CONTROL DE LA ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE DE UN SISTEMA DE CÉLULA DE COMBUSTIBLE.

Procedimiento para el funcionamiento de un sistema de célula de combustible que comprende las siguientes etapas:

control del caudal de combustible en el sistema de célula de combustible, emisión de una señal si el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de combustible del sistema de célula de combustible

Campo de la invención

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para el control de la alimentación de combustible de un sistema de célula de combustible y para la protección del sistema de la célula de combustible 5 contra averías o destrucción completa cuando el sistema de la célula de combustible no recibe alimentación de combustible o lo recibe en cantidad demasiado reducida.

Estado de la técnica

Al contrario que en los motores de combustión interna, las células de combustible se averían incluso después de un tiempo reducido cuando se produce una deficiencia en la alimentación de combustible a la 10 célula de combustible y ésta no es parada en el momento oportuno. Las causas de ello se encuentran en los procesos específicos de tipo electroquímico de las células de combustible: en el ánodo de una célula de combustible tiene lugar continuamente una reacción de oxidación. Mientras se suministre el combustible suficiente, éste será oxidado. No obstante, en caso de alimentación insuficiente de combustible, la célula de combustible o células individuales o zonas de células son sometidas a una alimentación insuficiente. En estas zonas con alimentación 15 insuficiente tiene lugar, en este caso, otra reacción de oxidación: según las circunstancias existentes se destruyen de forma oxidante materiales de la célula (por ejemplo, catalizadores o placas bipolares) y/o tiene lugar la electrólisis del agua existente. En casi todos los casos ello conduce a daños en las células de combustible, que o bien resultan irreparables o bien pueden ser reparados solamente con una complicación excesiva.

La alimentación deficiente de combustible puede producirse como resultado de averías, defectos 20 y fallos de funcionamiento de diferentes tipos. Son causas típicas, por ejemplo, las fugas en las conducciones de combustible, depósitos de combustible vacíos, bombas de alimentación averiadas, sensores defectuosos, evaluación defectuosa de las necesidades momentáneas de combustible. Por lo tanto, incluso pequeños fallos o desviaciones funcionales de componentes individuales, que por si mismos son casi insignificantes, pueden conducir a la destrucción de los componentes más costosos del sistema en su conjunto. 25

Un defecto de alimentación de combustible puede producirse también durante el funcionamiento normal, por ejemplo, cuando la reserva de combustible del depósito de alimentación de combustible se está acabando. Dado que por razones de costes, de seguridad y de tipo ecológico es deseable que un depósito o cartucho contenedor sea vaciado por completo antes de su eliminación o nuevo llenado, lo anteriormente indicado es un peligro latente en sistemas en los que se alimenta la célula de combustible con un depósito recambiable. En la 30 práctica normalmente el depósito recambiable no se vacía totalmente, puesto que en las células de combustible se producirían averías incluso unos pocos segundos después del vaciado completo del depósito. Aunque estos depósitos recambiables estén dotados en parte con un dispositivo de medición del estado de llenado, el control permanente del estado de llenado de un depósito o cartucho recambiable (frecuentemente incorporado en un alojamiento para el cartucho) no resulta razonable para el usuario. 35

El documento EP 1306919 da a conocer un dispositivo de control para efectuar el control de la reserva de combustible en un depósito de combustible que corresponde al estado de la técnica.

Descripción de la invención

Teniendo en cuenta los problemas anteriormente indicados, es por lo tanto el objetivo de la presente invención efectuar la protección de los sistemas de célula de combustible contra averías producidas por 40 deficiencias de alimentación de combustible.

Este objetivo se consigue mediante el procedimiento de la invención definido en la reivindicación 1, así como con el dispositivo de control definido en la reivindicación 8. La solución de la invención se implementa además según el sistema de célula de combustible indicado en la reivindicación 11.

El procedimiento según la invención para el funcionamiento de un sistema de célula de 45 combustible comprende las siguientes etapas: control del caudal de combustible en el sistema de célula de combustible; emisión de una señal cuando el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de combustible del sistema de célula de combustible.

De acuerdo con la invención se comprueba, mediante el control del suministro de combustible, si se debe tener en cuenta en un futuro inmediato o un futuro previsible una deficiencia de alimentación a la célula de 50 combustible. Esta deficiencia de alimentación se manifiesta porque el caudal de combustible en la conducción hacia

el sistema disminuye o desaparece por completo, por lo que existe todavía tiempo suficiente para llevar al sistema o bien a sus componentes más sensibles a una condición de funcionamiento segura. La señal facilitada puede consistir, por ejemplo, en una señal acústica o de tipo óptico que requiere que el usuario lleve a cabo las medidas necesarias. El control puede tener lugar directamente en la conducción de combustible, por ejemplo, con utilización de un caudalímetro. 5

No obstante, no es indispensable que se mida de modo absoluto el caudal de la corriente de combustible. Por el contrario, los sensores pueden estar construidos de manera tal que en situación normal se encuentren “mudos” (no facilitan señal alguna) y solamente facilitan señal cuando el caudal desciende por debajo de un valor predeterminado (situación de excepción). El caso inverso o variantes son evidentemente también posibles: que los sensores faciliten una señal en estado normal y, por lo tanto, dejen de facilitarla en estado de excepción, o 10 que los sensores en estado normal faciliten una primera señal y en estado de excepción una segunda señal diferente de aquella.

Solamente en los casos más simples las cantidades necesarias de flujo son predeterminadas de forma invariable. De modo preferente, estos valores son ajustados de manera continua, mediante una unidad de control del sistema de célula de combustible, al consumo actual de combustible del sistema de célula de 15 combustible.

La señal puede ser una señal de aviso acústica, óptica o de otro tipo, que es facilitada, por ejemplo, directamente mediante el sensor (o sensores) y que indique al usuario del sistema que se deben tomar medidas para asegurar la alimentación de combustible del sistema y/o llevar el sistema a una situación de funcionamiento segura, por ejemplo, por paro de la célula de combustible. 20

No obstante, la señal puede ser también una señal eléctrica o electromagnética (entre otras) que será facilitada al sistema de la célula de combustible, de manera que se pueden iniciar automáticamente medidas de prevención, por ejemplo, llevar al sistema de la célula de combustible a un estado funcional seguro. La señal puede ser también facilitada a una unidad de control externa para el sistema de célula de combustible o a una unidad de control del sistema de célula de combustible, de manera que la unidad de control inicia la ejecución de las medidas 25 necesarias.

La comunicación entre el sensor o sensores y la unidad de control puede tener lugar en ambas direcciones, de manera que la unidad de control puede adecuar los valores teóricos de los sensores de manera dinámica a las condiciones de funcionamiento del sistema de célula de combustible y/o puede leer de manera permanente los valores reales de medición del sensor (o sensores) o realizar consultas en momentos de tiempo 30 determinados.

Las medidas de prevención para la protección del sistema de célula de combustible contra averías cuando el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de combustible de la célula de combustible pueden ser llevadas a cabo después de la señal de aviso correspondiente por parte de una persona de servicio/usuario del sistema. No obstante, tal como ya se ha explicado, estas medidas de prevención pueden ser 35 llevadas a cabo en una realización preferente de la invención de manera automática después de facilitar la señal correspondiente: así, por ejemplo, la señal puede producir automáticamente la desconexión del sistema o puede ser facilitada a una unidad de control que lleva... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de un sistema de célula de combustible que comprende las siguientes etapas:

control del caudal de combustible en el sistema de célula de combustible,

emisión de una señal si el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de 5 combustible del sistema de célula de combustible.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, con la etapa adicional de:

puesta en marcha de medidas de prevención para la protección del sistema de célula de combustible contra averías si el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de combustible del sistema de célula de combustible. 10

3. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el control del caudal de combustible comprende la determinación del caudal de combustible.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el control comprende la emisión de una señal de medición a intervalos de tiempo predeterminados o sobre demanda.

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la puesta en marcha de 15 medidas de prevención comprende la conmutación del sistema de célula de combustible para pasar a una situación de funcionamiento seguro.

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la puesta en marcha de medidas de prevención comprende la conmutación de la alimentación de combustible a un dispositivo alternativo de alimentación de combustible. 20

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se provoca la entrada de una corriente de combustible en el sistema de célula de combustible mediante la generación de una depresión en el sistema de célula de combustible.

8. Dispositivo de control para un dispositivo de alimentación de combustible de un sistema de célula de combustible, que comprende: 25

un sensor (4) para controlar el caudal de combustible en el sistema de célula de combustible y para generar una señal si el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de combustible del sistema de célula de combustible.

9. Dispositivo de control, según la reivindicación 8, que comprende además:

un dispositivo de control (8) para recibir la señal del sensor (4) y para poner en marcha medidas 30 de prevención para proteger contra averías el sistema de célula de combustible, si el caudal de combustible no es suficiente para la alimentación de combustible del sistema de célula de combustible.

10. Dispositivo de control, según la reivindicación 8 ó 9, en el que el sensor (4) comprende un medidor de caudal o caudalímetro para el control del caudal de combustible en el sistema de célula de combustible.

11. Sistema de célula de combustible que comprende un dispositivo de control según una de las 35 reivindicaciones 8 a 10.

12. Sistema de célula de combustible, según la reivindicación 11, que está constituido de forma tal que puede ser alimentado con combustible mediante un depósito de combustible recambiable.

13. Sistema de célula de combustible, según la reivindicación 11 ó 12, que comprende además:

un dispositivo (20) para la generación de una depresión en el sistema de célula de combustible. 40