Sistema de generación de corriente continua.

Está basado en pila de combustible,

donde se da un reabastecimiento continuo de reactivos consumidos; caracterizado porque el sistema de pila de combustible (2) comprende al menos una pila de combustible polimérica, de baja temperatura; conectándose dicho sistema (2) a un sistema de almacenamiento y distribución de combustible (1) y a un sistema de control, seguridad y comunicaciones (4); que además conecta con un sistema de adecuación de potencia (3); estando unido a su vez el sistema de control (4) al sistema de almacenamiento y distribución (1); siendo gobernada tanto la pila de combustible (2) como los referidos sistemas (1, 3, 4) por un bloque de gobierno central (5).

Sistema de generación de corriente continua.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de generación de corriente continua que se basa en pila de combustible, donde se da un reabastecimiento continuo de reactivos consumidos, empleando una pila de combustible polimérica PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) cuya finalidad esencial es facilitar una arquitectura que integre la pila de combustible con los elementos necesarios para formar un sistema autónomo de generación eléctrica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las pilas de combustible son unos dispositivos electroquímicos que convierten la energía química de reacción directamente en energía eléctrica. Su diferencia fundamental con las baterías es que estas últimas son acumuladores de energía, dependiendo la máxima energía disponible de la cantidad de reactivos químicos almacenados en ellas, dejando por tanto de producir energía cuando dichos reactivos son consumidos.

Las pilas de combustible son, por el contrario, dispositivos que teóricamente tienen la capacidad de producir energía eléctrica mientras se les suministre combustible y oxidante a sus electrodos; son convertidores de energía y no acumuladores de la misma. Solo la degradación o mal funcionamiento de los componentes limitan la vida útil de las pilas de combustible.

Aunque en las pilas de combustible tipo PEM el arranque es relativamente rápido comparado con pilas de combustible de otras tecnologías (DMFC, SOFC, etc.) , el hecho de tener que esperar el calentamiento de la pila de combustible es un inconveniente importante de estos dispositivos, ya que impide disponer de la potencia requerida de manera inmediata.

Otro de los retos de los sistemas de pila de combustible es el control del caudal de aire en el interior, de tal modo que los componentes no sufran deterioro por calentamiento excesivo y que la pila de combustible disponga del aire necesario para completar la reacción química que produce la energía eléctrica.

En este sentido, no solo el calor es un problema para un sistema de pila de combustible. Los depósitos de hidrógeno basados en hidruros metálicos presentan el inconveniente de que conforme se realiza la descarga del combustible, la temperatura del depósito va descendiendo pudiendo llegar a formarse hielo en el exterior del depósito impidiendo que el hidrógeno salga a la presión adecuada.

Podemos citar como registros anteriores cercanos a la invención, las patentes con nos. de publicación 2151340 y ES 2037628 relativas a dispositivos de fusión fría.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un sistema de generación de corriente continua basado en pila de combustible, donde se da un reabastecimiento continuo de reactivos consumidos.

Novedosamente, según la invención, el sistema presenta una arquitectura donde el sistema de pila de combustible comprende al menos una pila de combustible polimérica, de baja temperatura; conectándose este sistema de pila de combustible a un sistema de almacenamiento y distribución de combustible de hidrógeno y a un sistema de control, seguridad y comunicaciones además conecta con un sistema de adecuación de potencia; estando unido este sistema de control al sistema de almacenamiento y distribución; estando gobernada tanto la pila de combustible como los sistemas de almacenamiento y distribución y el de adecuación de potencia por una ingeniería de planta o Balance de Planta.

En una realización preferente de la invención, el sistema de almacenamiento y distribución de combustible está asistido por una batería auxiliar que mantiene a dicho sistema operativo en caso de fallo.

Además, en la realización preferente de la invención el aludido combustible del sistema de almacenamiento y distribución de combustible de hidrógeno es un hidruro metal contenido en un depósitofuente reemplazable que emplea como oxidante aire del exterior y un circuito de aire para intercambio térmico.

Otra característica de la realización preferente de la invención consiste en que dispone de un subsistema auxiliar de energía que al entrar en funcionamiento alimenta a la pila de combustible para su arranque, al sistema de control, a determinados dispositivos electromecánicos, a la carga durante picos instantáneos de demanda y a la salida del sistema de generación de corriente continua cuando se agotan las existencias de hidrógeno.

Con la estructura que se ha descrito la invención presenta la ventaja esencial de que facilita una estructura de sencilla implementación que permite un sistema de generación de corriente continua autónomo integrando una pila de combustible con otros componentes para su aplicación preferentemente en dispositivos portátiles.

A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompaña una figura única en la que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA

Figura 1. Esta figura única representa un diagrama de bloques funcionales de un sistema de generación de corriente continua realizado según la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Seguidamente se realiza una descripción de un ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración adoptada en la figura.

En primer lugar facilitamos un listado de las referencias empleadas en dicha figura:

1: Sistema de almacenamiento y distribución de combustible.

2: Pila de combustible.

3: Sistema de adecuación de potencia.

4: Sistema de control, seguridad y comunicaciones.

5: Bloque de gobierno central o ingeniería de planta.

El sistema de almacenamiento y distribución de combustible 1 es el responsable de proporcionar el combustible necesario para el funcionamiento del sistema. Este combustible junto con el oxígeno que el sistema toma del aire mediante una ventilación forzada entra en la pila de combustible 2, donde se produce la reacción química de la que se obtiene la potencia eléctrica.

Para posibilitar la entrada de combustible en la pila de combustible 2 el sistema del presente ejemplo cuenta con una ingeniería de planta o bloque de gobierno central 5 donde se disponen elementos tales como válvulas, reguladores y tuberías que hacen posible que el combustible entre y salga de la pila de combustible 2 en condiciones adecuadas.

La energía eléctrica que genera esta pila de combustible 2 debe ser adaptada a las condiciones óptimas de consumo, para lo cual se emplea el referido sistema de adecuación de potencia 3. Todo el circuito eléctrico, así como el circuito de combustible se controla mediante el sistema de control, seguridad y comunicaciones 4 que se encarga de garantizar el correcto funcionamiento del sistema en todo momento.

El sistema de almacenamiento y distribución de combustible 1 es el encargado de almacenar y administrar el combustible, hidrógeno en este caso, necesario para la correspondiente reacción química. Numerosas tecnologías de almacenamiento están disponibles en el mercado, por lo que se hace necesario elegir la más adecuada en función de los requerimientos establecidos. En el caso de este ejemplo de la invención los factores que están directamente relacionados con la elección de una tipología de almacenamiento u otra son el volumen y el peso, ya que el depósito de combustible que se emplea es probablemente el elemento más voluminoso y pesado de todo el sistema.

Para el presente ejemplo de la invención es más adecuado emplear depósitos de hidruros metálicos, puesto que tienen una capacidad elevada y operan a presiones normales. Sin embargo, tienen la desventaja de que el depósito absorbe calor al descargar el combustible. Si el depósito de combustible alcanza una temperatura muy baja puede llegar a impedir la descarga del hidrógeno en las condiciones deseadas. Para impedir que esto ocurra, se hace incidir mediante ventilación forzada un flujo de aire directamente al depósito de combustible. Esta circulación de aire de calefacción se realiza con el único coste energético del ventilador correspondiente, ahorrándose así...

1. SISTEMA DE GENERACION DE CORRIENTE CONTINUA, basado en pila de combustible, donde se da un reabastecimiento continuo de reactivos consumidos; caracterizado porque el sistema de pila de combustible (2) comprende al menos una pila de combustible polimérica, de baja temperatura

conectándose dicho sistema (2) a un sistema de almacenamiento y distribución de combustible (1) y a un sistema de control, seguridad y comunicaciones (4) que además conecta con un sistema de adecuación de potencia (3) ; estando unido a su vez el sistema de control (4) al sistema de almacenamiento y distribución (1) ; siendo gobernada tanto la pila de combustible (2) como los referidos sistemas (1, 3, 4) por un bloque de gobierno central (5) .

1.

2. SISTEMA DE GENERACION DE CORRIENTE CONTINUA, según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de almacenamiento y distribución de combustible (1) está asistido por una batería auxiliar que mantiene a dicho sistema operativo en caso de fallo o cuando el combustible se agote.

3. SISTEMA DE GENERACION DE CORRIENTE CONTINUA, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el referido combustible de dicho sistema (1) se encuentra almacenado en forma de 15 hidruro de metal contenido en un depósito-fuente reemplazable que emplea como oxidante aire del exterior y un circuito de aire para intercambio térmico.

4. SISTEMA DE GENERACION DE CORRIENTE CONTINUA, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuenta con un subsistema auxiliar de energía que al entrar en funcionamiento alimenta la pila de combustible (2) para su arranque, al sistema de control (4) , a determinados dispositivos electromecánicos, a la carga durante picos instantáneos de demanda, y a la salida del sistema de generación de corriente continua cuando se agotan las existencias de hidrógeno.