utiliza el calor de la energía solar para alimentar automáticamente electrolito, de manera que una batería solar puede generar energía eléctrica por medio de luz o calor. El sistema tiene un dispositivo de reciclado de hidrógeno que proporciona hidrógeno reciclado a una pila de combustible para generar continuamente la energía eléctrica cuando no se dispone de luz ni calor o proporciona calor a la batería solar por medio de un dispositivo de calentamiento para generar continuamente la energía eléctrica.

Antecedentes de la invención

El sistema convencional de alimentación eléctrica por energía solar, por lo general, incluye una batería solar que contiene un módulo solar formado por una pluralidad de pilas solares (pastillas de silicio con un grosor de 0,3 mm) sobre un panel de vidrio. La cantidad de las pilas solares acopladas en serie o en paralelo determina los valores de tensión y corriente del módulo solar. En caso de que uno cualquiera de los puntos de conexión en serie o en paralelo esté defectuoso, el rendimiento global se verá seriamente afectado. Las delicadas pastillas se dañan fácilmente durante el procedimiento de fabricación. Además, el módulo solar es poco funcional cuando no se dispone de luz solar. Asimismo, deja de funcionar cuando la temperatura es superior a 90-100ºC. Las pilas solares cristalizadas deben tener su superficie receptora de luz colocada en un mismo plano. En caso de que una parte de la misma esté en sombra u oculta, se detiene o disminuye la producción de energía. Además, es necesario que las pilas solares tengan un gran tamaño para que el módulo solar pueda generar gran energía eléctrica. Sólo tiene una superficie receptora de luz que debe estar constantemente orientada hacia la dirección del sol para obtener un efecto útil deseado. La alimentación eléctrica, durante la noche, depende de la energía almacenada en un acumulador que se carga durante el día por medio de la batería solar. Las condiciones meteorológicas afectan mucho a la cantidad de energía almacenada.

Resumen de la invención

El principal objetivo de la presente invención es solucionar los inconvenientes del sistema convencional de alimentación eléctrica por energía solar proporcionando un novedoso sistema de alimentación eléctrica por energía solar que es un sistema de alimentación eléctrica a tiempo completo para mejorar la utilidad.

El sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la presente invención incluye una batería solar que es una versión mejorada de la propuesta anteriormente por el Solicitante (patente de Reino Unido Nº GB 2418056). Se añade un fotocatalizador al electrolito y se proporciona un revestimiento aislante transparente y resistente al calor para revestir un sustrato de electrodos positivos, un sustrato de electrodos negativos y el electrolito. Puede recibir luz o calor para aumentar la generación de energía eléctrica.

Según el sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la presente invención, la batería solar puede generar energía eléctrica día y noche siempre que se disponga de luz o calor. Está construido de manera sencilla y resistente y no le afecta el sombreado parcial. Tiene varias superficies receptoras de luz y su generación de energía eléctrica aumenta aún más a altas temperaturas, de 90-100ºC o superiores. Soluciona los inconvenientes del módulo solar convencional. Asimismo, está acoplado a un dispositivo de alimentación de electrolito, a un dispositivo de reciclado de electrolito, a un dispositivo de reciclado de hidrógeno, a una pila de combustible, a un dispositivo de calentamiento y a un dispositivo de gestión de energía para que resulte un sistema de alimentación eléctrica por energía solar más completo.

Lo anterior, así como objetivos, características y ventajas adicionales de la presente invención resultarán más fácilmente evidentes gracias a la siguiente descripción detallada, que se lleva a cabo en relación con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista esquemática del sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la presente invención para generar energía eléctrica en una condición sin luz ni calor.

La Fig. 2 es una vista esquemática del sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la presente invención para generar energía eléctrica en una condición de recepción de luz solar o calor.

La Fig. 3 es una vista esquemática del sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la presente invención para generar energía eléctrica mediante calor producido por el gas de hidrógeno almacenado.

La Fig. 4 es una vista esquemática del sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la presente invención para generar energía eléctrica mediante una pila de combustible usando el gas de hidrógeno almacenado.

La Fig. 5 es una vista esquemática de una forma de realización de la batería solar de la presente invención.

La Fig. 6 es una vista esquemática de otra forma de realización de la batería solar de la presente invención.

Descripción detallada de las formas de realización preferentes

Haciendo referencia a la Fig. 1, el sistema de alimentación eléctrica por energía solar según la presente invención incluye una batería solar 1, un dispositivo de alimentación de electrolito 2, un dispositivo de reciclado de electrolito 3, un dispositivo de reciclado de hidrógeno 4, una pila de combustible 5, un dispositivo de calentamiento 6 y un dispositivo de gestión de energía 7.

La batería solar 1 incluye un sustrato de electrodos positivos 11 que es un conductor de bajo potencial con antioxidante o un conductor de bajo potencial que es resistente a la oxidación, pero puede activar o ionizar el agua, un sustrato de electrodos negativos 12 que es un conductor de alto potencial, una película 13 que es una capa porosa u osmótica que cubre el sustrato de electrodos negativos 12, electrolito 15 que es un compuesto constituido por agua o ácido débil y un fotocatalizador y un no fotocatalizador, un revestimiento aislante 14 que es un recipiente hecho de un material transparente y resistente al calor, para recibir luz y calor desde varios laterales, para cubrir el sustrato de electrodos positivos 11, el sustrato de electrodos negativos 12 y el electrolito 15, y que tiene al menos un puerto de conexión, un absorbente de agua 16 para absorber el electrolito 15, una válvula de seguridad 17 y un imán permanente 8. Cuando la presión del gas de hidrógeno y del vapor de agua 9 del interior del revestimiento aislante 14 es superior a una presión preestablecida, la válvula de seguridad 17 se abre automáticamente para liberar la presión a la atmósfera. El imán permanente 8 genera un campo magnético para activar o ionizar el agua.

La batería solar 1 genera iones a partir del agua o del ácido débil por medio del fotocatalizador y el no fotocatalizador que sirven de medios de transferencia de la electricidad de la batería y se convierten en la fuente de alimentación de la batería mediante la diferencia de potencial entre el sustrato de electrodos positivos 11 y el sustrato de electrodos negativos 12. Durante la generación de la energía eléctrica se produce el vapor de agua 9. Asimismo, se puede electrolizar una parte del agua para producir gases de hidrógeno y de oxígeno.

El fotocatalizador puede activar o ionizar el agua del electrolito 15, cuando hay luz, y puede aumentar la activación o ionización del agua cuando se aplica calor. Incluye al menos TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, CdS o ZnS formados a escala nanométrica. Asimismo, el no fotocatalizador puede activar o ionizar el agua del electrolito 15 cuando no se dispone de luz ni calor. Incluye al menos nanocerámica infrarroja, nanomaterial aniónico, nanocarbono, nanotubos de carbono, nanoiones de plata, nanoiones de oro, carbono activo y un radical ácido o similares. El sustrato de electrodos positivos 11 puede ser un conductor capaz de emitir ondas electromagnéticas o un compuesto formado mezclando el material del no fotocatalizador (excepto el radical ácido) con fibras o partículas conductoras según una proporción adecuada. En caso de que se use, como sustrato de electrodos positivos 11, un conductor que absorbe el agua (tal como carbono activo o fibras del mismo) capaz...

1. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar, caracterizado porque comprende al menos:

una batería solar;

un dispositivo de alimentación de electrolito para proporcionar un electrolito;

un dispositivo de reciclado de electrolito que incluye un enfriador y una primera tubería de reciclado;

un dispositivo de reciclado de hidrógeno que incluye un recipiente, una segunda válvula de retención y un filtro;

una pila de combustible que incluye una tercera válvula de retención, una primera válvula de solenoide y una segunda tubería de reciclado;

un dispositivo de calentamiento que incluye un encendedor automático, una tobera para gas y una segunda válvula de solenoide;

un dispositivo de gestión de energía que incluye un controlador, un acumulador, una toma de CC y una toma de CA, cargando el controlador el acumulador con corriente eléctrica, que generan la batería solar y la célula de combustible, a través de un circuito, suministrando el acumulador la energía eléctrica almacenada al controlador, a través del circuito, para alimentar energía de CA y de CC a la toma de CA y a la toma de CC, controlando el controlador el encendido/apagado de la primera y segunda válvulas de solenoide y del encendedor automático, a través de tres circuitos diferentes; y

al menos cuatro grupos de tuberías que conectan el dispositivo de alimentación de electrolito y la batería solar, el dispositivo de reciclado de electrolito y la batería solar, el dispositivo de reciclado de hidrógeno y el dispositivo de reciclado de electrolito y la pila de combustible, el dispositivo de reciclado de hidrógeno y el dispositivo de calentamiento, respectivamente.

2. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 1, caracterizado porque la batería solar incluye al menos:

un sustrato de electrodos positivos que es selectivamente un conductor de bajo potencial con antioxidante o un conductor de bajo potencial que es resistente a la oxidación, pero activa o ioniza el agua;

un sustrato de electrodos negativos que es un conductor de alto potencial;

una película que es porosa y que cubre el sustrato de electrodos negativos;

un electrolito que es un compuesto constituido por agua o un ácido débil y un fotocatalizador que activa o ioniza el agua al recibir luz o calor; y

un revestimiento aislante que es un recipiente hecho de un material transparente y resistente al calor para recibir luz y calor desde varios laterales y que cubre el sustrato de electrodos positivos, el sustrato de electrodos negativos y el electrolito y que tiene al menos un puerto de conexión;

en el que el agua o el ácido débil de la batería solar generan iones por medio del fotocatalizador, que sirven de medios de transferencia de la electricidad de la batería, para generar una diferencia de potencial entre el sustrato de electrodos positivos y el sustrato de electrodos negativos, para que se conviertan en una fuente de alimentación eléctrica.

3. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 1, caracterizado porque la batería solar incluye al menos:

un sustrato de electrodos positivos que es selectivamente un conductor de bajo potencial con antioxidante o un conductor de bajo potencial que es resistente a la oxidación, pero activa o ioniza el agua;

un sustrato de electrodos negativos que es un conductor de alto potencial;

una película que es porosa y que cubre el sustrato de electrodos negativos; y

un electrolito que es un compuesto constituido por agua o un ácido débil y un fotocatalizador que activa o ioniza el agua al recibir calor;

en el que el sustrato de electrodos positivos sirve de revestimiento para cubrir el sustrato de electrodos negativos y el electrolito y tiene al menos un puerto de conexión y el sustrato de electrodos positivos y el sustrato de electrodos negativos están interpuestos por una superficie de contacto que tiene un elemento aislante dispuesto en la misma para evitar cortocircuitos;

en el que el agua o el ácido débil de la batería solar generan iones por medio del fotocatalizador, que sirven de medios de transferencia de la electricidad de la batería, para generar una diferencia de potencial entre el sustrato de electrodos positivos y el sustrato de electrodos negativos, para que se conviertan en una fuente de alimentación eléctrica.

4. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque el sustrato de electrodos positivos es un compuesto formado mezclando partículas y fibras de un conductor en una proporción deseada, que puede emitir ondas electromagnéticas, con un material seleccionado entre el grupo constituido por al menos nanocerámica infrarroja, nanomaterial aniónico, nanocarbono, nanotubos de carbono, nanoiones de plata, nanoiones de oro, carbono activo y un compuesto de los mismos.

5. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque el sustrato de electrodos positivos está hecho de carbono activo o fibras de carbono activo, seleccionándose el sustrato de electrodos negativos entre el grupo constituido por aluminio, cinc, aleaciones de aluminio y cinc, aleaciones de aluminio, cinc y litio, aleaciones de aluminio, cinc y magnesio, aleaciones de aluminio, cinc, litio y magnesio, aleaciones de aluminio y litio, aleaciones de aluminio y magnesio, aleaciones de aluminio, litio y magnesio, aleaciones de cinc y litio, aleaciones de cinc y magnesio o aleaciones de cinc, litio y magnesio.

6. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la película es una capa osmótica.

7. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la película es una membrana de intercambio de protones.

8. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque el fotocatalizador se selecciona entre el grupo constituido por al menos TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, CdS y ZnS que están formados a escala nanométrica.

9. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la batería solar incluye además un no fotocatalizador que activa o ioniza el agua en la condición sin luz ni calor.

10. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 9, caracterizado porque el no fotocatalizador se selecciona entre el grupo constituido por al menos nanocerámica infrarroja, nanomaterial aniónico, nanocarbono, nanotubos de carbono, nanoiones de plata, nanoiones de oro, carbono activo y un radical ácido.

11. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la batería solar tiene además un campo magnético para activar o ionizar el agua.

12. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la batería solar tiene además un absorbente situado entre el sustrato de electrodos positivos y la película.

13. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 3, caracterizado porque la batería solar tiene además un absorbente situado entre el sustrato de electrodos positivos y la película.

14. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la película está hecha de polímeros o un recubrimiento de conversión.

15. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de alimentación de electrolito incluye un cilindro, un pistón, un accionador, un orificio de inyección y una primera válvula de retención, seleccionándose el accionador entre una aleación con memoria de forma o un bimetal y teniendo una forma expansible cuando se somete a temperaturas elevadas, activándose el accionador por medio del calor para inyectar el electrolito del dispositivo de alimentación de electrolito en la batería solar, a través de la tubería.

16. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 3, caracterizado porque la batería solar incluye además un revestimiento conductor para cubrir el sustrato de electrodos positivos.

17. Sistema de alimentación eléctrica por energía solar de la reivindicación 2, caracterizado porque la película incluye además un aditivo seleccionado entre el grupo constituido por un fotocatalizador a escala nanométrica y un no fotocatalizador a escala nanométrica para mejorar el efecto útil de la activación o ionización del agua.