Depósito de almacenamiento de hidrógeno.

Depósito de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico,

del tipo que comprende un recipiente (4) para contener hidrógeno, e hidruro metálico dispuesto en el interior del recipiente, caracterizado porque comprende al menos un cuerpo (6) sólido formado por un material compactado que comprende hidruro metálico y una matriz.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/052252.

Solicitante: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (C.N.R.S.).

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 3, RUE MICHEL-ANGE 75016 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: DE RANGO,Patricia, CHAISE,Albin, FRUCHART,Daniel, MARTY,Philippe, MIRAGLIA,Salvatore.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F17C1/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F17 ALMACENAMIENTO O DISTRIBUCION DE GASES O LIQUIDOS.F17C RECIPIENTES PARA CONTENER O ALMACENAR GASES COMPRIMIDOS, LICUADOS O SOLIDIFICADOS; GASOMETROS DE CAPACIDAD FIJA; LLENADO O DESCARGA DE RECIPIENTES CON GASES COMPRIMIDOS, LICUADOS O SOLIDIFICADOS (utilización de cámaras o cavidades naturales o artificiales para el almacenamiento de fluidos B65G 5/00; construcción o ensamblaje de depósitos almacenadores empleando las técnicas de la ingeniería civil E04H 7/00; gasómetros de capacidad variable F17B; máquinas, instalaciones o sistemas de refrigeración o licuefacción F25). › Recipientes a presión, p. ej. cilindros de gas, tanques de gas, cartuchos reemplazables (aparatos presurizados con fines diferentes de los de almacenamiento, véanse las subclases apropiadas tales como la A62C, B05B; combinados con vehículos, véanse las subclases apropiadas de las clases B60 - B64; recipientes a presión en general F16J 12/00).
  • F17C11/00 F17C […] › Uso de disolventes o absorbentes de gases en recipientes.

PDF original: ES-2377272_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Depósito de almacenamiento de hidrógeno La presente invención se refiere a un depósito de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico, del tipo que comprende un recipiente para contener hidrógeno, e hidruro metálico dispuesto en el interior del recipiente. Un depósito del tipo mencionado anteriormente puede usarse para la alimentación con hidrógeno de una pila de combustible o de un motor térmico. El documento WO 2007/011476A2 describe un depósito de almacenamiento de hidrógeno que comprende un recipiente tubular en el interior del cual están dispuestas células, estando cada célula compuesta por una pluralidad de pequeños recipientes en forma de sector, conteniendo cada recipiente polvo de hidruro metálico. Un objetivo de la invención es proporcionar un depósito de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico que permita el almacenamiento de un volumen de hidrógeno importante, con velocidades de carga y descarga satisfactorias. Para ello, la invención propone un depósito de almacenamiento de hidrógeno del tipo mencionado anteriormente, caracterizado porque comprende al menos un cuerpo sólido formado por un material compactado que comprende hidruro metálico y una matriz.

Según otros modos de realización, el depósito comprende una o varias de las siguientes características, tomadas de manera aislada o según todas las combinaciones técnicamente posibles: -la matriz está formada por grafito expandido, preferiblemente por grafito natural expandido;

- el hidruro metálico es un hidruro de magnesio o de aleación de magnesio; -el depósito comprende una pluralidad de cuerpos sólidos apilados en el interior del recipiente según una dirección de apilamiento;

- el o cada cuerpo sólido presenta la forma de una pastilla y se mantiene en el interior del recipiente de manera que se dispone un espacio anular entre la superficie interior lateral del recipiente y el o cada cuerpo sólido; -el depósito comprende un intercambiador de calor que tiene al menos una canalización para un fluido caloportador, que se extiende en el interior del recipiente;

- la canalización se extiende a través de cuerpos sólidos; -el depósito comprende placas metálicas introducidas en la canalización en alternancia con los cuerpos sólidos; -el depósito comprende separadores anulares introducidos en la canalización en alternancia con las placas metálicas, estando el o cada cuerpo sólido introducido en un separador;

- la canalización comprende un conducto de alimentación y un conducto de evacuación de un fluido caloportador sensiblemente coaxiales; -la canalización comprende un tubo externo y un tubo interno que se extiende en el interior del tubo externo, definiendo el tubo interno uno del conducto de alimentación y del conducto de evacuación del fluido caloportador, y definiendo el tubo externo con el tubo interno el otro del conducto de alimentación y el conducto de evacuación; -el conducto de alimentación se comunica con el conducto de evacuación por medio de orificios distribuidos a lo largo del tubo interno;

- el conducto de evacuación es anular y rodea al conducto de alimentación. -este depósito comprende elementos de calentamiento de los cuerpos sólidos; -y cada elemento de calentamiento se extiende a través de varios cuerpos sólidos; y -los elementos de calentamiento son resistencias eléctricas;

- los cuerpos sólidos se mantienen mutuamente separados a lo largo del eje de apilamiento, con un espacio de circulación de gas entre sí;

- el o cada cuerpo sólido comprende entre el 15% y el 25% en masa de grafito expandido, concretamente alrededor del 20% en masa de grafito expandido; y

- el o cada cuerpo sólido comprende entre el 1 y el 10% en masa de grafito expandido, concretamente entre el 5% y el 10% en masa de grafito expandido.

La invención y sus ventajas se comprenderán mejor tras la lectura de la siguiente descripción, facilitada únicamente a modo de ejemplo, y realizada haciendo referencia al os dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista esquemática en sección longitudinal de un depósito de hidrógeno que comprende pastillas de material compuesto compactado;

- la figura 2 es una vista ampliada de la zona II de la figura 1;

- la figura 3 es un gráfico que ilustra la densidad y la porosidad de pastillas de material compuesto compactado, en función de la presión de compactación;

- la figura 4 es una vista esquemática de un banco de pruebas de conductividad térmica según el principio de la barra dividida;

- la figura 5 es un gráfico que ilustra medidas de conductividades térmicas realizadas en pastillas de material compuesto compactado;

- la figura 6 es un gráfico que ilustra la curva de equilibrio entre el magnesio (Mg) y el hidruro de magnesio (MgH2) en función de la temperatura y de la presión;

- las figuras 7 a 10 son gráficos que ilustran ensayos comparativos de carga con hidrógeno de depósitos de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico; y

- la figura 11 es una vista análoga a la de la figura 2, que ilustra un depósito de hidrógeno según otro modo de realización.

La figura 1 ilustra un depósito 2 según la invención de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico.

Este depósito 2 comprende un recipiente 4 para hidrógeno, que define un volumen 5 interior, y una pluralidad de pastillas 6 de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico, dispuestas en el interior del recipiente 4.

El recipiente 4 es tubular. Comprende un tubo 8 de eje longitudinal L, cerrado en un extremo longitudinal por una tapa 10 fija, soldada sobre el tubo 8, y en el extremo longitudinal opuesto por un tapa 12 amovible. El tubo 8 presenta una sección transversal circular.

La tapa 12 amovible está por ejemplo enroscada sobre un anillo 14 de fijación soldado al extremo del tubo 8 y que prolonga el tubo 8 radialmente hacia el exterior. El anillo 14 está dotado de orificios 16 para el paso de elementos de fijación, tales como pernos 18. El recipiente 4 comprende una pluralidad de pernos 18 distribuidos alrededor del eje L.

El depósito 2 comprende un conducto 20 de circulación de hidrógeno que atraviesa la tapa 12 amovible de manera estanca. Permite conectar el volumen 5 a una fuente de alimentación con hidrógeno, o a una unidad consumidora de hidrógeno, tal como una pila de combustible o un motor térmico.

Cada pastilla 6 se presenta en forma de un cuerpo sólido realizado de un material compuesto compactado que comprende hidruro de magnesio y una matriz formada por grafito expandido, preferiblemente por grafito natural expandido (GNE) . El material compuesto y su procedimiento de fabricación se describirán con más detalle a continuación.

Cada pastilla 6 presenta un contorno periférico que corresponde sensiblemente a la sección del tubo 8, en este caso circular. Las pastillas 6 están alineadas y apiladas según el eje L en el interior del depósito 4.

Cada pastilla 6 presenta un diámetro exterior sensiblemente inferior al diámetro interior del tubo 8. Se obtiene como resultado que el depósito 2 presenta un espacio 22 anular dispuesto entre las pastillas 6 y la superficie 23 interior lateral del tubo 8, y que se extiende según el eje L a lo largo de la longitud del apilamiento de pastillas 6.

El depósito 2 comprende un intercambiador 24 de calor que se extiende en el interior del recipiente 4, para calentar y/o enfriar las pastillas 6 mediante intercambio de calor con un fluido caloportador que circula en el interior del intercambiador 24 de calor.

El intercambiador 24 de calor comprende una canalización 25 de fluido caloportador que se extiende axialmente al centro del recipiente 4, según el eje L.

La canalización 25 comprende un tubo 26 externo y un tubo 28 interno coaxiales. El tubo 28 interno define un conducto 30 central de canalización del fluido caloportador. El tubo 26 externo rodea al tubo 28 interno y delimita con el mismo un conducto 31 anular de canalización del fluido caloportador que rodea al conducto 30 central.

La pared del tubo 28 interno comprende orificios 32 (figura 2) distribuidos a lo largo del tubo 28 interno para la circulación del fluido caloportador entre el conducto 31 anular y el conducto 30 central.

La canalización 25 comprende en un extremo un tapón 33 (figura 1) de cierre del tubo 26 externo y del tubo 28 interno.

El extremo opuesto de la canalización 25 atraviesa la tapa 12 amovible de manera estanca,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Depósito de almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruro metálico, del tipo que comprende un recipiente (4) para contener hidrógeno, e hidruro metálico dispuesto en el interior del recipiente, caracterizado porque comprende al menos un cuerpo (6) sólido formado por un material compactado que comprende hidruro metálico y una matriz.

2. Depósito según la reivindicación 1, en el que la matriz está formada por grafito expandido, preferiblemente por grafito natural expandido.

3. Depósito según la reivindicación 1 ó 2, en el que el hidruro metálico es un hidruro de magnesio o de aleación de magnesio.

4. Depósito según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de cuerpos (6) sólidos apilados en el interior del recipiente (4) según una dirección de apilamiento (L) .

5. Depósito según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el o cada cuerpo (6) sólido presenta la forma de una pastilla.

6. Depósito según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el o cada cuerpo (6) sólido se mantiene en el interior del recipiente (4) de manera que se dispone un espacio (22) anular entre la superficie (23) interior lateral del recipiente (4) y el o cada cuerpo (6) sólido.

7. Depósito según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un intercambiador (24) de calor que comprende al menos una canalización (25) para un fluido caloportador, que se extiende en el interior del recipiente (4) .

8. Depósito según la reivindicación 7, en el que la canalización (25) se extiende a través de cuerpos (6) sólidos.

9. Depósito según la reivindicación 8, que comprende placas (40) metálicas introducidas en la canalización (25) en alternancia con los cuerpos (6) sólidos.

10. Depósito según la reivindicación 9, que comprende separadores (42) anulares introducidos en la canalización

(25) en alternancia con las placas (40) metálicas, estando el o cada cuerpo (6) sólido introducido en un separador (42) .

11. Depósito según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que la canalización (25) comprende un conducto (30) de alimentación y un conducto (31) de evacuación de un fluido caloportador sensiblemente coaxiales.

12. Depósito según la reivindicación 11, en el que la canalización (25) comprende un tubo (26) externo y un tubo

(28) interno que se extiende en el interior del tubo externo, definiendo el tubo (28) interno uno del conducto de alimentación y del conducto de evacuación del fluido caloportador, y definiendo el tubo (26) externo con el tubo interno el otro del conducto de alimentación y el conducto de evacuación.

13. Depósito según la reivindicación 12, en el que el conducto de alimentación se comunica con el conducto de evacuación por medio de orificios (32) distribuidos a lo largo del tubo (28) interno.

14. Depósito según la reivindicación 12 ó 13, en el que el conducto (31) de evacuación es anular y rodea el conducto (30) de alimentación.

15. Depósito según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende elementos (44) de calentamiento de los cuerpos (6) sólidos.

16. Depósito según la reivindicación 15, en el que cada elemento (44) de calentamiento se extiende a través de varios cuerpos (6) sólidos.

17. Depósito según la reivindicación 15 ó 16, en el que los elementos (44) de calentamiento son resistencias eléctricas.

18. Depósito según la reivindicación 4, en el que los cuerpos (6) sólidos se mantienen mutuamente separados a lo largo del eje de apilamiento, con espacios (62) de circulación de gas entre sí.

19. Depósito según las reivindicaciones 2 y 18, en el que el o cada cuerpo sólido comprende entre el 15% y el 25% en masa de grafito expandido, concretamente alrededor del 20% en masa de grafito expandido.

20. Depósito según las reivindicaciones 2 y 9, en el que el o cada cuerpo sólido comprende entre el 1 y el 10% en masa de grafito expandido, concretamente entre 5% y 10% en masa de grafito expandido.

 

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