PROCEDIMIENTO PARA LA TOMA DE CORRIENTE DE PILAS ELECTROQUÍMICAS MEDIANTE IMPULSOS DE FRECUENCIA Y SU USO EN UNA FUENTE DE CORRIENTE.

Procedimiento para la toma de corriente, de todos los tipos de fuentes electroquímicas de corriente,

llevándose a cabo la toma de corriente por el receptor (7) a través de un convertidor de corriente que contiene un transformador (4) cuyo circuito primario de corriente contiene una fuente (1) electroquímica de corriente, un circuito (2) con- mutador en derivación y un elemento de conmutación con unidad (3) de mando, y cuyo circuito secundario de co- rriente contiene un acumulador (5) inductivo de energía y el receptor (7), caracterizado porque la toma de corriente se lleva a cabo mediante impulsos de frecuencia bajo las condiciones de que la relación de la capacidad (CSh) del circuito conmutador en derivación, respecto a la superficie (S) y respecto a la capacidad (CD,s) diferencial específica del ánodo, ascienda a de CSh = 0,5·(CD,s · S) a CSh = 5·(CD,s · S), y porque la frecuencia fmin mínima de los impulsos de frecuencia, se seleccione según la fórmula

Procedimiento para la toma de corriente de pilas electroquímicas mediante impulsos de frecuencia y su uso en una fuente de corriente En general es conocida la utilización de pilas electroquímicas para la producción de fuentes de corriente. En especial en el caso de fuentes portátiles de corriente, encuentran aplicación frecuentemente pilas metal – aire, en las que entran en acción un ánodo de metal y un cátodo de difusión gaseosa, así como una solución electrolítica. Ejemplos de metales anódicos son magnesio, cinc y aluminio. En las soluciones electrolíticas se trata sobre todo de soluciones alcalinas acuosas o soluciones de cloruro sódico.

Para un empleo móvil de tales fuentes de corriente, tienen una especial importancia, el peso y las dimensiones de la fuente de corriente y sus materiales de consumo. Puesto que los necesarios datos de potencia de las fuentes de corriente están predeterminados por el uso, se obtiene una forma constructiva más compacta con poco peso, tan sólo haciendo que se optimice la eficiencia de las fuentes de corriente. Factores limitadores en la potencia de pilas electroquímicas son entre otros, la formación de productos de reacción, insuficiente difusión gaseosa e insuficiente actividad superficial. Por lo tanto, hasta ahora se han realizado diversos desarrollos para la mejora de las fuentes portátiles de corriente, mediante medidas constructivas y modificación de la composición química de los materiales de los electrodos.

El documento US 6.127.061 describe la mejora de la densidad de potencia de pilas metal – aire mediante un cátodo especial de aire que contiene una capa catalítica que está estructurada de una mezcla de partículas de carbono, de partículas hidrófobas, de un hidróxido metálico y de material corpuscular con gran superficie. Sobre esta está aplicada una estructura conductora de la electricidad, a la que a su vez sigue una capa permeable al aire e impermeable al agua.

En el documento US 5.004.654 se expone una pila de aluminio – aire cuyo material del ánodo está aleado con magnesio y/o con calcio, y en su electrolito y/o material del ánodo, está presente estaño. El documento US 5.360.680 describe la realización de fácil utilización de pilas metal – aire, como fuentes de corriente recargables mecánicamente, así como distintos materiales para ánodos, en especial cinc activado en forma separada por gravedad. Aquí se pone especial atención en un empleo en vehículos eléctricos, y en las características deseadas para ello, de una gran densidad de potencia, de una gran capacidad de corriente y de una gran potencia máxima.

El documento EP 1 843 418 A1 describe una fuente electroquímica de tensión / corriente, en especial una pila de combustible o batería en la que se utiliza como electrolito agua del mar y/o solución alcalina en un ánodo apropiado para la utilización en una pila electroquímica metal – aire, y en un cátodo de difusión gaseosa o cátodo de aire que presenta al menos una capa hidrófoba. Aquí la carcasa presenta un espacio de la carcasa, limitado por una o varias paredes impermeables a los líquidos, pudiendo acceder el aire o el oxígeno al espacio de la carcasa, a través de al menos una abertura. Al menos una de las paredes del espacio de la carcasa, impermeables a los líquidos, se forma por el cátodo o por la capa hidrófoba del cátodo. El espacio intermedio se puede llenar al menos parcialmente con un electrolito, en especial agua del mar, agua salada o soluciones alcalinas.

La invención expuesta en la reivindicación 1 se basa en el problema de mejorar la característica eléctrica de potencia y la capacidad de una fuente de corriente, para un tipo constructivo predeterminado de la fuente electroquímica de corriente, utilizada.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento de la toma de corriente, de fuentes electroquímicas de corriente, según la reivindicación 1. La reivindicación 1 describe un procedimiento de la toma de corriente, de todos los tipos de fuentes electroquímicas de corriente, caracterizado porque la toma de corriente por el receptor (7) se lleva a cabo a través de un convertidor de corriente que contiene un transformador (4) cuyo circuito primario de corriente contiene una fuente (1) electroquímica de corriente, un circuito (2) conmutador en derivación y un elemento de conmutación con unidad (3) de mando, y cuyo circuito secundario de corriente contiene un acumulador (5) inductivo de energía y el receptor (7) , llevándose a cabo la toma de corriente mediante impulsos de frecuencia bajo las condiciones de que la relación de la capacidad (CSh) del circuito conmutador en derivación, respecto a la superficie (S) y respecto a la capacidad (CD, s) diferencial específica del ánodo, sea de CSh = 0, 5· (CD, s – S) a CSh = 5· (CD, s – S) , y porque la frecuencia fmin mínima de los impulsos de frecuencia, se seleccione según la fórmula . Este procedimiento sirve como fundamento para la determinación de los parámetros óptimos para los componentes constructivos del circuito.

La optimización de una definida fuente de corriente se lleva a cabo según uno o varios valores característicos importantes para la solución de tareas concretas del receptor. Por ejemplo, se lleva a cabo la optimización de un convertidor de corriente CC-CC para una pila metal – aire, según el consumo del metal del ánodo, bajo la condición de que la potencia de salida de la fuente de corriente, no descienda por debajo de la ajustada. Mediante la modificación de la frecuencia de los impulsos del generador RC [resistor – capacitor] en la unidad de mando para la resistencia auxiliar (resistencia con valor regulable de la resistencia) , se pueden estructurar en forma específica para el ensayo, las

dependencias del consumo del ánodo (gramos por Wh) y de la potencia máxima de salida de los impulsos de frecuencia. En las dos curvas se encuentra una frecuencia para la que es mínimo el consumo del metal del ánodo, siempre que la potencia máxima de salida de la fuente de corriente, no descienda de la ajustada. Además se pueden optimizar en la frecuencia determinada, los parámetros constructivos característicos del transformador de tipo plano, de la bobina de impedancia, etc.

La reivindicación 2 describe una fuente de corriente para la realización del procedimiento según la reivindicación 1, conteniendo una pila (1) electroquímica cargada con una solución electrolítica, y un convertidor CC-CC de corriente, caracterizada porque el convertidor CC-CC de corriente contiene un transformador (4) cuyo circuito primario de corriente se compone de una pila (1) electroquímica, de un circuito (2) conmutador en derivación y de un elemento de conmutación con unidad (3) de mando, así como su circuito secundario de corriente se compone de un acumulador

(5) inductivo de energía y de un condensador (6) acumulador, conectándose el receptor (7) al circuito secundario de corriente de la fuente de corriente, y siendo la relación de la capacidad (CSh) del circuito conmutador en derivación, respecto a la superficie (S) y respecto a la capacidad (CD, s) diferencial específica del ánodo, de CSh = 0, 5 · (CD, s – S) a CSh = 5 · (CD, s – S) .

Gracias a la estructura según la invención de la fuente (1) de corriente que trabaja según el procedimiento según la reivindicación 1, se consigue en todos los tipos de fuentes electroquímicas de corriente, una mejora de la eficacia. En la mayoría de los tipos se aumenta adicionalmente también la capacidad de la fuente de corriente. Esto se obtiene mediante la optimización del impulso de frecuencia producido mediante el elemento de conmutación con unidad

(3) de mando, por la fuente (1) electroquímica de corriente, en el transformador (4) , en la acumulación de energía en el acumulador (5) y en su transferencia al receptor (7) .

Por consiguiente, mediante la invención, se puede realizar una fuente de corriente más compacta y más ligera, de la potencia y capacidad deseadas, sobre la base de distintas pilas electroquímicas.

Acondicionamientos especialmente ventajosos de las invenciones están expuestos en las reivindicaciones siguientes. En la reivindicación 3 se expone el empleo optimizado de un elemento de conmutación con unidad de mando, que está en condiciones de suministrar impulsos definidos de frecuencia al transformador. Un ejemplo de realización de este conjunto constructivo en el convertidor CC-CC de corriente, se debe de describir a continuación: Como elemento de conmutación se puede emplear un grupo de transistores. La propia... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la toma de corriente, de todos los tipos de fuentes electroquímicas de corriente, llevándose a cabo la toma de corriente por el receptor (7) a través de un convertidor de corriente que contiene un transformador (4) cuyo circuito primario de corriente contiene una fuente (1) electroquímica de corriente, un circuito (2) conmutador en derivación y un elemento de conmutación con unidad (3) de mando, y cuyo circuito secundario de corriente contiene un acumulador (5) inductivo de energía y el receptor (7) , caracterizado porque la toma de corriente se lleva a cabo mediante impulsos de frecuencia bajo las condiciones de que la relación de la capacidad (CSh) del circuito conmutador en derivación, respecto a la superficie (S) y respecto a la capacidad (CD, s) diferencial específica del ánodo, ascienda a de CSh = 0, 5· (CD, s · S) a CSh = 5· (CD, s · S) , y porque la frecuencia fmin mínima de los impulsos de frecuencia, se seleccione según la fórmula

.

2. Fuente de corriente para la realización del procedimiento según la reivindicación 1, conteniendo una fuente (1) electroquímica de corriente, cargada con una solución electrolítica, y un convertidor CC-CC de corriente, caracterizada porque el convertidor CC-CC de corriente contiene un transformador (4) cuyo circuito primario de corriente se compone de

a. una fuente (1) electroquímica de corriente,

b. un circuito (2) conmutador en derivación y

c. un elemento de conmutación con unidad (3) de mando, así como su circuito secundario de corriente se compone de

d. un acumulador (5) inductivo de energía y

e. un condensador (6) acumulador, conectándose el receptor (7) al circuito secundario de corriente de la fuente de corriente, y ascendiendo la relación de la capacidad (CSh) del circuito conmutador en derivación, respecto a la superficie (S) y respecto a la capacidad (CD, s) diferencial específica del ánodo, a de CSh = 0, 5 · (CD, s · S) a CSh = 5 · (CD, s · S) .

3. Fuente de corriente según la reivindicación 2, caracterizada porque el elemento de conmutación con unidad (3) de mando suministra impulsos optimizados de frecuencia, a través del transformador (4) a la acumulación de energía en el acumulador (5) inductivo de energía.

4. Fuente de corriente según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque el convertidor de corriente CC – CC presenta un transformador (4) de tipo plano.

5. Fuente de corriente según las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque la fuente (1) electroquímica de corriente presenta un ánodo de metal y un cátodo de difusión gaseosa.

6. Fuente de corriente según las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque el ánodo se compone de magnesio.

7. Fuente de corriente según las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque en la solución electrolítica se trata de una solución acuosa de cloruro sódico.