"Equipo de combustión de hidrógeno doméstico".

1. Equipo doméstico de combustión de hidrógeno, caracterizado porque comprende:

- por lo menos una unidad de electrólisis (15) de agua, con una entrada de agua, una salida de oxígeno y una salida de hidrógeno,

- una entrada de energía eléctrica que alimenta dicha unidad de electrólisis (15),

- un depósito acumulador (10) de hidrógeno flexible, apto para acumular el hidrógeno producido en dicha unidad de electrólisis (15), con una entrada de hidrógeno y una salida de hidrógeno, y

- por lo menos un quemador de hidrógeno (13), conectado a dicho depósito acumulador (10) de hidrógeno.

2. Equipo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha entrada de energía eléctrica comprende una entrada de corriente eléctrica continua.

3. Equipo según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha entrada de corriente eléctrica continua incluye un conversor de voltaje (3).

4. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha entrada de energía eléctrica comprende una entrada de corriente alterna.

5. Equipo según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha entrada de corriente alterna incluye un conversor AC/DC (2).

6. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha entrada de energía eléctrica comprende unos medios capacitivos (4).

7. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende un depósito (6) de agua que está conectado aguas arriba a dicha entrada de agua de la unidad de electrólisis (15).

8. Equipo según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha entrada de agua está por debajo del nivel de agua de dicho depósito (6) de agua.

9. Equipo según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque comprende una bomba de agua (5) dispuesta entre dicho depósito (6) de agua y dicha entrada de agua.

10. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende una entrada de hidrógeno, conectada a dicha salida de hidrógeno de la unidad de electrólisis (15) de agua, de manera que el hidrógeno producido en dicha unidad de electrólisis (15) se acumula en la parte superior del depósito (6) de agua, donde dicha entrada de hidrógeno del depósito (6) de agua está por debajo del nivel de agua de dicho depósito (6) de agua, y dicho depósito (6) de agua comprende, adicionalmente, una salida de hidrógeno conectada a dicho depósito acumulador (10) de hidrógeno.

11. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende un sensor de nivel de agua (7).

12. Equipo según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende un detector de fugas de hidrógeno (8).

13. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende un sensor de presión de hidrógeno y un interruptor eléctrico (16) apto para interrumpir la entrada de energía eléctrica en dicha unidad de electrólisis (15), donde dicho sensor de presión de hidrógeno es apto para activar dicho interruptor (16) si detecta una presión de hidrógeno superior a un valor preestablecido.

14. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque comprende una bomba de gas hidrógeno (12) tras dicha salida de hidrógeno del depósito acumulador (10) de hidrógeno, apta para suministrar hidrógeno a presión a dicho quemador (13).

15. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque dicho quemador (13) es un quemador de una cocina doméstica (14).

16. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dicho quemador (13) es un quemador de un calefactor (17) de agua sanitaria y/o de calefacción doméstico.

Equipo de combustión de hidrógeno doméstico Campo de la invención La invención se refiere a un equipo doméstico de combustión de hidrógeno. El equipo puede ser empleado como sistema doméstico de cocción de alimentos y/o de calefacción de agua (tanto para su uso sanitario como para calefacción de la vivienda) .

Estado de la técnica

Alrededor del siglo XIX se inician los primeros procesos de obtención de hidrógeno por electrólisis del agua. En la segunda mitad del siglo XX, en particular, a partir de los años 70, se inicia la búsqueda de una economía basada en el hidrógeno, como portador de energía, para solucionar el problema energético planteado por la disminución de fuentes de combustibles fósiles, la demanda creciente de energía y el deterioro del medioambiente como consecuencia de quemar combustibles fósiles.

En la actualidad, algunos proveedores modernos de tecnología de uso de hidrógeno para cocción son:

Labtech Int. Ltd., fundada 1993 en Sofía, Bulgaria. Establecida inicialmente como centro de investigación de los hidruros del metal, y ahora como compañía, es uno de los productores más grandes de sistemas de almacenaje del hidrógeno en la base de los hidruros del metal para los usos inmóviles y móviles en Europa.

Epoch Energy Technology Corp (Taiwan) ha desarrollados cocinas de hidrógeno que se conectan directamente a la red eléctrica y producen una mezcla estequiométrica de gases oxígeno e hidrógeno (usualmente denominada gas oxihidrógeno) , que es suministrada directamente al quemador (sin almacén) .

En vías de desarrollo podemos encontrar los prototipos de De-Hydroxis (Singapur) y los quemadores portátiles aptos para conectarse a fuentes de hidrógeno de H-ION Solar Inc (EEUU) .

En Filipinas, CHUNG DOMINIC N JR y LUGA ENRICO S han desarrollado cocinas que utilizan gas oxihidrógeno generado por electrolizadores.

Exposición de la invención La invención tiene por objeto un nuevo equipo doméstico de combustión de hidrógeno mejorado. Esta finalidad se consigue mediante un equipo doméstico de combustión de hidrógeno, que comprende:

- por lo menos una unidad de electrólisis de agua (con un generador electrolítico de hidrógeno que produce la electrólisis del agua) , con una entrada de agua, una salida de oxígeno y una salida de hidrógeno,

- una entrada de energía eléctrica que alimenta la unidad de electrólisis,

- un depósito acumulador de hidrógeno flexible (gasómetro) , apto para acumular el hidrógeno producido en la unidad de electrólisis, con una entrada de hidrógeno y una salida de hidrógeno, y

- por lo menos un quemador de hidrógeno, conectado al depósito acumulador de hidrógeno.

Efectivamente, los equipos de acuerdo con la invención permiten ser fabricados de una forma económica, siendo sin embargo, versátiles y seguros.

Por un lado, presentan un depósito acumulador de hidrógeno flexible, lo que permite utilizar el gas combustible (hidrógeno) independientemente del suministro de energía eléctrica. Así, una solución preferente es que la entrada de energía eléctrica comprenda una entrada de corriente eléctrica continua. De esta manera la fuente de energía pueden ser, por ejemplo, placas solares u otros elementos autónomos generadores de energía eléctrica continua, lo que permite el empleo de energías renovables e incluso el empleo en lugares aislados, en los que no hay acceso a la red eléctrica general. El acumulador o gasómetro permite acumular el hidrógeno generado, por ejemplo durante las horas de sol en el caso de una fuente de energía fotovoltaica, para ser consumido con posterioridad. En estos casos, es ventajoso que la entrada de corriente eléctrica comprenda un conversor de voltaje, que permita convertir el voltaje de entrada en el voltaje más adecuado para la unidad de electrólisis. Otra solución preferente contempla que la entrada de energía eléctrica comprenda una entrada de corriente alterna, y que preferentemente la entrada de corriente alterna incluya un conversor AC/DC. De esta manera se puede alimentar la unidad de electrólisis a partir de la red general eléctrica (o de otras fuentes de corriente alterna) . En general, la entrada de energía eléctrica comprende ventajosamente unos medios capacitivos (que estabilizan la entrada de energía en la unidad de electrólisis) .

El equipo de acuerdo con la invención presenta la ventaja de no utilizar directamente combustibles fósiles, hidrocarburos líquidos o gaseosos o materia orgánica como combustible para cocción. Cuando la fuente de energía eléctrica es renovable, el equipo no produce emisiones directas de carbono por uso de combustible para cocción. Sustituye las bombonas de butano, propano o mezclas de hidrocarburos y ahorra los sistemas de transporte y distribución domiciliar de los mismos. El equipo permite disminuir las emisiones de partículas producto de la combustión, con las repercusiones positivas en la salud humana y es indicado para lugares donde el humo no sea deseable. Es muy útil en regiones remotas donde no existan redes de abastecimiento de gas u otros combustibles o sea muy costoso el transporte de hidrocarburos. Está especialmente indicado para viviendas unifamiliares, casas de campo, granjas y residencias rurales.

Por otro lado, el depósito acumulador es un depósito flexible o gasómetro, lo que reduce sensiblemente el coste frente a otras alternativas de acumulación de hidrógeno, como son los acumuladores basados en hidruros de metal, o los recipientes de alta presión. Ventajosamente el equipo comprende una bomba de gas hidrógeno apta para suministrar hidrógeno a presión al quemador, de manera que éste recibe un caudal de hidrógeno a la presión óptima para un correcto funcionamiento.

Preferentemente el equipo comprende un depósito de agua que está conectado aguas arriba a la entrada de agua de la unidad de electrólisis, de manera que el agua acumulada en el depósito alimenta la unidad de electrólisis a través de la entrada de agua de la unidad de electrólisis.

El depósito de agua, que puede tener uno o más de un compartimento, o estar conectado en serie a otros depósitos, puede cumplir varias funciones:

a - almacenar el líquido a electrolizar (agua destilada, pura, de lluvia, filtrada, con o sin electrolitos (KOH, NaOH u otros) ) y aportarlo a las celdas electrolíticas (usualmente denominadas “stacks”) de la unidad de electrólisis a medida que éstas consuman el agua. En la reacción electrolítica sólo se consume agua con lo que sólo será necesario ir aportando más agua, preferiblemente destilada o agua de lluvia, para reponer la utilizada en la producción de gas (hidrógeno, por un lado, y oxígeno, por el otro lado) . El resultado de la combustión del hidrógeno genera únicamente vapor de agua, por lo cual en el proceso de combustión del hidrogeno se vuelve a producir agua, en forma de vapor, y energía.

b - preferentemente la entrada de agua a la unidad de electrólisis está por debajo del nivel de agua del depósito de agua. De esta manera se produce una presión hidrostática que obliga al agua a entrar en las celdas electrolíticas y al gas a salir de éstas mediante sendos conductos. De esta forma se evita la acumulación del gas en la celda electrolítica, aumentando su rendimiento y evitando el riesgo de explosión en la unidad de electrólisis. De todas formas, es ventajoso que el equipo comprenda una bomba de agua dispuesta entre el depósito de agua y la entrada de agua de la unidad de electrólisis, de manera que se regula de una forma más precisa el caudal y presión de agua suministrado a la unidad de electrólisis.

c - hacer la función de decantador para limpiar de espuma el gas hidrógeno resultante de la electrólisis al hacer burbujear el gas hidrógeno, que se produce en la celda electrolítica, a través del mismo líquido electrolito que contiene el depósito. Para ello es ventajoso que el depósito de agua comprenda una entrada de hidrógeno, conectada a la salida de hidrógeno de la unidad de electrólisis de agua, de manera que el hidrógeno producido en la unidad de electrólisis se acumule en la parte superior del depósito de agua, donde la entrada de hidrógeno del depósito de agua está por debajo del nivel de agua del depósito de agua, y el depósito de agua comprende, adicionalmente, una salida de hidrógeno conectada al depósito acumulador de hidrógeno flexible (o gasómetro) .

d - además, en el caso anterior, el depósito puede cumplir la función de arresta llamas, ya que al burbujear el gas hidrógeno en el líquido (agua) del depósito y almacenarse en la parte superior de éste, en caso de explosión de la burbuja de gas (hidrógeno) acumulada...

- Equipo doméstico de combustión de hidrógeno, caracterizado porque comprende:

- por lo menos una unidad de electrólisis (15) de agua, con una entrada de agua, una salida de oxígeno y una salida de hidrógeno,

- una entrada de energía eléctrica que alimenta dicha unidad de electrólisis (15) ,

- un depósito acumulador (10) de hidrógeno flexible, apto para acumular el hidrógeno producido en dicha unidad de electrólisis (15) , con una entrada de hidrógeno y una salida de hidrógeno, y

- por lo menos un quemador de hidrógeno (13) , conectado a dicho depósito acumulador (10) de hidrógeno.

– Equipo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha entrada de energía eléctrica comprende una entrada de corriente eléctrica continua.

– Equipo según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha entrada de corriente eléctrica continua incluye un conversor de voltaje (3) .

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha entrada de energía eléctrica comprende una entrada de corriente alterna.

– Equipo según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha entrada de corriente alterna incluye un conversor AC/DC (2) .

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha entrada de energía eléctrica comprende unos medios capacitivos (4) .

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende un depósito (6) de agua que está conectado aguas arriba a dicha entrada de agua de la unidad de electrólisis (15) .

– Equipo según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha entrada de agua está por debajo del nivel de agua de dicho depósito (6) de agua.

– Equipo según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque comprende una bomba de agua (5) dispuesta entre dicho depósito (6) de agua y dicha entrada de agua.

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende una entrada de hidrógeno, conectada a dicha salida de hidrógeno de la unidad de electrólisis (15) de agua, de manera que el hidrógeno producido en dicha unidad de electrólisis (15) se acumula en la parte superior del depósito (6) de agua, donde dicha entrada de hidrógeno del depósito (6) de agua está por debajo del nivel de agua de dicho depósito (6) de agua, y dicho depósito (6) de agua comprende, adicionalmente, una salida de hidrógeno conectada a dicho depósito acumulador (10) de hidrógeno.

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende un sensor de nivel de agua (7) .

– Equipo según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende un detector de fugas de hidrógeno (8) .

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque dicho depósito (6) de agua comprende un sensor de presión de hidrógeno y un interruptor eléctrico (16) apto para interrumpir la entrada de energía eléctrica en dicha unidad de electrólisis (15) , donde dicho sensor de presión de hidrógeno es apto para activar dicho interruptor (16) si detecta una presión de hidrógeno superior a un valor preestablecido.

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque comprende una bomba de gas hidrógeno (12) tras dicha salida de hidrógeno del depósito acumulador (10) de hidrógeno, apta para suministrar hidrógeno a presión a dicho quemador (13) .

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque dicho quemador (13) es un quemador de una cocina doméstica (14) .

– Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dicho quemador (13) es un quemador de un calefactor (17) de agua sanitaria y/o de calefacción doméstico.