CONTENEDOR PORTADOR DE UNA UNIDAD DE ALIMENTACION DE ENERGIA CON PILAS DE COMBUSTIBLE.

Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) de una unidad de alimentación de energía que puede suministrar energía desde un grupo apilado de pilas de combustible,

especialmente desde un grupo apilado de pilas de combustible con pilas de combustible de membrana de electrólito polímero, y que comprende diferentes componentes escalonados entre sí, compuestos por un plástico expandido (2, 3, 102), por ejemplo, de polipropileno, poliuretano o polietileno expandido, con al menos un canal, caracterizado porque el canal (6, 20, 106) es un canal de conducción de reactivos y el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) presenta escotaduras (7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 107, 122, 123, 124, 125, 126, 127), en las que se encuentran distintos componentes sin más medidas de fijación

Contenedor portador de una unidad de alimentación de energía con pilas de combustible.

La presente invención se refiere a un contenedor portador para una unidad de alimentación de energía que recibe al menos una parte de su energía de un grupo apilado de pilas de combustible, especialmente de un grupo apilado de pilas de combustible con pilas de combustible de membrana de electrólito polímero. Además, la invención se refiere a un uso adecuado de un contenedor portador según la invención, así como al uso del contenedor portador para reducir el peligro de las unidades de alimentación de energía según la invención.

Hay diferentes formas de realización y tipos de pilas de combustible. Un tipo de pila de combustible muy extendido es la pila de combustible de membrana de electrólito polímero que con un electrólito en forma de una membrana polímera realiza la reacción de los reactivos, especialmente hidrógeno y oxígeno, en una capa existente, contigua a la membrana. Durante ello, entre otras cosas, se produce potencia eléctrica. También se conocen otros tipos de pilas de combustible, especialmente en el intervalo de bajas temperaturas de hasta aprox. 200ºC ó 250ºC, especialmente con un electrólito local fijo o fijado. Los grupos apilados de pilas de combustible se ensamblan con otros componentes periféricos tales como válvulas, sensores, unidades de control, volúmenes de reserva de reactivos, ventiladores y depósitos de energía eléctrica (baterías auxiliares, capacidad ultra) formando unidades de alimentación de energía. Las unidades de alimentación de energía compactas, que son aquellas unidades de alimentación de energía capaces de suministrar 10 kW de potencia, especialmente menos de 5 kW de potencia, pueden construirse especialmente bien con pilas de combustible de membrana de electrólito polímero. Frecuentemente, las unidades de alimentación de energía compactas pueden llevarse además como unidades portátiles en el sector del ocio, por ejemplo, en el sector del deporte de barcos a motor o en el sector de seguridad crítica, por ejemplo, como unidades de alimentación eléctrica de emergencia, a lugares en los que ha de garantizarse especialmente una potencia eléctrica. Por lo tanto, frecuentemente se pueden configurar unidades compactas que puedan ser llevadas por una persona. Otra aplicación de las unidades de pilas de combustible según la invención consiste en instalarse en un lugar fijo como propulsión de barcos o propulsión auxiliar de barcos. También las unidades de corriente de emergencia se colocan frecuentemente en un lugar fijo.

Según una forma de realización, la pila de combustible de membrana de electrólito polímero trabaja directamente con hidrógeno. En la conciencia de muchos usuarios el hidrógeno entraña un riesgo de seguridad. Especialmente con el oxígeno del aire puede formarse una mezcla de gas detonante inflamable. Para prevenir el peligro para un usuario, se conocen unidades de alimentación de energía compactas, dotadas de al menos un sensor de hidrógeno, frecuentemente incluso con varios sensores de hidrógeno, para detectar a tiempo la fuga de hidrógeno y poder iniciar medidas para contrarrestarla. En este tipo de unidades, los distintos componentes que forman la unidad de alimentación de energía compacta se montan en un marco. Un conocimiento especial consiste en la identificación de lugares apropiados en los que han de colocarse los sensores de hidrógeno. Después de la construcción han de rendirse pruebas a las entidades de supervisión del sector, de que la unidad de alimentación de energía es fiable y segura.

En la figura 9 del documento EP1339120A2 está representada una carcasa con una pila de combustible situada a una distancia entre los distintos elementos, que en el lado de salida tiene un ventilador para el transporte de aire. La carcasa forma un espacio hueco que en parte está relleno por la pila de combustible y que, por lo demás está destinada a la circulación del aire ambiente.

En las figuras 8, 10 y 11 del documento EP0649570B1 están dibujados distanciadores y listones que pueden estar fabricados de plásticos termoconductivos. Los distanciadores y listones han de insertarse entre las distintas capas de las pilas de un transformador de energía electroquímico de varias pilas, para formar un grupo apilado.

Del documento US2005095500A1 se desprende que -como ya se ha expuesto anteriormente- pueden disponerse componentes de pila de combustible individuales en una carcasa. Los espacios huecos formados pueden llenarse mediante un material de relleno metálico. Adicionalmente, en la carcasa pueden disponerse cojines aislantes para la amortiguación. El documento US2003070850A1 da a conocer una idea similar hablando de un material de amortiguación de gran superficie para la absorción de vibraciones que puede estar elaborado como capa individual también de espumas o de elastómeros. Por consiguiente, según el documento US2005211436A1, las espumas pueden usarse también para el aislamiento térmico de componentes seleccionados como, por ejemplo, una fuente de calor adicional en una unidad de alimentación de energía. En líneas generales, se puede resumir que por consideraciones de vibración, de aislamiento térmico y de estabilidad, una unidad de alimentación de energía puede dotarse por capas, por cojines o por espacios huecos, con materiales adicionales como, por ejemplo, cualquier tipo de espuma.

Por lo tanto, existe la demanda de un contenedor portador que no sólo facilite el montaje de los distintos componentes de la unidad de alimentación de energía, sino que también permita prestar mediante pocas verificaciones una prueba de seguridad sin demostraciones extensas adicionales.

Una descripción para proporcionar una unidad de envase para los distintos componentes de un ordenador se conoce por la familia de patentes compuesta, entre otros, por los siguientes miembros de familia: los documentos DE69103014, EP546211B2, JP2003051684A. En esta familia de patentes se propone utilizar un plástico expandido como material de sujeción para distintos componentes de un ordenador como, por ejemplo, el disco duro.

Conociendo la teoría dada a conocer en éstos, según la invención, la solución puede seguir desarrollándose para proporcionar un contenedor portador para una unidad de alimentación de energía compacta.

Según la invención, el objetivo se consigue mediante un contenedor portador según la reivindicación 1. Por la reivindicación 12 se conoce un uso adecuado para un contenedor portador según la invención. El uso del contenedor portador para reducir el peligro figura en la reivindicación 13. Algunas variantes ventajosas figuran en las reivindicaciones subordinadas.

El contenedor portador se compone de distintos componentes. El contenedor portador presenta escotaduras. En las escotaduras pueden colocarse distintos componentes de la unidad de alimentación de energía. Los distintos componentes de la unidad de alimentación de energía pueden situarse en las escotaduras del contenedor portador, por ejemplo por apriete, sin más medidas de fijación. El contenedor portador se compone de las distintas capas de sus componentes. Como material apropiado del contenedor portador se ha acreditado un plástico expandido. Un plástico expandido de este tipo puede ser el polipropileno, el poliuretano o el polietileno. Los componentes de la unidad de alimentación de energía están intercomunicados, por ejemplo, a través de cables, tuberías etc. El contenedor portador ocupa la mayor parte del espacio de la unidad de alimentación de energía. Los componentes de la unidad de alimentación de energía junto a las capas del contenedor portador forman una unidad compacta. La unidad compacta actúa como un dado. La unidad de alimentación de energía es una unidad cuadrada alargada, cuyo medio conformador esencial es el contenedor portador. También son posibles otras fórmulas apropiadas.

El plástico expandido se conoce como material aislante o como espuma. El plástico expandido tiene una baja densidad y un bajo factor de termoconductividad. El plástico expandido es un plástico espumado. El plástico espumado tiene inclusiones y espacios huecos. Las inclusiones pueden ser pequeñas inclusiones de aire. Las inclusiones pueden tener forma esférica o cónica. El plástico expandido es un material aislante ligero, flexible que no puede emplearse como material termoconductivo.

En el contenedor portador está previsto al menos un canal. El canal sirve de canal conductor de reactivos. A través del canal conductor de reactivos, al menos un reactivo de la pila de combustible o del grupo...

1. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) de una unidad de alimentación de energía que puede suministrar energía desde un grupo apilado de pilas de combustible, especialmente desde un grupo apilado de pilas de combustible con pilas de combustible de membrana de electrólito polímero, y que comprende diferentes componentes escalonados entre sí, compuestos por un plástico expandido (2, 3, 102), por ejemplo, de polipropileno, poliuretano o polietileno expandido, con al menos un canal, caracterizado porque el canal (6, 20, 106) es un canal de conducción de reactivos y el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) presenta escotaduras (7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 107, 122, 123, 124, 125, 126, 127), en las que se encuentran distintos componentes sin más medidas de fijación.

2. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según la reivindicación 1, caracterizado porque el reactivo que pasa por el canal (6) es un gas que contiene oxígeno, preferentemente aire ambiente acelerado preferentemente por medios aceleradores (4), especialmente sometido a sobrepresión, y porque el reactivo se conduce al interior del cátodo de las pilas de combustible, especialmente mediante medios de distribución homogénea (21).

3. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de distribución homogénea (21) son almas de conducción que conducen el reactivo que circula, extendiéndose el canal (6) directamente delante de la pila de combustible desde un lado del contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) hasta el lado opuesto del contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102), a deducir un grosor de pared.

4. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) envuelve de forma estanca en unión positiva el grupo apilado de pilas de combustible que se ha de insertar, y porque especialmente el reactivo que se hace pasar por el canal (6, 106) es un gas que contiene hidrógeno.

5. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque componentes (7, 8, 9, 10, 11, 12, 18) incorporados en el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) están dispuestos debajo del canal (6, 20, 106) de tal forma que el hidrógeno que salga pueda difundirse al canal (6, 20, 106), en contra de la fuerza de gravedad, pudiendo evacuarse de forma controlada del contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) en concentración reducida a causa de la corriente de reactivos.

6. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el canal (20) constituye una abertura de salida desenriquecida en reactivos y enriquecida en productos.

7. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el canal (6, 20, 106) presenta una superficie cerrada, encima de la que, bajo una caída de presión inferior a 0,25 bares, preferentemente inferior a 20 mbares, el reactivo se hace pasar por la carcasa (1, 101).

8. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el canal (6, 20, 106) es un canal (6 y 20, 106) dividido en dos, cuya parte (6) desemboca lateralmente, en forma de abanico múltiple, en el lado del cátodo, en pilas de combustible de un grupo apilado de pilas de combustible que cubre componentes que se han de enfriar, tales como un tablero de un controlador de mando, una electrónica de potencia o acumuladores energía de la unidad de alimentación de energía, de tal forma que un reactivo que circula por el canal experimenta un aumento de temperatura para la adaptación de la temperatura del reactivo al nivel de la temperatura de las pilas de combustible, mientras que la otra parte (20) cubre componentes (7, 8, 9, 10, 11, 12, 18) que llevan hidrógeno, para que mediante el educto de la pila de combustible sea posible una reducción del peligro por la reducción de la concentración de cantidades residuales de hidrógeno.

9. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) se compone de al menos dos capas (2, 3, 102) que, estando enganchadas entre ellas, forman un bloque preferentemente cuadrangular , estando estructurada cada capa (2, 3, 102) con varios escalones y en imagen invertida con respecto a los escalones de la capa correspondiente, especialmente para ofrecer una capa inferior para un sensor de presión de hidrógeno (8) para una válvula de aislamiento de hidrógeno (9), para una válvula de reducción de presión de hidrógeno (11), para una tubería de hidrógeno (12) y para componentes eléctricos y electrónicos (13, 14, 15, 16, 17, 19), y ofrecer una capa central para una sección de un grupo apilado de pilas de combustible (7, 107), y para ofrecer una capa superior para un conducto de suministro (6, 106) de reactivos.

10. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para transportar el aire, en el lado de salida se encuentra un ventilador (4, 104) en la zona del extremo del contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) que conduce uno de los eductos, en concreto el aire, de forma aspirante a través del grupo apilado de pilas de combustible.

11. Contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un sensor de concentración de hidrógeno se encuentra, en el lado de salida de corriente, detrás del grupo apilado de pilas de combustible en el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102), estando sujeto por éste en la corriente de aire de escape enriquecida con productos.

12. Uso de un contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102), especialmente según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que están incorporados componentes de un sistema de pilas de combustible (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 107, 122, 123, 124, 125, 126, 127), para formar una unidad de alimentación de energía sobre la base de pilas de combustible, presentando el contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102) que preferentemente está encerrado por una envoltura (1, 101) metálica o de plástico una forma tal que puede colocarse por fijación mecánica en una carcasa estandarizada, como por ejemplo un inserto de rack de 19'', para formar allí una unidad de alimentación de energía en el sector móvil, como por ejemplo el sector de las embarcaciones deportivas o el sector de relevancia de seguridad, como por ejemplo grupos electrógenos de emergencia, por ejemplo para estaciones terrestres de móviles, estaciones base de telefonía móvil.

13. Procedimiento para reducir el peligro de una unidad de alimentación de energía (1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) que trabaja con hidrógeno, caracterizado porque se pone a disposición un contenedor portador (1, 2, 3, 101, 102), especialmente compuesto de un plástico expandido como el polipropileno, según las reivindicaciones 1 a 11, que recibe componentes multicapas de la unidad de alimentación de energía (1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) que se insertan al menos en parte entre las capas (2, 3, 102) sin medios de arriostramiento o de atornilladura, y que al mismo tiempo forma al menos un canal (6, 20, 106) de superficie cerrada con una caída de presión inferior a 0,25 bares, preferentemente inferior a 20 mbares, que para la conducción de al menos un reactivo de una pila de combustible de la unidad de alimentación de energía (1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) cubre, de forma encerrada y separada del aire ambiente, componentes (7, 8, 9, 10, 11, 12, 18) que llevan hidrógeno, de forma que el hidrógeno difundido se hace salir al aire ambiente en concentración reducida y de forma controlada en el lado de salida, en una corriente de eductos (20) restante, junto a los productos.