Dispositivo de regulación de presión para un sistema de pila de combustible.

Dispositivo de regulación de presión (18), en un sistema de pila de combustible (10) que comprende al menos una pila de combustible (12),

un circuito de alimentación (14) de la o cada pila de combustible (12) con fluido oxidante y un circuito de alimentación (16) de la o cada pila de combustible (12) con fluido reductor, incorporando cada circuito de alimentación (14, 16) un conducto de aguas arriba de afluencia del fluido (40, 44) y al menos un conducto de aguas abajo de conexión (42, 46) con una pila de combustible (12), equipando el dispositivo de regulación de presión (18) al menos un circuito de alimentación (14, 16) para regular la presión de fluido en la o cada pila de combustible (12), caracterizado porque el dispositivo de regulación de presión (18) comprende un empalme de aguas arriba (54) que relaciona fluídicamente el conducto de aguas arriba (44) de un primer circuito de alimentación (14) con una primera línea de pilotaje (50) de la presión de fluido y con una segunda línea de paso (52) del fluido, incorporando la primera línea (50) un primer regulador de presión (56) dispuesto entre una porción de aguas arriba (62) y una porción de aguas abajo (64) de la primera línea (50), e incorporando la segunda línea (52) un segundo regulador de presión (58) dispuesto entre una porción de aguas arriba (66) y una porción de aguas abajo (68) de la segunda línea (52), estando conectada fluídicamente la porción de aguas abajo (68) de la segunda línea (52) con el o con cada conducto de aguas abajo (42) de dicho primer circuito de alimentación (14), y porque:

* el dispositivo de regulación de presión (18) comprende un sensor (72) de la presión de fluido en la segunda línea (52), aguas abajo del segundo regulador de presión (58), y el primer regulador de presión (56) es a propósito para regular la presión en la porción de aguas abajo (64) de la primera línea (50) en función de la presión a la altura del sensor de presión (72), y porque

* el segundo regulador de presión (58) es a propósito para equilibrar la presión en la porción de aguas abajo (68) de la segunda línea (52) con una primera presión de referencia, captada a la altura de un primer punto de captación (98) situado sobre la porción de aguas abajo (64) de la primera línea (50).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/050449.

Solicitante: Areva Stockage d'Energie.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: Avenue Louis Philibert Bât. Jules Verne Domaine du Petit Arbois 13547 Aix-en-Provence FRANCIA.

Inventor/es: GENESTON,THIERRY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01M8/04 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 8/00 Pilas de combustible; Su fabricación. › Disposiciones o procesos auxiliares, p. ej. para controlar la presión, para la circulación de fluidos.

PDF original: ES-2528349_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de regulación de presión para un sistema de pila de combustible.

[1] La presente invención se refiere a un dispositivo de regulación de presión en un sistema de pila de combustible del tipo que comprende al menos una pila de combustible, un circuito de alimentación de la o cada pila de combustible con fluido oxidante y un circuito de alimentación de la o cada pila de combustible con fluido reductor, incorporando cada circuito de alimentación un conducto de aguas arriba de afluencia del fluido y al menos un conducto de aguas abajo de conexión con una pila de combustible, equipando el dispositivo de regulación de presión 1 al menos un circuito de alimentación para regular la presión de fluido en la o cada pila de combustible.

[2] Un dispositivo de regulación de presión de este tipo está destinado a regular la presión en los conductos anódicos y catódicos de las celdas de que vienen a componerse las pilas de combustible del sistema de pila de combustible, para así optimizar el rendimiento de dichas pilas de combustible.

[3] Tales dispositivos de regulación de presión con conocidos, por ejemplo, por el documento US24/81864. Este documento describe un sistema de pila de combustible que comprende un dispositivo de regulación de presión intercalado entre un depósito de fluido reductor y un conducto de alimentación de fluido a un compartimento anódico de una pila de combustible.

[4] Con objeto de regular de manera precisa la presión en los conductos anódicos y catódicos, los dispositivos de regulación de presión utilizados suelen estar constituidos por electroválvulas. Ahora bien, tales dispositivos resultan ser sumamente costosos cuando se trata de hacer pasar un gran caudal de fluido, como en el caso de sistemas de pila de combustible que comprenden un gran número de pilas de combustible en conexión

fluida paralela.

[5] Es pues un objetivo de la invención proveer un dispositivo de regulación de presión a reducido coste.

[6] Al tal efecto, la invención tiene por objeto un dispositivo de regulación de presión del tipo Indicado, 3 caracterizado porque el dispositivo de regulación de presión comprende un empalme de aguas arriba que relaciona

fluídicamente el conducto de aguas arriba de un primer circuito de alimentación con una primera línea de pilotaje de la presión de fluido y con una segunda línea de paso del fluido, incorporando la primera línea un primer regulador de presión dispuesto entre una porción de aguas arriba y una porción de aguas abajo de la primera línea, e incorporando la segunda línea un segundo regulador de presión dispuesto entre una porción de aguas arriba y una 35 porción de aguas abajo de la segunda línea, estando conectada fluídicamente la porción de aguas abajo de la segunda línea con el o con cada conducto de aguas abajo de dicho primer circuito de alimentación, y porque:

el dispositivo de regulación de presión comprende un sensor de la presión de fluido en la segunda línea, aguas abajo del segundo regulador de presión, y el primer regulador de presión es a propósito para regular la

presión en la porción de aguas abajo de la primera línea en función de la presión a la altura del sensor de presión, y porque

el segundo regulador de presión es a propósito para equilibrar la presión en la porción de aguas abajo de la segunda línea con una primera presión de referencia, captada a la altura de un primer punto de captación

situado sobre la porción de aguas abajo de la primera línea.

[7] En modos de realización particulares de la invención, el dispositivo de regulación de presión según la invención comprende asimismo una o varias de las siguientes características, consideradas aisladamente o según cualquier o cualesquiera combinaciones técnicamente posibles:

- la porción de aguas abajo de la primera línea está conectada fluídicamente con la porción de aguas abajo de la segunda línea, a la altura de un empalme de aguas abajo;

- el sensor de presión está adaptado para medir la presión de fluido aguas abajo del empalme de aguas abajo;

- la porción de aguas abajo de la primera línea comprende un dispositivo antirretorno para impedir un remonte de fluido del empalme de aguas abajo hacia el primer regulador de presión;

- la porción de aguas abajo de la primera línea comprende un dispositivo de reducción de presión, para reducir la

presión de fluido entre aguas arriba y aguas abajo de dicho dispositivo;

- el dispositivo de reducción de presión se halla dispuesto aguas arriba del dispositivo antirretorno;

- el primer punto de captación se ubica aguas arriba del dispositivo de reducción de presión;

- el dispositivo incorpora al menos un tercer regulador de presión, para regular la presión en el o cada conducto de aguas abajo del segundo circuito de alimentación, siendo dicho tercer regulador de presión a propósito para equilibrar la presión en el o cada conducto de aguas abajo del segundo circuito de alimentación con una segunda

presión de referencia captada a la altura de un segundo punto de captación, situado aguas abajo del segundo regulador de presión;

- el tercer regulador de presión es único y se ubica aguas arriba del o de cada conducto de aguas abajo del segundo circuito de alimentación, ubicándose el segundo punto de captación sobre la porción de aguas abajo de la segunda

línea;

- el dispositivo comprende una pluralidad de terceros reguladores de presión, estando dispuesto cada tercer regulador de presión sobre un conducto de aguas abajo del segundo circuito de alimentación, ubicándose cada segundo punto de captación sobre un conducto de aguas abajo del primer circuito de alimentación, alimentando

dichos conductos de aguas abajo la misma pila de combustible.

[8] Otras características y ventajas de la invención se irán poniendo de manifiesto con la lectura de la descripción subsiguiente, dada únicamente a título de ejemplo y llevada a cabo con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 es un esquema que representa un sistema de pila de combustible que comprende un dispositivo de regulación de presión según la invención;

La figura 2 es una sección esquemática de una celda de una pila de combustible del sistema de la figura 1;

La figura 3 es una sección esquemática de un primer regulador de presión del dispositivo de regulación de presión de la figura 1;

La figura 4 es una sección esquemática de un segundo regulador de presión del dispositivo de regulación de presión 35 de la figura 1, y

La figura 5 es un esquema que presenta una variante del sistema de pila de combustible de la figura 1.

[9] Se hace notar que, en lo que sigue, los términos "aguas arriba" y "aguas abajo" habrán de entenderse 4 con relación al sentido de flujo de los fluidos a través de los diferentes elementos del sistema de pila de

combustible 1.

[1] El sistema de pila de combustible 1, representado en la figura 1, comprende una pluralidad de pilas de combustible 12, un circuito de alimentación 14 de las pilas de combustible 12 con fluido oxidante, un circuito de

alimentación 16 de las pilas de combustible 12 con fluido reductor y un dispositivo de regulación de presión 18, para regular la presión de fluidos oxidante y reductor en las pilas de combustible 12.

[11] Cada pila de combustible 12 se conforma mediante un apilamiento de una pluralidad de celdas. En la figura 2 se representa una de las celdas, referenciada con 2.

[12] Tal como queda visible en la figura 2, la celda 2 comprende un ensamblaje membrana-electrodo 22 intercalado entre una placa anódica 24 y una placa catódica 26.

[13] El ensamblaje membrana-electrodo 22 comprende una membrana de intercambio de iones 3 55 interpuesta entre un ánodo 32 y un cátodo 34.

[14] La membrana 3 aísla eléctricamente el ánodo 32 del cátodo 34.

[15] La membrana 3 está adaptada para dejar que a su través tan sólo pasen iones cargados,

preferentemente cationes. La membrana 3 es generalmente una membrana de intercambio de protones, adaptada para dejar que a su través tan sólo pasen protones. La membrana 3 es típicamente de material de polímero.

[16] El ánodo 32 y el cátodo 34 comprenden cada cual un catalizador, típicamente platino o una aleación 5 de platino, para facilitar la reacción.

[17] La placa anódica 24 delimita un conducto anódico 36 para la circulación de un fluido reductor a lo largo del ánodo 32 y en contacto con el mismo. Para conseguir esto, la placa 24 está dotada de al menos un canal practicado en la cara de la placa dirigida... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de regulación de presión (18), en un sistema de pila de combustible (1) que comprende al menos una pila de combustible (12), un circuito de alimentación (14) de la o cada pila de combustible (12) con fluido

oxidante y un circuito de alimentación (16) de la o cada pila de combustible (12) con fluido reductor, incorporando cada circuito de alimentación (14, 16) un conducto de aguas arriba de afluencia del fluido (4, 44) y al menos un conducto de aguas abajo de conexión (42, 46) con una pila de combustible (12), equipando el dispositivo de regulación de presión (18) al menos un circuito de alimentación (14, 16) para regular la presión de fluido en la o cada pila de combustible (12), caracterizado porque el dispositivo de regulación de presión (18) comprende un empalme 1 de aguas arriba (54) que relaciona fluídlcamente el conducto de aguas arriba (44) de un primer circuito de alimentación (14) con una primera línea de pilotaje (5) de la presión de fluido y con una segunda línea de paso (52) del fluido, incorporando la primera línea (5) un primer regulador de presión (56) dispuesto entre una porción de aguas arriba (62) y una porción de aguas abajo (64) de la primera línea (5), e incorporando la segunda línea (52) un segundo regulador de presión (58) dispuesto entre una porción de aguas arriba (66) y una porción de aguas abajo 15 (68) de la segunda línea (52), estando conectada fluídicamente la porción de aguas abajo (68) de la segunda línea (52) con el o con cada conducto de aguas abajo (42) de dicho primer circuito de alimentación (14), y porque:

el dispositivo de regulación de presión (18) comprende un sensor (72) de la presión de fluido en la segunda línea (52), aguas abajo del segundo regulador de presión (58), y el primer regulador de presión (56) es a

propósito para regular la presión en la porción de aguas abajo (64) de la primera línea (5) en función de la presión a la altura del sensor de presión (72), y porque

el segundo regulador de presión (58) es a propósito para equilibrar la presión en la porción de aguas abajo (68) de la segunda línea (52) con una primera presión de referencia, captada a la altura de un primer punto de

captación (98) situado sobre la porción de aguas abajo (64) de la primera línea (5).

2. Dispositivo de regulación de presión (18) según la reivindicación 1, caracterizado porque la porción de aguas abajo (64) de la primera línea (5) está conectada fluídicamente con la porción de aguas abajo (68) de la segunda línea (52), a la altura de un empalme de aguas abajo (7).

3. Dispositivo de regulación de presión (18) según la reivindicación 2, caracterizado porque el sensor de presión (72) está adaptado para medir la presión de fluido aguas abajo del empalme de aguas abajo (7).

4. Dispositivo de regulación de presión (18) según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la 35 porción de aguas abajo (64) de la primera línea (5) comprende un dispositivo antirretorno (12) para impedir un

remonte de fluido del empalme de aguas abajo (7) hacia el primer regulador de presión (56).

5. Dispositivo de regulación de presión (18) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la porción de aguas abajo (64) de la primera línea (5) comprende un dispositivo de

reducción de presión (122), para reducir la presión de fluido entre aguas arriba y aguas abajo de dicho dispositivo (122).

6. Dispositivo de regulación de presión (18) según las reivindicaciones 4 y 5 tomadas conjuntamente, caracterizado porque el dispositivo de reducción de presión (122) se halla dispuesto aguas arriba del dispositivo

antirretorno (12).

7. Dispositivo de regulación de presión (18) según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el primer punto de captación (98) se ubica aguas arriba del dispositivo de reducción de presión (122).

8. Dispositivo de regulación de presión (18) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones,

caracterizado por incorporar al menos un tercer regulador de presión (6), para regular la presión en el o cada conducto de aguas abajo (46) del segundo circuito de alimentación (16), siendo dicho tercer regulador de presión (6) a propósito para equilibrar la presión en el o cada conducto de aguas abajo (46) del segundo circuito de alimentación (16) con una segunda presión de referencia captada a la altura de un segundo punto de captación 55 (124), situado aguas abajo del segundo regulador de presión (58).

9. Dispositivo de regulación de presión (18) según la reivindicación 8, caracterizado porque el tercer

regulador de presión (6) es único y se ubica aguas arriba del o de cada conducto de aguas abajo (46) del segundo circuito de alimentación (16), ubicándose el segundo punto de captación (124) sobre la porción de aguas abajo (68)

de la segunda línea (52).

1. Dispositivo de regulación de presión (18) según la reivindicación 8, caracterizado por comprender

una pluralidad de terceros reguladores de presión (6), estando dispuesto cada tercer regulador de presión (6) 5 sobre un conducto de aguas abajo (46) del segundo circuito de alimentación (16), ubicándose cada segundo punto de captación (124) sobre un conducto de aguas abajo (42) del primer circuito de alimentación (14), alimentando dichos conductos de aguas abajo (42, 46) la misma pila de combustible (12).


 

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