ACUMULADOR DE HIDROGENO Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION.

Acumulador de hidrógeno constituido por un recipiente (1) hermético a la presión,

lleno de hidruro metálico (6), con un tubo de llenado y extracción (4), en el que el recipiente (1) está lleno de un hidruro metálico (6) dispuesto en cartuchos (5) construidos en forma permeable al hidrógeno, y en el que el recipiente (1) y su carga de llenado están dimensionados y diseñados de modo que el recipiente (1) se deforme plásticamente durante el llenado por efecto de la expansión del hidruro metálico (6)

Acumulador de hidrógeno y procedimiento para su fabricación.

La invención concierne a un acumulador de hidrógeno en forma de un acumulador de hidruro metálico y a un procedimiento para su fabricación.

Se conoce por el documento DE 35 02 311 A1 un acumulador de hidrógeno. Éste está constituido por un recipiente hermético a la presión frente al hidrógeno, típicamente fabricado de acero, que tiene una forma sustancialmente cilíndrica y está provisto, a lo largo del eje de su cilindro, de un tubo de llenado y extracción que está rodeado por cartuchos permeables al hidrógeno gaseoso, en los cuales esta dispuesto un hidruro metálico en cuya estructura reticular se puede almacenar el hidrógeno de una manera en sí conocida. En el acumulador conocido el hidruro metálico se introduce en forma de un granulado. Como alternativa, es conocido el recurso de introducir el hidruro metálico en forma de polvo o en forma peletizada.

Dado que el hidruro metálico se expande considerablemente al absorber hidrógeno a consecuencia del almacenamiento de los átomos de hidrógeno en la red cristalina, los cartuchos están configurados de modo que dejen dentro del recipiente un espacio libre que se rellene después al absorber hidrógeno por expansión radial del hidruro metálico. Esto tiene ciertamente la ventaja de que se evita fiablemente el riesgo de reventamiento del recipiente o de un daño originado por una deformación plástica inadmisible, pero adolece de la desventaja de que el grado de llenado es relativamente pequeño, de modo que la posible absorción de hidrógeno no agota tampoco las capacidades físicas posibles, ni siquiera en una medida tan sólo aproximada.

Se conoce por el documento DE 42 01 131 A1 un recipiente de hidruro metálico comparable que está constituido por un recipiente exterior resistente a la presión y hermético al gas, así como por un recipiente interior permeable al gas, consistente en aluminio, en el cual está almacenado el hidruro metálico. Entre el recipiente interior y el recipiente exterior están formados unos espacios libres, con lo que el recipiente interior se puede deformar plásticamente durante la carga con hidrógeno sin que se dañe el recipiente exterior.

Se conoce por el documento GB 2 148 477 A una disposición comparable en la que el recipiente interior presenta en el lado frontal unas tapas desplazables, con lo que el hidruro metálico se puede expandir por desviación en dirección axial sin que se destruya el recipiente exterior.

Además, la fabricación de tales acumuladores de hidrógeno conocidos es muy costosa. El hidruro metálico se funde usualmente bajo vacío, triturándose y pulverizándose después los bloques de fundición de una manera costosa y, eventualmente, comprimiéndose éstos otra vez. Estos procedimientos de tratamiento son intensivos en energía y herramientas a consecuencia del material duro y quebradizo.

Ante estos antecedentes, la invención se basa en el problema de construir un acumulador de hidrógeno con hidruro metálico de modo que se incremente su capacidad de absorción de hidrógeno, y, además, crear un procedimiento con el que se pueda fabricar este acumulador de hidrógeno de una manera sencilla y barata.

La parte de dispositivo del problema se resuelve por medio de las características indicadas en la reivindicación 1, en tanto que la reivindicación 4 caracteriza el procedimiento según la invención para fabricar un acumulador de hidrógeno conforme a la invención. Ejecuciones ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones subordinadas, en la descripción siguiente y en el dibujo.

La idea básica de la presente invención consiste en aumentar aún más el grado de llenado del recipiente, y ello concretamente hasta que, durante el llenado siguiente con hidrógeno, se produzca una deformación plástica del recipiente exterior. Sin embargo, el recipiente, por un lado, y el grado de llenado, por otro, están sintonizados aquí entre ellos de modo que la deformación plástica esté situada en una zona que no perjudique al funcionamiento del recipiente. Esto quiere decir que el recipiente está diseñado en su construcción de modo que, bajo la expansión que cabe esperar, admita ciertamente una deformación plástica, pero ésta no influya sobre la resistencia necesaria del recipiente que se requiere para la seguridad. Por tanto, la sintonización es tal que la expansión del recipiente esté limitada fiablemente a una medida tolerable. En contraste con una presión de gas (para la cual se diseñan los recipientes usualmente), se ajusta ya en este caso con pequeñas deformaciones un equilibrio entre la presión de expansión y la contrapresión de la envolvente, por lo que no existe una sobreexpansión local inadmisible bajo un grado de llenado correspondientemente diseñado. Para asegurar una distribución uniforme y, por tanto, también una expansión uniforme del hidruro metálico al almacenar hidrógeno se ha previsto según la invención almacenar hidruro metálico en cartuchos construidos de forma permeable al hidrógeno, por ejemplo hechos de aluminio u otra aleación metálica. De este modo, se puede impedir especialmente una excesiva elevación local de la presión por expansión, ya que se impide ampliamente un amontonamiento del material hidruro metálico en sitios determinados del recipiente.

Para conseguir un alto grado de llenado se ha previsto según la invención cargar el hidruro metálico en el recipiente de acero (aún abierto) -que constituye el recipiente exterior- no en forma molida como polvo, granulada o peletizada, según es usual en otros casos, sino en forma de bloques de fundición de hidruro metálico. Convenientemente, se disponen también los bloques de hidruro metálico en cartuchos construidos en forma permeable al hidrógeno, ya que éstos, después de la activación, es decir, después de la primera carga con hidrógeno, se desmoronan formando polvo y entonces hay que cuidar también de que no se presenten amontonamientos localmente elevados de polvo de hidruro metálico.

Debido a la utilización de bloques de fundición de hidruro metálico se puede introducir hidruro metálico en el recipiente en una cantidad sensiblemente mayor que la que se presenta en el estado de la técnica, en el que se emplea material triturado. En los hidruros metálicos de baja temperatura que se utilizan aquí típicamente, el material fundido en forma de un bloque presenta típicamente una densidad de 6 g/cm³. Si se granula o pulveriza este material, se puede alcanzar entonces solamente una densidad de menos de 4 g/cm³ después de la activación, incluso aunque se vuelva a prensar este material. Por el contrario, cuando se utilizan bloques de fundición de hidruro metálico según la invención, el hidruro metálico activado contenido en el recipiente presenta una densidad de más de 4 g/cm³ y, por tanto, puede fijar una cantidad correspondientemente mayor de hidrógeno.

Se ha visto que la trituración del material hidruro metálico antes del llenado del recipiente no es necesaria e incluso es desventajosa. Es desventajosa debido a que ya no puede lograrse la deseada densidad de estrecho empaquetamiento a consecuencia de los espacios intermedios no utilizables que resultan en el estado triturado. Otra desventaja esencial radica en que la trituración de un bloque de fundición de hidruro metálico es muy costosa, tal como se ha expuesto al principio.

Por el contrario, el procedimiento según la invención evita estas desventajas debido a que al menos uno, pero preferiblemente un gran número de bloques de hidruro metálico (preferiblemente dispuestos en cartuchos) son incorporados en recipientes de acero de manera que queden lo más yuxtapuestos que sea posible, después de lo cual se cierra el recipiente de acero para obtener un recipiente hermético a la presión y luego se somete éste a vacío. Según la invención, se llena después el recipiente de acero con hidrógeno a temperatura ambiente y a una presión media, es decir que se activa dicho recipiente. El hidrógeno llega entonces al bloque de fundición a través de las fisuras de tensión siempre existentes en la fundición y activa el material. Debido a la expansión del material al efectuar la carga con hidrógeno, el bloque de fundición se desintegra completamente y se pulveriza. Sin embargo, el material pulverizado allí producido no se puede expandir a voluntad, ya que el espacio disponible está limitado por el recipiente exterior. Por tanto, dicho material no se deshace como un material a granel, sino que se conserva al menos parcialmente en estructuras semejantes...

1. Acumulador de hidrógeno constituido por un recipiente (1) hermético a la presión, lleno de hidruro metálico (6), con un tubo de llenado y extracción (4), en el que el recipiente (1) está lleno de un hidruro metálico (6) dispuesto en cartuchos (5) construidos en forma permeable al hidrógeno, y en el que el recipiente (1) y su carga de llenado están dimensionados y diseñados de modo que el recipiente (1) se deforme plásticamente durante el llenado por efecto de la expansión del hidruro metálico (6).

2. Acumulador de hidrógeno según la reivindicación 1, en el que los cartuchos (5) están llenos de bloques de fundición de hidruro metálico (6) que se deshacen completamente formando polvo por efecto de la carga con hidrógeno.

3. Acumulador de hidrógeno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente (1), en el estado activado con hidruro metálico (6), tiene una densidad de más de 4 g/cm³.

4. Uso de un acumulador de hidrógeno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para un vehículo acuático, especialmente un submarino.

5. Procedimiento para fabricar un acumulador de hidrógeno, en el que se llena un recipiente de acero (2) con al menos un bloque de hidruro metálico (6) y a continuación se cierra dicho recipiente formando un recipiente (1), se le somete seguidamente a vacío y se le llena luego con hidrógeno.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que los bloques de hidruro metálico (6) se introducen en el recipiente de acero (2) como bloques de fundición (6) sustancialmente no tratados, eventualmente con intercalación de un cartucho (5) permeable al hidrógeno.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se efectúa la activación del hidruro metálico (6) sin calentamiento ni barrido.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se efectúa la activación del hidruro metálico por llenado con hidrógeno a una temperatura comprendida entre 5ºC y 45ºC y a una presión comprendida entre 10 bares y 65 bares.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se dispone un bloque de hidruro metálico (6) en un cartucho metálico (5) construido en forma permeable al hidrógeno y se incorporan varios de tales cartuchos llenos en el recipiente de acero (2).

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se llena el recipiente de acero (2), de una manera sustancialmente completa, con bloques de hidruro metálico (6) y con cartuchos (5) eventualmente existentes.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, antes de su introducción en el recipiente de acero (2), se cierra cada cartucho (5) por medio de una tapa formada preferiblemente por el fondo del cartucho siguiente (5).

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se cierra cada cartucho (5) por medio de soldadura.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se sueldan los cartucho (5) uno con otro antes de su introducción en el recipiente de acero (2).