Submarino con una instalación de pila de combustible.

Submarino con una instalación de pila de combustible (2) y una instalación de baterías dispuesta en uncompartimiento de baterías (16),

en el que el compartimiento de baterías (16) está provisto de un sistema deventilación (22) y la instalación de pila de combustible (2) está unida con el sistema de ventilación (22) delcompartimiento de baterías (16) de tal manera que los gases liberados por la instalación de pila de combustible (2)sean descargados a través del sistema de ventilación (22) del compartimiento de baterías (16).

Submarino con una instalación de pila de combustible.

La invención concierne a un submarino con una instalación de pila de combustible.

Se conocen submarinos que, para realizar una propulsión independiente del aire exterior, presentan una instalación de pila de combustible de suministro de energía que proporciona energía eléctrica para propulsar el submarino y para los grupos restantes del submarino durante una navegación sumergida. Estas instalaciones de pila de combustible están previstas usualmente además de una propulsión dieseléctrica convencional que presenta, además, baterías, especialmente baterías de plomo, para el almacenamiento de energía eléctrica destinada a la propulsión del submarino con independencia del aire exterior.

Las instalaciones de pila de combustible conocidas en submarinos se hacen funcionar con hidrógeno y oxígeno. Se produce entonces en la pila de combustible agua que sale del lado del cátodo de la pila de combustible. Además, en el lado del cátodo sale oxígeno sobrante. En el lado del ánodo de las pilas de combustible sale solamente una pequeña cantidad de agua e hidrógeno sobrante junto con pequeñas cantidades de gases extraños que no reaccionan con el oxígeno en la pila de combustible.

La salida de hidrógeno en el submarino es problemática debido al espacio cerrado del submarino y a un peligro de explosión resultante de ello. Por tanto, se tiene que capturar el hidrógeno y se le tiene que transformar en agua, usualmente por medio de un recombinador catalítico con alimentación de aire u oxígeno. Un submarino de esta clase es conocido por el documento GB 2 250 130 A. En esta técnica es desventajoso el hecho de que el recombinador requiere espacio adicional, que usualmente es muy escaso en el submarino, y, además, es relativamente pesado, ya que tiene que configurarse como un recipiente resistente a la presión y resistente a la explosión.

Por tanto, el problema de la invención radica en proporcionar una instalación de pila de combustible que presente un sistema de gas residual mejorado para capturar o descargar los gases de escape entregados por una instalación de pila de combustible y que requiera poco espacio y peso en el submarino.

Este problema se resuelve mediante un submarino con las características indicadas en la reivindicación 1. Formas de realización preferidas se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.

El submarino según la invención presenta una instalación de pila de combustible y una instalación de baterías dispuesta en un compartimiento de baterías, especialmente con baterías de plomo. El compartimiento de baterías está provisto de un sistema de ventilación para que los gases liberados de las baterías - en las baterías de plomo usualmente utilizadas estos son también hidrógeno - puedan descargarse deliberadamente del compartimiento de baterías. Según la invención, se crea ahora una unión tal entre la instalación de pila de combustible y el sistema de ventilación del compartimiento de baterías que los gases liberados por la instalación de pila de combustible, especialmente hidrógeno, que queda libre en el ánodo, sean descargados también al sistema de ventilación del compartimiento de baterías o sean tratados por medio de éste. Esta disposición hace posible que se prescinda de un recombinador adicional para convertir en inocuo el hidrógeno liberado por la pila de combustible. Por el contrario, un sistema de ventilación necesario de todos modos para el compartimiento de baterías es aprovechado ahora adicionalmente para evacuar también los gases de escape liberados por la pila de combustible. A este fin, la pila de combustible propiamente dicha o el lado del ánodo están correspondientemente encapsulados para capturar los gases que se liberan, especialmente hidrógeno, y alimentarlos por tuberías al sistema de ventilación del compartimiento de baterías. Dado que, cuando se emplean baterías de plomo, este sistema de ventilación está formado también para descargar hidrógeno, este sistema puede también capturar y descargar o convertir en inocuo el hidrógeno liberado por la instalación de pila de combustible.

Preferiblemente, la instalación de pila de combustible está unida con el compartimiento de baterías del submarino a través de una tubería de gas residual para conducir al compartimiento de baterías el gas liberado por la instalación de pila de combustible. El gas liberado por la pila de combustible y también los gases liberados por las baterías son descargados desde el compartimiento de baterías a través del sistema de ventilación de dicho compartimiento de baterías. Así, se crea un sistema de gas residual para los gases residuales de la fuente de combustible que está unido formando un sistema con el sistema de ventilación del compartimiento de baterías. El compartimiento de baterías presenta aquí preferiblemente también una ventilación o una entrada de aire mediante la cual se alimenta al compartimiento de baterías desde el interior del submarino aire que sustituya al aire o los gases que son descargados o succionados por el sistema de ventilación. La descarga de los gases liberados por la instalación de pila de combustible en el compartimiento de baterías hace posible una configuración especialmente sencilla de todo el sistema de gas residual, ya que se minimiza el número de componentes necesarios. Además, se puede garantizar una sencilla protección contra explosiones, ya que, debido a la alimentación de aire al compartimiento de baterías, se puede diluir hasta por debajo del límite de explosión el hidrógeno liberado tanto por la instalación de pila de combustible como por las baterías. Se puede asegurar así que la mezcla de hidrógeno-aire que tiene que ser evacuada por el sistema de ventilación del compartimiento de baterías ya no sea explosiva. De esta manera, se

puede prescindir de construir todo el sistema de gas residual en forma protegida contra explosiones, con lo que se puede ahorrar espacio y peso en el submarino para el sistema de gas residual. El compartimiento de baterías está construido de manera protegida contra explosiones, preferiblemente como en las disposiciones conocidas, ya que, al diluirse el hidrógeno con aire, se origina de momento una mezcla explosiva antes de que la mezcla sea diluida por aire alimentado u oxígeno alimentado al compartimiento de baterías hasta el punto de que no se alcance límite de explosión y quede excluida una explosión. La descarga del hidrógeno liberado por la instalación de pila de combustible hacia el compartimiento de baterías tiene aquí la ventaja de que, aparte del compartimiento de baterías construido de todos modos en forma protegida contra explosiones a causa de la liberación de hidrógeno desde las baterías, no tienen que construirse otras partes de la instalación en forma protegida contra explosiones, tal como era necesario anteriormente en el caso de un recombinador para la evacuación del hidrógeno liberado por la pila de combustible.

En la tubería de gas residual entre la instalación de pila de combustible y el compartimiento de baterías está dispuesto preferiblemente un separador de agua que separa el agua contenida en el gas liberado por la instalación de pila de combustible, especialmente en su lado del ánodo, con lo que se alimentan al compartimiento de baterías solamente componentes gaseosos, especialmente hidrógeno puro.

Más preferiblemente, el separador de agua está unido con un depósito de agua para recibir el agua separada. El agua allí acumulada puede descargarse o bombearse después a intervalos de tiempo determinados.

Preferiblemente, en una unión de tubería entre el separador de agua y el depósito de agua está dispuesta una barrera de gas que impide que entre gas en el depósito de agua, especialmente que entre hidrógeno proveniente del separador de agua.

Esta barrera de gas puede estar configurada, por ejemplo, como un tubo en U que esté dispuesto en la unión de tubería entre el separador de agua y el depósito de agua. Este tubo en U hace que un tramo de la tubería esté continuamente lleno de agua, de modo que no pueda pasar gas por la tubería. La barrera de gas puede estar configurada también de otra manera, por ejemplo a la manera de un sifón.

Más preferiblemente, el depósito de agua está provisto de una tubería de purga de aire que está unida con el compartimiento de baterías. Así, en el caso de fallo en el que, a pesar de todo, haya entrado gas en el depósito de agua, especialmente hidrógeno, este gas puede ser derivado hacia el compartimiento... [Seguir leyendo]

1. Submarino con una instalación de pila de combustible (2) y una instalación de baterías dispuesta en un compartimiento de baterías (16) , en el que el compartimiento de baterías (16) está provisto de un sistema de ventilación (22) y la instalación de pila de combustible (2) está unida con el sistema de ventilación (22) del compartimiento de baterías (16) de tal manera que los gases liberados por la instalación de pila de combustible (2) sean descargados a través del sistema de ventilación (22) del compartimiento de baterías (16) .

2. Submarino según la reivindicación 1, caracterizado porque la instalación de pila de combustible (2) está unida con el compartimiento de baterías (16) del submarino a través de una batería de gas residual (4, 14) para conducir el gas liberado por la instalación de pila de combustible (2) al compartimiento de baterías (16) .

3. Submarino según la reivindicación 1 ó 2, en el que está dispuesto un separador de agua (6) en la tubería de gas residual (4, 14) entre la instalación de pila de combustible (2) y el compartimiento de baterías (16) .

4. Submarino según la reivindicación 3, en el que el separador de agua (6) está unido con un depósito de agua (10) destinado a recibir el agua separada.

5. Submarino según la reivindicación 4, en el que está dispuesta una barrera de gas (12) en una unión de tubería (8) 15 entre el separador de agua (6) y el depósito de agua (10) .

6. Submarino según la reivindicación 5, en el que la unión de tubería (8) entre el separador de agua (6) y el depósito de agua (10) presenta un tubo en U (12) .

7. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el depósito de agua (10) está provisto de una tubería de purga de aire (18) que está unida con el compartimiento de baterías (16) .

8. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el depósito de agua (10) está tamponado con nitrógeno.

9. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que está dispuesto en el sistema de ventilación (22) del compartimiento de baterías (16) un recombinador (26) para convertir hidrógeno en agua.

10. Submarino según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que está dispuesto un separador de agua 25 en el sistema de ventilación (22) del compartimiento de baterías (16) .