Una composición que comprende: un líquido portador, un dispersante y un hidruro químico,

caracterizada porque el dispersante comprende un triglicérido.

ALMACENAMIENTO, GENERACiÓN Y USO DE HIDRÓGENO

Esta invención está relacionada con el almacenamiento, generación, y uso del hidrógeno.

Descripción

Las tecnologías tradicionales de almacenamiento de hidrógeno incluyen gas de hidrógeno comprimido embotellado e hidrógeno líquido embotellado. El uso de dichas tecnologías ha estado limitado debido a los peligros en su almacenamiento, manejo y transporte. El hidrógeno en forma de gas o de líquido criogénico ha demostrado inestabilidad y alta combustibilidad en su almacenamiento o transporte.

El hidrógeno también se ha incorporado en hidruros metálicos desde los cuales el hidrógeno se puede liberar aplicando agua. La Patente U.S. número 4.155.712, publicada el 22 de mayo de 1979, de Walter G. Taschek, divulga un generador de hidrógeno en el que el vapor de agua es combinado con un hidruro metálico, preferiblemente hidruro cálcico (CaH2) o hidruro de litio aluminio (LiAIH4) , para liberar el hidrógeno (H2) almacenado en el hidruro. La Patente U.S. número 4, 261 , 955, publicada el14 de abril de 1981, de Cornelius E. Bailey Jr. et al, describe cómo un hidruro metálico, tal como hidruro cálcico, se somete a vapor de agua para generar, esencialmente, hidrógeno puro.

Los equipos generadores de potencia más comunes alimentados por hidrógeno incluyen pilas de combustible y motores de combustión interna, entre otros.

Al mezclar un hidruro metálico ligero, como el hidruro de litio, y un reactivo como el agua para producir hidrógeno también se obtiene, como producto secundario, un hidróxido del metal elemental (hidróxido de litio) . Aunque en este proceso la generación de hidrógeno pueda tener lugar de forma continua, el producto secundario, es decir el hidróxido de litio, se acumula hasta ser eliminado.

La publicación "Hydrogen Transmission/storage with Metal Hydride-Organic Slurr y and Advanced Chemical Hydride/hydrogen for PEMFC VehicleS', Andrew W McClaine et al, Proc. 2000 U.S. DOE Hydrogen Prog.Rev., divulga una composición en forma de suspensión que comprende hidróxido de litio disperso en un aceite mineral ligero como líquido portador.

En un aspecto, la invención describe una composición que comprende: un liquido portador, un dispersante y un hidruro químico, caracterizado porque el dispersante comprende un triglicérido.

Las implementaciones del invento pueden incluir una o más de las siguientes características. El hidruro químico tiene una concentración de al menos 40% en peso de la composición. En algunos ejemplos, el hidruro químico tiene una concentración de menos del 75% en peso de la composición, por ejemplo, del 61 %. En otros ejemplos, el hidruro químico tiene una concentración de más del 90%. El líquido portador incluye un líquido orgánico. El líquido orgánico incluye un aceite mineral, por ejemplo un aceite mineral ligero. El líquido portador incluye un hidrocarburo. El hidrocarburo incluye un alcano. El alcano se selecciona entre un grupo de pentano y hexano. La composición se encuentra en la forma de suspensión. El líquido portador tiene una viscosidad en el intervalo comprendido desde aproximadamente 32 segundos Universales Saybolt (S.U.s.) a temperatura y presión estándar (STP) hasta aproximadamente 100 S.U.s., pero preferiblemente entre 42 S.U.s. y 59 S.U.s. El líquido portador presenta un punto de inflamación en el intervalo entre 1 ooDC y 350DC, y preferiblemente entre 154DC y 177QC.

El hidruro químico incluye un hidruro de metal ligero. El hidruro de metal ligero se selecciona entre un grupo formado por hidruro de litio, borohidruro de litio, hidruro de litio y aluminio, hidruro de sodio, borohidruro de sodio, hidruro de sodio y aluminio, hidruro de magnesio e hidruro de calcio. El hidruro químico incluye hidruro de litio.

El triglicérido incluye un triglicérido de ácido oleico. El triglicérido incluye trioleína. El hidruro químico incluye hidruro de magnesio.

En general, en otro aspecto, la invención describe un método que comprende la mezcla de un hidruro químico con una mezcla de un líquido portador y de un triglicérido, después de la cual la mezcla resultante se muele asimismo para formar una suspensión estable.

En general, en otro aspecto, la invención describe un aparato que comprende: un depósito que contiene una composición según lo definido anteriormente, y un mecanismo configurado para introducir un reactivo en las diferentes porciones seleccionadas de la composición y llevar a cabo las reacciones de generación de hidrógeno en distintos lugares del depósito.

Las implementaciones del aparato pueden incluir una o más de las siguientes características. El depÓSito incluye un bote. El depósito incluye cámaras que contienen la composición. El mecanismo incluye conductos que tienen extremos de suministro abiertos dispuestos para verter el reactivo en las diferentes porciones seleccionadas de la composición. Los conductos están dispuestos en paralelo. Los extremos están localizados a distancias diferentes a lo largo de un eje del depósito. El mecanismo está configurado para ser móvil en relación con la composición contenida en el depósito. Los conductos comprenden agujas. El mecanismo incluye un sistema de válvula que controla la introducción del reactivo a las distintas porciones. El depósito incluye una salida para el hidrógeno generado en la reacción.

En general, en otro aspecto, la invención describe un conjunto de generación de combustible de hidrógeno caracterizado por comprender: un depósito que contiene una composición en forma de suspensión según lo definido anteriormente; un depósito que contiene agua; un reactor de hidruros comunicado con el depósito de la suspensión y el depósito de agua, adaptado para recibir la suspensión y el agua desde sus respectivos depósitos, y mezclar la suspensión y el agua para producir la liberación del hidrógeno desde la suspensión; un tanque para recibir el hidrógeno y el subproducto hidróxido del reactor, y para facilitar la separación entre el hidrógeno y el hidróxido secundario; un intercambiador de calor que recibe el hidrógeno desde dicho tanque y que está adaptado para condensar agua desde el hidrógeno; un separador gas-líquido que recibe el hidrógeno y el agua desde dicho intercambiador de calor y que está adaptado para separar el agua del hidrógeno y para dispensar el hidrógeno seco; un conducto para transportar el agua desde dicho separador hasta el depósito de agua antes mencionado; y un conducto para transportar el hidrógeno seco a un mecanismo productor de energía alimentado por hidrógeno.

Las implementaciones del conjunto de generación de combustible de hidrógeno pueden incluir una o más de las siguientes características. El reactor incluye un alojamiento tubular y un mezclador para mezclar la suspensión y el agua. El tanque está provisto de una salida que permite que el gas de hidrógeno fluya desde el tanque, y de una porción inferior que recibe el hidróxido secundario. El mecanismo productor de energla incluye la selección entre una pila de combustible, un motor de combustión interna, y un motor de combustión externa. También hay medios de conducción para transportar agua condensada desde dicha pila de combustible hasta el depósito de agua mencionado. El sistema de producción de energía incluye la selección entre el motor de combustión interna y el motor de combustión externa, incluyendo además el conjunto un condensador que condensa el vapor de agua procedente de dicho motor, estando dicho condensador comunicado con medios para transportar el agua desde dicho condensador hasta el depósito de agua mencionado.

En general, en otro aspecto, la invención incluye un método para generar combustible de hidrógeno para un mecanismo productor de energía alimentado por hidrógeno, que comprende los pasos de: proporcionar una composición como la definida anteriormente en forma de suspensión; mezclar dicha suspensión con agua para producir la liberación de hidrógeno desde la suspensión; eliminar el vapor de agua desde el hidrógeno liberado de la suspensión para proporcionar hidrógeno seco; y transportar el hidrógeno seco hasta el mecanismo alimentado por hidrógeno para la producción de energía.

Las implementaciones del método para generar combustible de hidrógeno pueden incluir una o más de las siguientes características. El líquido portador orgánico incluye un aceite mineral ligero. La mezcla de dicha suspensión y de dicha agua es llevada a cabo con un barreno. El agua retirada del hidrógeno... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende: un líquido portador, un dispersante y un hidruro químico, caracterizada porque el dispersante comprende un triglicérido.

2. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el hidruro químico tiene una concentración de al menos 40% en peso de la composición.

3. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el hidruro químico tiene una concentración de menos del 75% en peso de la composición.

4. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el hidruro químicone una concentración aproximada de 61 % en peso de la composición.

5. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el hidruro químico tiene una concentración de más del 90% en peso de la composición.

6. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el líquido portador comprende un líquido orgánico.

7. Una composición según la reivindicación 6, caracterizada porque el líquido orgánico comprende un aceite mineral.

8. Una composición según la reivindicación 6, caracterizada porque el líquido orgánico comprende un aceite mineral ligero.

9. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el líquido portador comprende un hidrocarburo.

10. Una composición según la reivindicación 9, caracterizada porque el hidrocarburo comprende un alcano.

11. Una composición según la reivindicación 10, caracterizada porque el alcano comprende un pentano o hexano.

12. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque está en la forma de suspensión.

13. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el líquido portador tiene una viscosidad a una temperatura y presión estándar (STP) en el intervalo comprendido entre 32 segundos Universales Saybolt (S.U.s.) y 100 S.U.s., y preferiblemente en el intervalo entre 42 S.U.s. y 59 S.U.s.

14. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el líquido portador presenta un punto de inflamación en el rango aproximado de entre 100·C y 350·C, y preferiblemente en el intervalo de 154"C a 177·C.

15. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el hidruro químico comprende un hidruro de metal ligero.

16. Una composición según la reivindicación 15, caracterizada porque el hidruro de metal ligero se selecciona entre hidruro de litio, borohidruro de litio, hidruro de litio y aluminio, hidruro de sodio, borohidruro de sodio, hidruro de sodio y aluminio, hidruro de magnesio e hidruro de calcio.

17. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispersante es un triglicérido.

18. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el triglicérido comprende un triglicérido del ácido oleico.

19. Una composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el triglicérido comprende trioleína.

20. Un método que comprende la mezcla de un hidruro químico con una mezcla de un líquido portador y un triglicérido, después de la cual la mezcla resultante es adicionalmente molida para formar una suspensión estable.

21. Aparato que comprende: un depósito que contiene cualquiera de las composiciones descritas en las reivindicaciones de la 1 a la 19; y un mecanismo configurado para introducir un reactivo en las diferentes

porciones seleccionadas de la composición y llevar a cabo las reacciones de generación de hidrógeno en distintos lugares dentro del depósito.

22. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el depósito comprende un bote.

23. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el depósito incluye cámaras que contienen dicha composición .

24. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el mecanismo comprende conductos que tienen abiertos los extremos de entrega para verter el reactivo en las diferentes porciones seleccionadas de la composición.

25. Un aparato según la reivindicación 24, caracterizado porque los conductos están dispuestos en paralelo.

26. Un aparato según la reivindicación 24, caracterizado porque los conductos están localizados a distancias diferentes a lo largo de un eje del depósito.

27. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el mecanismo está configurado para ser móvil en relación con la composición contenida en el depósito.

28. Un aparato según la reivindicación 24, caracterizado porque los conductos comprenden agujas.

29. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el mecanismo incluye un sistema de válvula que controla la introducción del reactivo a las distintas porciones.

30. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el depósito incluye una salida para el hidrógeno generado en la reacción.

31. Un aparato según la reivindicación 21, caracterizado porque el reactivo comprende agua.

32. Un conjunto de generación de combustible de hidrógeno caracterizado porque comprende: un depósito que contiene una composición según lo indicado en las reivindicaciones de la 1 a la 11 o de la 13 a la 19 en forma de suspensión; un depósito que contiene agua; un reactor de hidruros comunicado con los depósitos de la suspensión y del agua, adaptado para recibir la suspensión y el agua desde sus respectivos depósitos, y mezclar la suspensión yel agua para producir la liberación del hidrógeno desde la suspensión; un tanque que recoge el hidrógeno y el subproducto hidróxido del reactor, y facilita la separación entre el hidrógeno y el hidróxido secundario; un intercambiador de calor que recibe el hidrógeno desde dicho tanque y que está adaptado para condensar agua desde el hidrógeno; un separador gas-líquido que recibe el hidrógeno y el agua desde dicho intercambiador de calor y que está adaptado para separar el agua del hidrógeno y para dispensar el hidrógeno seco; un conducto para transportar el agua desde dicho separador hasta el depósito de agua antes mencionado, y un conducto para transportar el hidrógeno seco a un mecanismo productor de energía alimentado por hidrógeno.

33. Un conjunto según la reivindicación 32, caracterizado porque dicho reactor comprende un alojamiento tubular y un mezclador para mezclar la suspensión y el agua.

34. Un conjunto según la reivindicación 32, caracterizado porque dicho tanque está provisto de una salida que permite que el gas de hidrógeno fluya desde el tanque, y de un fondo que recibe el hidróxido secundario.

35. Un conjunto según la reivindicación 32, caracterizado porque comprende el mecanismo productor de energía.

36. Un conjunto según la reivindicación 35, caracterizado porque el mecanismo productor de energía comprende una pila de combustible y un motor de combustión interna o un motor de combustión externa.

37. Un conjunto según la reivindicación 35, donde el mecanismo productor de energía comprende una pila de combustible, caracterizado porque el conjunto comprende medios de conducción para transportar agua condensada desde dicha pila de combustible hasta dicho depósito de agua.

38. Un conjunto según la reivindicación 35, donde el mecanismo productor de energía comprende un motor de combustión interna o un motor de combustión externa, caracterizado porque el conjunto comprende un condensador que condensa el vapor de agua procedente de dicho motor, estando dicho condensador comunicado con medios que transporten el agua desde dicho condensador hasta dicho depósito de agua.

39. Un método para generar combustible de hidrógeno, para un mecanismo productor de energía alimentado por hidrógeno, que comprenda los pasos de: proporcionar una composición según las reivindicaciones de la 1 a la 11 o de la 13 a la 19 en la forma de suspensión; mezclar dicha suspensión con agua para producir la liberación de hidrógeno desde la suspensión; eliminar el vapor de agua desde el hidrógeno liberado de la

suspensión, para proporcionar hidrógeno seco; y transportar el hidrógeno seco hasta el mecanismo alimentado por hidrógeno para la producción de energía.

40. Un método según la reivindicación 39, donde el paso de mezcla es llevado a cabo por un barreno.

41 . Un método según la reivindicación 39, donde el paso de mezcla es llevado a cabo con un mezclador de ultrasonidos.

42. Un método según la reivindicación 39, que comprende el paso adicional de hacer fluir el agua retirada del hidrógeno de vuelta a la fuente de agua empleada para su mezcla con la suspensión.

43. Un método según la reivindicación 39, donde el mecanismo alimentado por hidrógeno comprende una pila de combustible, comprendiendo dicho método el paso adicional de hacer fluir el agua condensada de la pila de combustible de vuelta a la fuente de agua empleada para su mezcla con la suspensión.