Bastidor de alojamiento con recipiente a presión para celdas de combustible.

Bastidor de alojamiento (20) con un recipiente a presión para celdas de combustible (1) alojado,

mediante un dispositivo de alojamiento (21), en el bastidor de alojamiento (20), caracterizado porque el dispositivo de alojamiento (21) presenta unos elementos de tope (22), que están dispuestos sobre el bastidor de alojamiento (20) de forma trasladable, de tal modo que mediante su traslación (25) puede ajustarse en cada caso una separación prefijable (23) del respectivo elemento de tope (22) con respecto a una pared lateral (5, 6, 7, 8) del recipiente a presión para celdas de combustible (1) y porque, en el caso de un contacto (27, 29) del elemento de tope (22) respectivo con la pared lateral (5, 6, 7, 8), se bloquea una deformación (24) de la pared lateral (5, 6, 7, 8) que puede producirse a causa de una presión en el recipiente a presión para celdas de combustible (1), por medio de que se aplican fuerzas de deformación al bastidor de alojamiento (20) a través del respectivo elemento de tope (22) que hace contacto y son absorbidas mediante el mismo.

Bastidor de alojamiento con recipiente a presión para celdas de combustible

La invención se refiere a un bastidor de alojamiento con un recipiente a presión para celdas de combustible alojado, mediante un dispositivo de alojamiento, en el bastidor de alojamiento.

Una celda de combustible es una celda galvánica que transforma una energía de reacción química de un combustible alimentado continuamente y de un medio de oxidación en energía eléctrica. Son habituales celdas de combustible de hidrógeno-oxígeno, en las que hidrógeno (combustible, gas de funcionamiento) y oxígeno (medio de oxidación, gas de funcionamiento) reaccionan en un electrolito, mediante la entrega de calor, ante la energía eléctrica. También se conocen celdas de combustible con otros combustibles como metano, metanol, etano o etanol, y otros medios de oxidación como (oxígeno de) aire.

La energía eléctrica generada con ello mediante una celda de combustible puede alimentarse a un consumidor, como a un motor eléctrico, para realizar un trabajo.

Los gases de funcionamiento, como el hidrógeno y el oxígeno, de la celda de combustible se alimentan habitualmente bajo presión, normalmente a 3 bares abs (bar abs: presión absoluta), por ejemplo entre 1,05 bares abs y 2,5 bares abs, de tal modo que en la celda de combustible se establece una presión interna correspondientemente elevada.

Para impedir una salida de los gases de funcionamiento inflamables, respectivamente combustibles, por ejemplo en el caso de una fuga en la celda de combustible, hacia fuera de la celda de combustible, se prevén recipientes a presión (de celdas de combustible), en los que se disponen las celdas de combustible - allí bajo una envuelta de gas de protección (concepto de protección).

Para esto se alimenta al recipiente a presión, normalmente un cuerpo hueco tridimensional que presenta paredes de chapa, por ejemplo un bidón o un recipiente paraleleplpédico o de sección transversal rectangular, gas de protección como nitrógeno, a una presión que supere la presión del gas de funcionamiento - con una reserva de seguridad correspondiente -, por ejemplo de hasta 4 bares abs. El gas de protección situado a esta presión que supera la presión del gas de funcionamiento forma alrededor de la celda de combustible una envuelta de gas de protección, similar a una barrera de presión, y de este modo impide un rebose o una salida de los gases de funcionamiento a un entorno de la celda de combustible.

La presión interna establecida por medio de esto en el recipiente a presión y que actúa sobre las paredes del recipiente a presión se recoge a través de un dimensionamiento (de grosores) correspondiente de las paredes del recipiente a presión, para por medio de esto impedir una deformación de las paredes causada por la presión interna, que puede ser provocada por tensiones, y seguidamente posibles grietas, etc. en las paredes del recipiente a presión.

Se conocen celdas de combustible, como una celda de combustible PEM (celda de combustible Proton Exchange Membrane o celda de combustible Polymer Elektrolyt Membrane), por ejemplo de http://de.wikipedia.org/wiki/Celda de combustible.

Aparte de esto se conocen celdas de combustible en uso estacionario y también móvil, por ejemplo en el caso de un hospital para suministro de energía de emergencia o en un vehículo, como un vehículo de motor, un barco o un submarino. Aquí la celda de combustible normalmente se utiliza para el suministro eléctrico de los motores eléctricos que accionan el vehículo.

Para conferir, en especial en el caso de un uso móvil de una celda de combustible de este tipo, a ésta o al recipiente a presión que aloja la celda de combustible, una sujeción segura - por ejemplo contra resbalamiento -, se utilizan las llamadas estanterías (de inserción) de celdas de combustible, en forma abreviada racks de celdas de combustible (racks BZ) o sólo racks, en los que se inserta el recipiente a presión incluyendo la celda de combustible alojada en el mismo (llamado conjuntamente a partir de ahora sólo módulo de celda de combustible) - y de este modo se sujeta o se entiba.

Es deseable hacer funcionar celdas de combustible con elevadas presiones de gas de funcionamiento, por ejemplo de más de 3 bares abs, por ejemplo unos 3,5 bares abs o unos 4,0 bares abs, para de este modo poder hacer funcionar instalaciones periféricas de una celda de combustible, como reductores de presión y/o instalaciones de vigilancia, en sus márgenes de trabajo óptimos. Por medio de esto también pueden aumentarse la seguridad de tolerancia y la tolerancia a fallos de una celda de combustible.

Si en consecuencia - como es deseable - se alimentan a la celda de combustible los gases de funcionamiento a esta presión elevada, por ejemplo unos 3,5 bares abs, esto va acompañado también de un aumento necesario de la presión del gas de protección, por ejemplo hasta aproximadamente por encima de 4,5 bares abs o aproximadamente por encima de 5,0 bares abs, en el recipiente a presión para celdas de combustible.

Si de este modo se aumenta la presión del gas de protección, respectivamente la presión interna en el recipiente de gas a presión debe contarse - en el caso de recipientes de gas a presión constructivamente iguales - con amplias deformaciones, como fuertes abovedamientos de las paredes laterales del recipiente a presión. El recipiente de gas a presión se hincharía.

Como consecuencia de esto pueden producirse daños (irreversibles) en el recipiente de gas a presión, como deformaciones plásticas y/o grietas, lo que anula el concepto de protección y hace posible una salida al entorno de los gases de funcionamiento inflamables, respectivamente combustibles.

Del documento EP 1 406 335 A2 se conocen celdas de combustible dispuestas en una carcasa de celdas de combustible, en donde la carcasa de celdas de combustible presenta elementos individuales, mediante los cuales la carcasa de celdas de combustible está atornillada a un vehículo utilizando amortiguadores de goma.

Del documento US 2004/121216 A1 se conoce un recipiente a presión para celdas de combustible con un apilado de celdas de combustible alojado en el mismo. Mediante un dispositivo de fijación dispuesto en parte por fuera del recipiente a presión para celdas de combustible se fija el apilado de celdas de combustible en el recipiente a presión para celdas de combustible.

El documento US 2009/042082 A1 describe un recipiente a presión para celdas de combustible con celdas de combustible alojadas en el mismo.

La invención se ha impuesto la tarea de mejorar los inconvenientes en el estado de la técnica y hacer posible que funcione una celda de combustible con seguridad a presiones de funcionamiento superiores.

Esta tarea es resuelta mediante un bastidor de alojamiento con un recipiente a presión para celdas de combustible con las particularidades conforme a la reivindicación independiente.

La invención se basa en un bastidor de alojamiento con un recipiente a presión para celdas de combustible alojado en el bastidor de alojamiento mediante un dispositivo de alojamiento.

Para impedir daños en el recipiente a presión para celdas de combustible provocados por aumentos de presión en el mismo, la invención prevé que el dispositivo de alojamiento presente elementos de tope trasladables.

Estos elementos de tope están dispuestos sobre el bastidor de alojamiento de forma trasladable, de tal modo que mediante su traslación puede ajustarse en cada caso una separación prefijable del respectivo elemento de tope con respecto a una pared lateral del recipiente a presión para celdas de combustible y, en el caso de un contacto del elemento de tope con la pared lateral, se bloquea una deformación de la pared lateral que puede producirse a causa de una presión en el recipiente a presión para celdas de combustible.

"Dispuesto sobre el bastidor de alojamiento" quiere decir aquí que el elemento de tope - en caso de sufrir una carga - se apoya en el bastidor de alojamiento y de esta forma se aplican fuerzas a través del elemento de tope en el bastidor de alojamiento y son absorbidas por el mismo.

Por "bloqueado" puede entenderse en la Invención que - en cuanto exista un contacto entre el elemento de tope y la pared lateral - se impide una (otra) deformación a causa de la presión interna, en especial un abovedamiento, de la pared lateral. Expresado de forma simplificada y visual, el elemento de tope actúa como el tope que limita la deformación.

El hecho de que el dispositivo de alojamiento, mediante el cual se aloja el recipiente a presión para celdas de combustible en el bastidor de alojamiento, presente los elementos de tope trasladables,... [Seguir leyendo]

1. Bastidor de alojamiento (20) con un recipiente a presión para celdas de combustible (1) alojado, mediante un dispositivo de alojamiento (21), en el bastidor de alojamiento (20), caracterizado porque el dispositivo de alojamiento (21) presenta unos elementos de tope (22), que están dispuestos sobre el bastidor de alojamiento (20) de forma trasladable, de tal modo que mediante su traslación (25) puede ajustarse en cada caso una separación prefijable (23) del respectivo elemento de tope (22) con respecto a una pared lateral (5, 6, 7, 8) del recipiente a presión para celdas de combustible (1) y porque, en el caso de un contacto (27, 29) del elemento de tope (22) respectivo con la pared lateral (5, 6, 7, 8), se bloquea una deformación (24) de la pared lateral (5, 6, 7, 8) que puede producirse a causa de una presión en el recipiente a presión para celdas de combustible (1), por medio de que se aplican fuerzas de deformación al bastidor de alojamiento (20) a través del respectivo elemento de tope (22) que hace contacto y son absorbidas mediante el mismo.

2. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de tope (22) es un tornillo de ajuste, una regleta de ajuste, un raíl de ajuste o una mordaza de fijación.

3. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el contacto (29) es un contacto puntual, lineal o superficial.

4. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están dispuestos varios elementos de tope (22), de tal manera que estos varios elementos de tope (22) en el caso de contactar (27, 29) hacen contacto (27, 29) con una pared lateral (5, 6, 7, 8) del recipiente a presión para celdas de combustible (1), y/o porque están dispuestos varios elementos de tope (22), de tal modo que estos varios elementos de tope (22) en el caso de contactar (27, 29) hacen contacto (27, 29) con varias paredes laterales (5, 6, 7, 8) del recipiente a presión para celdas de combustible (1).

5. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los varios elementos de tope (22) están dispuestos según una estructura de contacto (27) reproduclble sobre la pared lateral (5, 6, 7, 8) del recipiente a presión para celdas de combustible (1), en especial en una fila o en una estructura de rejilla.

6. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la traslación (25) del elemento de tope (22) se realiza continuamente o a modo de retículo.

7. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la separación prefijable (23) es una separación cero o porque la separación prefijable (23) se ajuste en un margen de entre 0,1 mm y 4 cm, en especial en un margen de entre 1 mm y 1,5 cm.

8. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recipiente a presión para celdas de combustible (1) está configurado en forma de bidón o como recipiente (1) paralelepipédico, en especial con paredes laterales planas (5, 6, 7, 8).

9. Bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque existe una presión máxima admisible en el recipiente a presión para celdas de combustible (1) superior a 4,5 bares abs, y/o porque la presión en el recipiente a presión para celdas de combustible (1) es de entre 1,05 bares abs y 4,5 bares abs.

10. Utilización de un bastidor de alojamiento (20) según al menos una de las reivindicaciones anteriores en una aplicación estacionaria o móvil, en especial en un vehículo.