Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno,

que comprende termómetro (3), sensor de presión (4) y electroválvula (5), conexión de entrada (7) y de salida (8) y microcontrolador (11) que recoge la información generada y, dotado del software correspondiente, realiza los cálculos en función de las características concretas del depósito (2). El microcontrolador (11) cuenta con teclado (13) memoria (14) y puerto de conexión (15) que posibilita su conexión a un sistema de gestión externo, y opcionalmente pantalla (16). En una variante para determinar el hidrógeno del depósito (2) en su estado transitorio, además, se incorpora un sensor de caudal (17) dispuesto entre el sensor de presión (4) y la electroválvula (5).

Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno, en el que el hidrógeno se almacena en virtud de las propiedades físico-químicas del material contenido en el depósito y el cual presenta una serie de ventajas y características innovadoras, aparte de otras inherentes a su organización y constitución, que se describirán en detalle más adelante y que suponen una mejorada alternativa a los sistemas actualmente conocidos en el estado de la técnica para el mismo fin.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en un equipo diseñado para tomar medidas de presión, de temperatura y de caudal de los fluidos y del depósito al que se aplica, tratándose preferentemente un depósito intercambiable pero no limitado a ello, y que mediante las citadas medidas de las presiones y de las temperaturas permite determinar la cantidad de hidrógeno que existe en dicho depósito, gracias a los cálculos del sistema electrónico acoplado, en el estado estacionario del depósito. Para ello se requiere conocer la tipología de la botella previamente con el objetivo de obtener las curvas características del material de los depósitos.

Mediante la medida del caudal, el equipo permite asimismo determinar la cantidad de hidrógeno en el estado transitorio.

La invención contempla dos variantes de realización de la misma en dos equipos distintos, uno donde se presenta la presión y la temperatura, y otro equipo donde también se tenga la medida del caudal.

Campo de aplicación de la invención

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de aparatos y dispositivos destinados a la realización de mediciones, centrándose particularmente en el ámbito de los depósitos de almacenamiento de hidrógeno.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, y como referencia al estado de la técnica, debe señalarse que existen en el mercado diversos aparatos y dispositivos destinados al fin que aquí concierne.

En dicho sentido cabe señalar que la empresa Jadoo comercializa un sistema de medición de la cantidad de hidrógeno en las botellas de hidruros metálicos N-Stor. Estos sistemas se venden de manera indivisible.

Dicho sistema presenta un indicador visual de llenado, donde cada indicador de nivel representa el 12% del total de llenado. El indicador se va actualizando en función del hidrógeno consumido en las aplicaciones de la casa comercial Jadoo.

En determinadas ocasiones el sistema comunica errores en el nivel de llenado, pero pueden ser subsanados rellenando el sistema al 100% en sus sistemas de llenado Jadoo FillOne o FillPoint.

Tras analizar las características dicho sistema o dispositivo se puede indicar que no es nada claro el proceso de la bidireccionalidad. Es decir, la descarga de la botella está indicada por la pantalla acoplada, mientras que la carga parece ser que solamente se puede realizar con sus equipos y realizando la carga del 100% del depósito. Lo que parece indicar que el sistema únicamente va descontando el hidrógeno almacenado y se reinicia el proceso al realizar una carga total.

Así mismo, Jadoo tiene patente de un sistema de medición de cantidad de hidrógeno en un depósito, WO 2008/ 076312.

Por otra parte se conocen en el mercado Medidores de caudal, tal como los comercializados por la compañía TSI Incorporated. Medidores de flujo para las series 4040 y 4140.

Se han identificado modelos de medición de flujos de corrientes gaseosas que presentan medidas de las variables de presión y temperatura, tal como los sistemas TSI 4040 y 4140.

La diferencia con este tipo de equipos es la toma de datos y el tratamiento que se hace de los mismos. La toma de datos se realiza in situ, no pudiéndose comunicar externamente, las tres medidas en el mismo punto y no determina la temperatura de los depósitos, siendo un punto clave para el equipo de medición de hidrógeno. Además, el tratamiento de datos que presentan estos equipos es únicamente presentarlos en una pantalla o registrarlos, mientras que el equipo de medición de hidrógeno propuesto por la presente invención los presenta e indica la cantidad de hidrógeno que existe en el depósito.

Cabe destacar también la existencia de numerosos documentos relacionados en el tema, entre los que cabe destacar, como más relevantes, las siguientes patentes de invención:

DE10360001 titulada "Metal hydride hydrogen storage container fill level display for vehicle fuel use has sensors directly fitted in metal hydride mass with gas tight cable entry" y referida a un sistema que incluye medidas de presión en el interior, medidas de la conductividad eléctrica del material, medidas del factor de transmisión óptica, de la temperatura mediante cables aislados de resinas epoxi. El sistema está todo embebido en un único conjunto, por lo que no es un sistema indivisible.

US2004200735 "Fuel gauge for hydrogen storage media", en la que se divulga un sistema que tiene un indicador de la cantidad de hidrógeno absorbido en el material empleado. El sistema se basa en la medida de un parámetro para determinar ese nivel (resistencia eléctrica o presión, aunque para este último se ha de medir la temperatura). Después el sistema tiene un procesador acoplado al indicador para determinar el grado de ocupación del material empleado.

US5882384 "Gas source and dispensing system with in situ monitoring of pressure and temperature", consistente en un sistema de medida de caudal, presión y/o temperatura para sistemas de almacenamiento por adsorción. El sistema lleva un sistema integrado que permite avisar cuando el equipo trabaja fuera de los rangos establecido.

WO03016892 "Method and apparatus for determining the amount of hydrogen in a vessel", relativa a un sistema de medición de hidrógeno en materiales tales como hidruros metálicos, hidruros químicos, hidruros orgánicos y MWNT. El sistema posee diagramas PCT y datos de van't Hoff de cada material para realizar los cálculos.

En este caso, para determinar la cantidad de hidrógeno, el sistema mide la temperatura en uno o varios puntos y obtiene la temperatura promedio. La presión la miden a través de la tensión superficial y calculan la presión en el interior del depósito. Una vez obtenidos ambos parámetros, emplean curvas PCT de absorción o de desorción, según el caso y determinan la relación H/M, que lo multiplican por la cantidad de metal que posee la estructura y obtienen la cantidad de hidrógeno.

El sistema puede calcular tanto la cantidad in situ como las variaciones de cantidad de hidrógeno. Sin embargo, no se nombra en ningún momento medidas de caudal.

US2003070487 Titulada "Fuel gauge for hydrogen storage media", y que consiste en un sistema para medir hidrógeno en hidruros metálicos mediante medida de la presión y de la temperatura. La presión se mide directamente en la boquilla, y da distintos valores de cantidad de hidrógeno en función de la temperatura. Y un indicador colorimétrico de temperatura para determinar la cantidad de hidrógeno.

En la misma patente, el sensor puede ser un sistema eléctrico que permite realizar los cálculos mediante un procesador y un algoritmo.

US6285179 "Detecting apparatus and detecting method of absorbed hydrogen amount in hydrogen absorbing tank", sistema que permite determinar la cantidad de hidrógeno en un sistema de hidruros metálicos mediante el análisis de la resistencia eléctrica de la aleación. Esta resistencia eléctrica varía dependiendo del grado de absorción del hidrógeno en la aleación.

US6155099 "Apparatus for measuring quantity of hydrogen", sistema de determinación de la cantidad de hidrógeno que existe en un depósito mediante medidas de la conductividad eléctrica del hidruro metálico empleado.

WO2007032507 "Apparatus Hydrogen gas supply device and fuel cell", relativa a un sistema complejo de medición de hidrógeno en un conjunto de tanques. El sistema posee sensores de temperatura y de presión, así como sensores de conductividad de eléctrica dentro de los depósitos. Cabe mencionar...

1. Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno, aplicable para determinar la cantidad de hidrógeno de un depósito (2) en su estado estacionario, caracterizado porque comprende un termómetro (3), acoplado al depósito (2), un sensor de presión (4) y una electroválvula (5), dispuestos en contacto con flujo de hidrógeno (6) entre una conexión de entrada (7) y otra de salida (8) y conectados a una fuente de alimentación (10) eléctrica, así como un microcontrolador (11) que recoge la información generada por ellos, el cual, dotado del software correspondiente, realiza los cálculos que permiten determinar la cantidad de hidrógeno que existe en el depósito (2) en función de las características concretas del mismo.

2. Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno, según la reivindicación 1, caracterizado porque el microcontrolador (11) cuenta con, al menos, una memoria (14), para el almacenamiento de los datos recogidos, y puerto de conexión (15) que posibilita su conexión a un sistema de gestión externo.

3. Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno, según la reivindicación 2, caracterizado porque el microcontrolador (11) cuenta con teclado (13).

4. Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno, según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque el microcontrolador incorpora una pantalla (16) para mostrar la información.

5. Equipo para determinar la cantidad de hidrógeno en un depósito de almacenamiento sólido de hidrógeno, según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, en una variante destinada para determinar la cantidad de hidrógeno que existe en el depósito (2) en su estado transitorio, se contempla además la incorporación de un sensor de caudal (17) bidireccional, dispuesto en contacto con el flujo de hidrógeno (6) entre el sensor de presión (4) y la electroválvula (5).