Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas.

El objeto principal del generador rotativo es la producción de hidrógeno. Consta fundamentalmente de dos elementos principales además de los elementos mecánicos auxiliares: un rótor y un estátor. Las células piezoeléctricas se encuentran alojadas dentro de las hendiduras laterales del rótor. Es un dispositivo capaz de someter de forma cíclica a diferentes estados de presión a las células piezoeléctricas con el fin de realizar la disociación de la molécula de agua, u otros compuestos que contengan hidrógeno, en sus componentes. El ciclo transcurre durante el espacio de tiempo que necesita una de las hendiduras laterales del rótor en completar una vuelta completa

Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas.

Campo de aplicación industrial

Este generador está pensado, básicamente, para la producción de hidrógeno. Se trata de un aparato que resuelve de manera satisfactoria la separación física del hidrógeno contenido en compuestos como vapor de agua u otros compuestos que contengan hidrógeno, tales como alcohol, hidrocarburos, etc.

Estado de la técnica anterior

Los antecedentes de dispositivos o generadores de hidrógeno por disociación, hacen referencia a máquinas o conjunto de elementos que producen hidrógeno a una cierta velocidad y siempre como si de un proceso continuo se tratase. Los electrolizadores, de vapor de agua en general, están basados en la reversibilidad de los procesos de pilas de combustible. Por tanto de forma teórica existen tantos tipos diferentes de electrolizadores de fase vapor como conceptos de pilas de combustible, que utilizan hidrógeno como combustible. Nuestro Generador rotativo es un dispositivo que genera hidrógeno de forma cíclica, es decir recorriendo físicamente ciclos de generación. Por tanto no está basado en los conceptos existentes actualmente de electrolizadores del vapor de agua. La patente internacional PCT WO2005/017232 describe un sistema de producción de energía que utiliza células que producen hidrógeno para así mejorar la reacción que genera la energía, pero no se trata realmente de un generador de hidrógeno. La patente americana US2007/0151865 de un aparato electrolizador y método para la producción de hidrógeno es quizá e invento más cercano a nuestro generador rotativo. Utiliza un rotor que hace de ánodo y un estator que hace de cátodo, separados por una membrana, formando dos sub-cámaras electrolíticas. El electrolizador incluye una pila de células que son alimentadas por un generador de corriente continua y el hidrógeno se evacua mediante tubos de salida. El aparato trabaja a alta presión.

Explicación de la invención

Se trata de un dispositivo que somete a las células piezoeléctricas a diferentes estados de presión, con el fin de realizar la disociación o división de la molécula del compuesto de que se trate: vapor de agua, si es el caso, en sus componentes de hidrógeno y oxígeno, o hidrógeno y el resto de los otros componentes distintos del hidrógeno, en caso de otros compuestos.

Para facilitar la comprensión del invento, vamos a referirnos generalmente a vapor de agua, aunque como hemos dicho este generador puede aplicarse a otros compuestos que contengan hidrógeno, tales como alcoholes, hidrocarburos, etc.

Se basa en células piezoeléctricas compuestas por una placa conductora eléctrica, una placa de cristal piezoeléctrico y una placa de material aislante, todas ellas envueltas en un material capaz de retener el oxígeno atómico. Ver la patente sobre células piezoeléctricas para disociación de vapor de agua, solicitada también por PROINTEC con esta misma fecha.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 representa una perspectiva del rotor del generador y la figura 2 un alzado del mismo. Análogamente la figura 3 muestra una perspectiva del estator y la figura 4 su alzado. La figura 5a y la 5b representan las 2 perspectivas de los topes que se montan en los extremos del rotor, pudiéndose observar en la figura 9 como queda el conjunto finalmente. En la perspectiva representada en la figura 6 se aprecia un agujero que se practica en la base de la hendidura lateral del rotor y que comunica el cilindro hueco del eje con las hendiduras laterales. La figura 7 muestra una de las formas posibles de instalar las células piezoeléctricas dentro del rotor. La figura 8 muestra una vista en alzado de cómo encaja el rotor en el interior del estator.

Exposición detallada de un modo de realización

El Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas para la disociación de vapor de agua u otros compuestos, es un dispositivo que consta fundamentalmente de dos elementos principales, además de los elementos mecánicos auxiliares.

El primer elemento principal es el rotor o elemento que gira y el segundo elemento es el estator o elemento estático. Lo importante en este dispositivo es que exista un movimiento relativo entre ambas partes, por tanto en su funcionamiento no interviene de forma esencial cual es la parte que gira y cual es la que permanece estática.

El rotor, (1) en las figuras 1 y 2, consiste en una especie de tubo de paredes de gran espesor y una parte hueca (3) en el eje, de pequeño diámetro. En las paredes exteriores del rotor se han practicado unas grandes hendiduras (2) en forma de prisma cuadrangular paralelamente al eje del tubo. Estas hendiduras sirven para el alojamiento de las células piezoeléctricas, (9) según se aprecia en la figura 7. El fondo de las hendiduras tiene practicados unos orificios, (8) en la figura 6, que comunican con la parte libre del rotor que no tiene material. Estos orificios van a permitir que el vapor de agua que circule por el interior del rotor pueda salir hacia las hendiduras para así envolver a las células piezo-eléctricas.

El estator, (4) en las figuras 3 y 4, también tiene una forma geométrica de tubo de gran espesor. La forma del estator es tal que permite que el rotor encaje de forma exacta, permitiendo únicamente una pequeña tolerancia tal que posibilite el giro en su interior. En la pared interior del estator se han practicado unas hendiduras en forma de prisma cuadrangular (5) paralelamente al eje del estator. La función de estas hendiduras es la de permitir la evacuación del hidrógeno y el oxígeno generado en las células piezoeléctricas que están alojadas en el rotor. Esta evacuación se lleva a cabo cuando las células se alinean con estas hendiduras gracias al movimiento rotativo del rotor o del estator. En la figura 8 se puede ver, en alzado, el montaje del rotor en el interior del estator.

El gas que esté alojado en la hendidura del estator y que tiene como misión la evacuación del hidrógeno, ha de estar sometido a una presión inferior pero parecida a la presión del vapor de agua que exista dentro del rotor. Sin embargo el gas que esté alojado en la hendidura del estator que tiene como misión servir de evacuación al oxígeno debe de estar sometida a una presión muy inferior a la presión del vapor de agua que esté alojado en el rotor.

El Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas necesita de otros elementos mecánicos auxiliares como topes, (6) en las figuras 5a y 5b, que impidan que el vapor de agua se escape de las hendiduras practicadas en las paredes externas del rotor. Los topes también tienen practicadas aperturas (7) en su eje, que coincidirán con las del rotor (3), las cuales permiten que el vapor de agua entre al interior del rotor. El montaje del rotor con sus topes en los extremos puede apreciarse en la figura 9.

En una forma de realización el rotor es de aluminio, con unas dimensiones de 1 metro de diámetro por 3 metros de largo. El tubo tiene un espesor de pared de cuarenta y cinco centímetros. Por tanto la parte hueca del tubo (3) tiene un diámetro de diez centímetros. Repartidas de forma equidistante se realizan cuatro hendiduras (2) en las paredes laterales exteriores del rotor. Las hendiduras hechas en la pared lateral del rotor son cuadrangulares, de dimensiones sesenta centímetros de ancho (medidas en el perímetro exterior), y veinte centímetros de profundidad. La hendidura se prolonga por los tres metros de largo del rotor. En la base de la hendidura se practica un agujero corrido (8) de cinco centímetros de profundidad por cinco centímetros ancho. Este agujero también se prolonga de forma paralela al eje durante toda la longitud del rotor y comunica el cilindro hueco del eje del rotor con las hendiduras laterales. El estator (4) se puede realizar a partir de un tubo de dos metros de diámetro exterior por un metro de diámetro interior. La longitud del cilindro es también de tres metros. Las hendiduras (5) hechas en la pared interior del estator son tres y están dispuestas de forma que dos de ellas están cerca la una de la otra mientras que la tercera se encuentra mas alejada pero equidistante de las otras dos. Estas hendiduras, en este modo de realización tienen un ancho de setenta centímetros, veinte centímetros de profundidad y se prolongan de forma paralela al eje a lo lardo de los tres metros de largo que tiene el estator. El estator también puede realizarse en aluminio.

El Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas funciona de forma cíclica....

1. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas formado por un rotor y un estator, con dos cámaras diferentes en el rotor y en el estator, conteniendo células que producen la descomposición de las moléculas del vapor de agua o compuesto conteniendo hidrógeno, caracterizado por un grupo de células piezoeléctricas formadas por una placa conductora eléctrica, una placa de cristal piezoeléctrico y una placa de material aislante, todas ellas envueltas en un material capaz de retener el oxígeno atómico.

2. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según la reivindicación 1, caracterizado porque el rotor consiste en un tubo de paredes de gran espesor, con una parte central hueca de pequeño diámetro, el cual tiene unas grandes hendiduras practicadas en las paredes exteriores, paralelas a su eje, con forma de prisma cuadrangular.

3. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según la reivindicación 2, caracterizado por unas células piezoeléctricas que van situadas en las hendiduras existentes en la parte exterior del rotor.

4. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según la reivindicación 2, caracterizado porque las hendiduras del rotor tienen practicados unos orificios que comunican con la parte libre del rotor que no tiene material.

5. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según la reivindicación 1, caracterizado porque el estator consiste en un tubo de gran espesor que encaja con el rotor de forma exacta, permitiendo una pequeña tolerancia tal que posibilite el giro de uno dentro del otro, el cual tiene unas hendiduras practicadas paralelamente a su eje, las cuales tienen forma de prisma cuadrangular.

6. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según la reivindicación 1, caracterizado por unos topes colocados al final de cada extremo del conjunto rotor-estator, los cuales tienen unas aperturas en su eje, coincidiendo con la parte central hueca del rotor.

7. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las células piezoeléctricas se ionizan por la presión ejercida por vapor, no necesitando una fuente de alimentación externa.

8. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por su funcionamiento cíclico.

9. Generador rotativo de hidrógeno basado en células piezoeléctricas, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por pasar por diferentes estados de presión.