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MX2011004644A - Cartuchos de celdas de combustible generadoras de hidrogeno. - Google Patents

Cartuchos de celdas de combustible generadoras de hidrogeno.

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Publication number
MX2011004644A
MX2011004644A MX2011004644A MX2011004644A MX2011004644A MX 2011004644 A MX2011004644 A MX 2011004644A MX 2011004644 A MX2011004644 A MX 2011004644A MX 2011004644 A MX2011004644 A MX 2011004644A MX 2011004644 A MX2011004644 A MX 2011004644A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
catalyst
hydrogen
generating apparatus
pressure
fuel
Prior art date
Application number
MX2011004644A
Other languages
English (en)
Inventor
Alain Rosenzweig
Andrew J Curello
Paul Spahr
Michael R Curello
Original Assignee
Bic Soc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bic Soc filed Critical Bic Soc
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Abstract

La presente solicitud se dirige a un aparato generador de gas (10). Se genera hidrógeno dentro del aparato generador de gas y se transporta a una celda de combustible. La generación de hidrógeno se regula automáticamente mediante la exposición selectiva de un catalizador (48) a la mezcla de combustible dependiendo de la presión dentro de la cámara de reacción (28) del aparato generador de gas. Los mecanismos de sellado de catalizador (40, 42) se proporcionan por lo menos parcialmente dentro de la cámara de reacción para regular la presión de hidrógeno y para minimizar las fluctuaciones en la presión del hidrógeno recibido por la celda de combustible.

Description

CARTUCHOS DE CELDAS DE COMBUSTIBLE GENERADORAS DE HIDRÓGENO REFERENCIA CRUZADA A APLICACIONES RELACIONADAS Esta solicitud reclama prioridad sobre la solicitud de patente provisional de los EE.UU. no. 61/110, 780, presentada el 3 de noviembre de 2008, y la solicitud provisional de patente de los EE.UU. no. 61/140, 313, presentada el 23 de diciembre de 2008. Estas solicitudes se incorporan a la presente por referencia en sus totalidades.
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona generalmente con el suministro de combustible para las celdas de combustible. En particular, la invención se relaciona con cartuchos de combustible para celdas de combustible configurados para producir un gas combustible a petición.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las celdas de combustible son dispositivos que convierten directamente la energía química de los reactivos, es decir, el combustible y el oxidante, en electricidad de corriente directa (DC) . Para un número cada vez mayor de aplicaciones, las celdas de combustible son más eficientes que la generación de energía convencional, como la combustión de combustibles fósiles, así como el almacenamiento de energía portátil, como baterías de iones de litio.
En general, la tecnología de celdas de combustible incluye una variedad de celdas de combustible diferentes, tales como celdas de combustible alcalinas, celdas de combustible de electrolito polimérico, celdas de combustible de ácido fosfórico, celdas de combustible de carbonato fundido, celdas de combustible de óxido sólido y celdas de combustible de enzimas. Las celdas de combustible más importantes de hoy en día se pueden dividir en varias categorías generales, a saber, (i) celdas de combustible que utilizan hidrógeno comprimido (H2) como combustible, incluyendo celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) , (ii) celdas de combustible PEM que utilizan alcoholes, por ejemplo, metanol (CH3OH) , hidruros de metal, por ejemplo, borohidruro de sodio (NaBH4) , hidrocarburos u otros combustibles reformados en combustible de hidrógeno, (iii) celdas de combustible PEM que pueden consumir combustibles no basados en hidrógeno directamente o celdas de combustible de oxidación directa, y (iv) celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) que convierten directamente los combustibles de hidrocarburo en electricidad a altas temperaturas.
El hidrógeno comprimido generalmente se guarda a alta presión y por lo tanto es difícil de manejar. Además, normalmente se requieren grandes tanques de almacenamiento y no pueden fabricarse lo suficientemente pequeños para dispositivos de electrónica de consumo. Las celdas de combustible reformateadas convencionales requieren reformadores y otros sistemas auxiliares de vaporización para convertir los combustibles en hidrógeno al reaccionar con el oxidante en la celda de combustible. Los avances recientes hacen que las celdas de combustible de reformador o reformateadas sean prometedoras para los dispositivos electrónicos de consumo. Las celdas de combustible de oxidación directa más comunes son celdas de combustible de metanol directo o DMFC. Otras celdas de combustible de oxidación incluyen celdas de combustible de etanol directo y celdas de combustible de ortocarbonato de tetrametilo. El DMFC, donde el metanol reacciona directamente con el oxidante en la celda de combustible, es la celda de combustible más simple y pequeña potencialmente y también tiene una aplicación de energía promisoria para los dispositivos electrónicos de consumo. Las SOFC convierten los combustibles de hidrocarburos, como butano, a alta temperatura para producir electricidad. Las SOFC requieren temperatura relativamente alta en el rango de 1000 °C para que la reacción de la celda de combustible se produzca.
Las reacciones químicas que producen electricidad son diferentes para cada tipo de celda de combustible. Para las celdas de combustible alimentadas por gas de hidrógeno, la reacción química en cada electrodo y la reacción general de una celda de combustible PEM se describen a continuación: La mitad de la reacción en el ánodo: H2 ? 2H+ + 2e~ La mitad de reacción en el cátodo: 0.5O2 + 2H+ + 2e~ ? H20 La reacción de celdas de combustible en general: H2 + 0.5O2 ? H20 Debido a la migración de los iones hidrógeno (H+) a través de la PEM del ánodo al cátodo y debido a la incapacidad de los electrones libres (e-) para pasar a través de la PEM, los electrones fluyen a través de un circuito externo, lo que produce una corriente eléctrica a través del circuito externo. El circuito externo puede ser usado para alimentar muchos dispositivos electrónicos de consumo útiles, tales como teléfonos móviles o celulares, calculadoras, asistentes personales digitales, computadoras portátiles, y herramientas eléctricas, entre otros.
En general, la PEM se hace de un polímero, como Nafion® disponible de DuPont, que es un polímero de ácido sulfónico perfluorado que tiene un grosor en el rango de cerca de 0.05 milímetros a cerca de 0.50 mm, o de otras membranas adecuadas . El ánodo se hace típicamente de un soporte de papel carbón teflonado con una capa delgada de catalizador, como platino-rutenio, depositado sobre este. El cátodo es generalmente un electrodo de difusión de gas en el que las partículas de platino se unen a un lado de la membrana .
Para las DMFC, la reacción electroquímica en cada electrodo y la reacción general de una celda de combustible de metanol directo se describen a continuación: La mitad de reacción en el ánodo: CH3OH + H20 ? C02 + 6H+ + 6e" La mitad de reacción en el cátodo: 1.502 + 6H+ + 6e" ? 3H20 La reacción de celdas de combustible en general: CH3OH + 1.502 ? C02 + 2H20 La DMFC se trata en las patentes de los EE.UU. No. 5.992.008 y 5.945.231, que se incorporan por referencia en este documento en sus totalidades.
En otra celda de combustible de oxidación directa, las celdas de combustible de borohidruro (DBFC) reaccionan de la siguiente manera: La mitad de reacción en el ánodo: BH4 - + 8OH- -> BO2- + 6H20 + 8e- La mitad de reacción en el cátodo: 202 + 4H20 + 8e- - 80H- En una celda de combustible química de hidruro de metal, el borohidruro de sodio se reforma y reacciona de la siguiente manera: NaBH4 + 2H20 ? (calor o catalizador) ? 4 (H2) + (NaB02) La mitad de reacción en el ánodo: H2 ? 2H+ + 2e~ La mitad de reacción en el cátodo: 2 (2H+ + 2e") + 02 ? 2H20 Catalizadores adecuados para esta reacción incluyen platino, rutenio y otros metales. El combustible de hidrógeno producido a partir de la reforma de borohidruro de sodio se hace reaccionar en la celda de combustible con un oxidante, como 02, para generar electricidad (o un flujo de electrones) y agua como producto residual. El proceso de reforma también produce un producto residual de borato de sodio (NaB02) . En la patente de los EE.UU. N ° 4,261,956, que se incorpora por referencia en este documento en su totalidad, se trata una celda de combustible de borohidruro de sodio. Los hidruros de metal químicos también pueden utilizarse para producir hidrógeno comprimido para su posterior transporte a una celda de combustible, donde el hidrógeno puede sufrir la reacción de hidrógeno antes descrita.
Una de las características más importantes del uso de celdas de combustible es el almacenamiento de combustible. Otra característica importante es la de regular el transporte de combustible fuera del cartucho de combustible a la celda de combustible. Para ser de utilidad comercial, celdas de combustible como DMFC o sistemas PEM deben tener la capacidad de almacenar suficiente combustible para satisfacer el uso de los consumidores normales. Por ejemplo, para los teléfonos móviles o celulares, para computadoras portátiles y de asistentes personales digitales (PDA) , las celdas de combustible necesitan alimentar estos dispositivos por lo menos por la misma duración que las baterías actuales y, de preferencia, mucho más tiempo. Además, las celdas de combustible deben tener tanques de combustible fácilmente reemplazables o recargables para minimizar o evitar la necesidad de recargas largas requeridas por las baterías recargables de hoy.
Una desventaja de los generadores de gas de hidrógeno conocidos que utilizan hidruro químico como combustible es que una vez que la reacción se inicia, el cartucho de generador de gas no puede controlar eficientemente la reacción. Por lo tanto, la reacción continuará hasta que el suministro de los reactivos se agote o la fuente del reactivo se apague manualmente. Uno de los primeros ejemplos de un generador de hidrógeno de hidruros químicos se describe en la Patente dé EE.UU. N ° 3,594,222 a Spahrbier. Una desventaja de Spahrbier es que cuando el catalizador se sumerge en un depósito de combustible acuoso, y el catalizador pone a disposición el combustible selectivamente, el hidrógeno se puede formar alrededor del catalizador cuando el catalizador es protegido del combustible. Cuando el catalizador se expone nuevamente al combustible, el gas de hidrógeno puede continuar adhiriéndose al catalizador debido por lo menos parcialmente a la tensión superficial de la burbuja de gas, evitando así que el combustible entre en contacto con el catalizador. Otro inconveniente es que el mecanismo de actuación para exponer el catalizador al combustible cuenta con un diafragma esencialmente plano, lo que requiere una superficie relativamente grande para alcanzar la sensibilidad adecuada.
Por consiguiente, existe un deseo de obtener un aparato generador de gas de hidrógeno que sea capaz de auto-regular la reacción de producción de hidrógeno para regular el flujo de combustible.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a los aparatos de sistemas de combustible/generadores de gas que tienen una vida en anaquel mucho más larga y son más eficientes en la producción de hidrógeno. El aparato generador de gas genera hidrógeno y transfiere el hidrógeno a una celda de combustible .
En una modalidad, la presente invención se relaciona con un aparato generador de gas que incluye una cámara de reacción que tiene una mezcla de combustible, en donde la mezcla de combustible puede reaccionar para producir un gas en presencia de un catalizador, y un mecanismo de sellado de catalizador dispuestos por lo menos parcialmente dentro de la cámara de reacción. El mecanismo de sellado de catalizador tiene por lo menos una primera configuración y una segunda configuración, en donde el catalizador puede entrar en contacto con la mezcla de combustible cuando el mecanismo de sellado de catalizador se encuentra en la primera configuración y el catalizador no entra en contacto con la mezcla de combustible cuando el mecanismo de sellado de catalizador se encuentra en la segunda configuración. Una presión en la cámara de reacción acciona el mecanismo de sellado de catalizador entre la primera configuración y la segunda configuración. El mecanismo de sellado de catalizador de preferencia tiene al menos un conducto de fluido que vuelve a introducir la mezcla de combustible al catalizador cuando el mecanismo de sellado de catalizador se mueve de la segunda configuración a la primera configuración. Además, el mecanismo de sellado de catalizador tiene un miembro actuable no plano para alternar entre la primera y la segunda configuración.
En otra modalidad, el aparato generador de gas de la presente invención incluye una cámara de reacción que tiene una mezcla de combustible y una boya de reactor, donde la boya de reactor expone alternativamente un catalizador a la mezcla de combustible o sella el catalizador fuera de contacto con la mezcla de combustible en función de la presión en la cámara de reacción, que está determinada por los requisitos de hidrógeno de una celda de combustible .
De acuerdo con un ejemplo de la presente invención, el aparato generador de gas incluye una cámara de reacción que tiene una mezcla de combustible y una taza, en donde la taza puede sellar contra una pared de la cámara de reacción para sellar el catalizador fuera de contacto con la mezcla de combustible, dependiendo de la presión en la cámara de reacción.
En otro ejemplo, el aparato generador de gas de la presente invención incluye un sistema de sellado de catalizador con una bola que puede sellarse contra una carcasa del eje, en función de la presión en la cámara de reacción, en donde la bola puede sellar un catalizador fuera de contacto con la mezcla de combustible.
Debe entenderse que tanto la descripción general precedente como la descripción detallada siguiente son únicamente con fines de ejemplo y explicatorios , y tienen por objeto proporcionar una explicación más detallada de la invención, como se reivindica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos adjuntos, que forman parte de la especificación y deben ser leídos en conjunto con la misma: La figura 1A ilustra una vista en sección transversal de una modalidad del aparato generador de hidrógeno de la invención. Las figuras IB y 1C muestran modalidades alternativas de una boya de reactor utilizable en la presente invención. Las figuras ID y 1E muestran dos vistas ortogonales en corte transversal de otra modalidad de una boya de reactor que puede utilizarse en la presente invención. La figura. 1F ilustra un corte transversal de aún otra modalidad de una boya de reactor de la presente invención. La figura 1G es una vista en perspectiva de la modalidad mostrada en las figuras ID y 1E.
Las figuras 2A-2C ilustran vistas en corte transversal de varias modalidades del aparato generador de hidrógeno de la invención. La figura 2D muestra una vista en corte transversal de un laminado de la presente invención. Las figuras 2E y 2F ilustran varias vistas en corte transversal de otra modalidad del aparato generador de hidrógeno de la invención. La figura. 2G ilustra una vista detallada de una parte de la figura 2F.
La figura 3 ilustra una vista en corte transversal de otra modalidad del aparato generador de hidrógeno de la invención.
La figura 4 ilustra una vista en perspectiva del inserto de barrera para su uso en la tercera modalidad del aparato generador de hidrógeno de la invención.
La figura 5 ilustra una vista lateral de una bola elastomérica para uso con otra modalidad del aparato generador de hidrógeno de la invención.
Las figuras 6A a 6C son resultados de la prueba de salida de hidrógeno de un aparato generador de gas de la presente invención.
Las figuras 7A-B son una vista en corte transversal de un sistema regulador combustible para celdas de combustible en posición cerrada y abierta, respectivamente, y la figura 7C es una familia representativa de curvas de caída de presión dentro de la celda de combustible de las figuras 7A-B.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se ilustra en los dibujos adjuntos y se trata en detalle más adelante, la presente invención se refiere a un suministro de combustible el cual produce hidrógeno para su uso en celdas de combustible.
El suministro de combustible contiene una mezcla de combustible y un catalizador. Esta mezcla de combustible generalmente es la solución formada por la disolución de un componente de combustible sólido en un componente de combustible líquido. El componente de combustible sólido puede ser cualquier sólido que se puede hacer reaccionar para producir gas de hidrógeno, y es preferiblemente un hidruro de metal como borohidruro de sodio . También pueden utilizarse otros hidruros de metal, incluyendo sin limitación, hidruro de litio, borohidruro de litio, hidruro de sodio, hidruro de potasio, borohidruro de potasio, hidruro de litio y aluminio, combinaciones, sales y derivados de los mismos. El componente de combustible sólido puede incluir otros productos químicos, como productos químicos que mejoren la solubilidad o estabilizadores, tales como los hidróxidos de metales solubles y preferiblemente incluye hidróxido de sodio. Otros estabilizadores utilizables incluyen el hidróxido de potasio o hidróxido de litio, entre otros. El combustible líquido puede ser cualquier combustible capaz de reaccionar con un cojinete de hidrógeno sólido para producir hidrógeno, y puede incluir, sin limitación, agua o alcoholes. El combustible líquido también puede incluir aditivos, estabilizadores u otros reforzadores de la reacción, como hidróxido de sodio como estabilizador, un poliglicol como surfactante, o muchos otros. El catalizador puede ser platino, rutenio, níquel, cobalto y otros metales y sus derivados. Los catalizadores preferidos incluyen cloruro de cobalto, cloruro de rutenio o ambos. Otro catalizador preferido es un compuesto que contiene cobalto y boro. En presencia del catalizador, la mezcla de combustible reacciona para producir hidrógeno. Un sistema de catalizador preferido se trata en la solicitud principal de la solicitud de patente provisional de los EE.UU. 61/140, 313, que se incorpora por referencia en su totalidad.
El suministro de combustible también incluye un dispositivo para sellar el catalizador fuera de contacto con la mezcla de combustible para detener la reacción de producción de hidrógeno cuando una celda de combustible no requiere más hidrógeno. El dispositivo es controlado por las condiciones en el interior del suministro de combustible, preferentemente la presión de la cámara de reacción. El dispositivo puede así ajustar la producción para adecuarse a la demanda variable de hidrógeno de una celda de combustible.
El término "combustible sólido" como se utiliza en este documento incluye todos los combustibles sólidos que se pueden reaccionar para producir gas de hidrógeno, e incluye, sin limitación, todos los hidruros químicos adecuados descritos en este documento, incluidos los aditivos y catalizadores y sus mezclas.
El término "combustible líquido" como se utiliza en este documento incluye todos los combustibles líquidos que se pueden reaccionar para producir gas de hidrógeno, e incluye, sin limitarse a ello, los combustibles adecuados descritos en este documento, incluidos los aditivos, catalizadores, y sus mezclas. Preferiblemente, el combustible líquido, como agua o metanol, reacciona con el combustible sólido en presencia de un catalizador para producir hidrógeno.
Como se utiliza en el presente documento, el término "suministro de combustible" incluye, sin limitarse a ello, cartuchos desechables, cartuchos recargables o reutilizables , contenedores, cartuchos que residen en el interior del dispositivo electrónico, cartuchos extraíbles, cartuchos que se encuentran fuera del dispositivo electrónico , tanques de combustible, tanques de recarga de combustible, otros recipientes que almacenen combustible y los tubos conectados a los tanques de combustible y recipientes. Aunque se describe un cartucho en relación con las modalidades de ejemplo de la presente invención, se observa que estas modalidades también son aplicables a otros suministros de combustible y la presente invención no se limita a ningún tipo de suministro de combustible en particular.
El suministro de combustible de la presente invención también se puede utilizar para producir combustibles que no se utilizan en las celdas de combustible. Estas aplicaciones pueden incluir, sin limitarse a ello, a la producción de hidrógeno para los motores de micro turbinas de gas construidos en los chips de silicio, según se describe en "Here Come the Microengines" , publicado en The Industrial Physicist (diciembre 2001/enero 2002), págs . 20-25. Tal como se utiliza en la presente solicitud, el término "celda de combustible" también puede incluir micromotores.
El aparato generador de gas de la presente invención puede incluir una cámara de reacción, que puede incluir un primer reactivo, un segundo reactivo y un catalizador. El primer y segundo reactivos pueden ser un hidruro de metal, por ejemplo, borohidruro de sodio y agua o metanol. Los reactivos pueden estar en forma gaseosa, líquida, acuosa o sólida. Preferiblemente, el primer reactivo es un hidruro químico sólido o borohidruro químico y aditivos opcionales seleccionados y estabilizadores, y el segundo reactivo es agua o metanol, mezclados opcionalmente con aditivos y estabilizadores seleccionados, como hidróxido de sodio. El catalizador puede ser platino, rutenio, cobalto, níquel u otros metales o compuestos como cloruro de cobalto o cloruro de rutenio. El agua y el hidruro químico estabilizado reaccionan en presencia de un catalizador para producir gas de hidrógeno, que puede ser consumido por una celda de combustible para producir electricidad. Alternativamente, el peróxido de hidrógeno líquido y reactivos de permanganato sólido pueden utilizarse para producir oxígeno usando el aparato generador de gas de la presente invención. Otra reacción adecuada para generar oxígeno se describe en la patente de los EE.UU. Núm. 4,620,970, que se incorpora a la presente como referencia en su totalidad.
El combustible sólido y el combustible liquido puede ser almacenado en cámaras separadas y se mezclan in situ antes de ser transportados a la cámara de reacción, que contiene el catalizador o los catalizadores, tales como aquellos tratados en la Patente de los EE.UU. Núm. 7,329,470, que se incorpora a la presente como referencia en su totalidad. Alternativamente los combustibles sólido y líquido se mezclan previamente y se almacenan en forma acuosa en la cámara de reacción o se transfieren a la cámara de reacción cuando sea necesario.
Además, el aparato generador de gas puede incluir un dispositivo o sistema capaz de controlar la exposición del catalizador al primero y segundo reactivos.
Preferiblemente, el mecanismo de sellado de catalizador permanece, al menos parcialmente, dentro de la cámara de reacción. Las condiciones de operación dentro de la cámara de reacción y / o el depósito, de preferencia una presión dentro de la cámara de reacción, son capaces de controlar la exposición del catalizador a los reactivos. Por ejemplo, el catalizador puede estar expuesto a los reactivos cuando la presión dentro de la cámara de reacción es menor que una primera presión predeterminada, preferiblemente menor que una presión de referencia, y más preferiblemente menor que una presión de referencia por una cantidad predeterminada. Es preferible que la exposición del catalizador de los reactivos es autoregulado . Así, cuando la cámara de reacción alcanza una segunda presión predeterminada, de preferencia una cantidad predeterminada por encima de una presión de referencia, el catalizador puede ser sellado fuera de contacto con los reactivos para detener la producción de gas de hidrógeno. Las de primera y segunda presiones predeterminadas pueden ser esencialmente la misma o la primera presión predeterminada puede ser menor que la segunda presión predeterminada. El catalizador puede ser sellado fuera de contacto con los reactivos mediante varios métodos de la invención, incluyendo sin limitación, sellarlo en una cámara separada, moverlo a una parte de la cámara de reacción inaccesible para los reactivos, cubrirlo, o combinaciones de los mismos. Preferiblemente, cuando se utiliza un combustible de hidruro de metal acuoso estabilizado, como borohidruro de sodio, el catalizador se expone y se sella del combustible como se describe en las modalidades a continuación.
Refiriéndose a la figura 1A, se muestra un aparato generador de hidrógeno de la invención 10. El aparato generador de hidrógeno 10 generalmente incluye una cubierta 12, una vejiga de combustible líquido 14 y un actuador 16. Una válvula de retención 18 conecta la vejiga de combustible líquido 14 y la cubierta 12 a la cámara 28. La cubierta 12 comprende una salida 20 para conectar el aparato de generación de hidrógeno 10 a una celda de combustible u otro consumidor de hidrógeno, una válvula de alivio de 22 años, un consumidor de hidrógeno 24, y una ventila de presión de referencia 26. La salida 20 comprende una válvula 21 y membrana permeable a los gases e impermeable a los líquidos opcional 27 fijo sobre el reactor orientada hacia el costado de la salida 20. La membrana 27 limita la cantidad de líquidos o subproductos transferidos fuera del aparato de generación de hidrógeno 10 a la celda de combustible a través de salida 20 o al consumidor de hidrógeno 24. Pueden utilizarse rellenos o espuma en combinación con la membrana 27 para retener líquidos o subproductos y para reducir la obstrucción. La membrana 27 se puede formar con cualquier material impermeable a los líquidos y permeable a los gases conocido por los expertos en el campo técnico. Tales materiales pueden incluir, sin limitación, materiales hidrofóbicos que tienen un grupo alcano. Ejemplos más específicos incluyen, sin limitación: composiciones de polietileno, politetrafluoroetileno, polipropileno, poliglactina (VICRY®) , dura mater liofilizada, o combinaciones de los mismos. La membrana 27 también puede comprender GORE-TEX® y además, o alternativamente, puede incluir cualquiera de los materiales permeables al gas e impermeables a los líquidos descrito en la patente de los EE.UU. Núm. 7,147,955, incorporada en la presente como referencia. La membrana 27 también puede comprender una membrana permeable a los gases e impermeable a los líquidos que cubre un miembro poroso, como espuma, un desecante de hidróxido de calcio (CaOH) , un segundo generador de hidrógeno o una esponja. Tal membrana puede usarse en cualquiera de las modalidades tratadas en el presente documento.
La válvula 21 también puede opcionalmente ser una válvula de control de presión de salida. Tal válvula de control de presión de salida puede cualquier válvula, como una válvula accionada por presión (una válvula de retención o una válvula de pico de pato) o una válvula reguladora de presión o regulador de presión. Cuando la válvula 21 es una válvula accionada por presión, no puede transferirse hidrógeno hasta que la presión Pi dentro de la cubierta alcanza una presión límite. La válvula 21 se puede colocar en la salida 20, o puede estar situada a distancia del dispositivo generador de gas 10. Una válvula de conexión o válvula de cierre puede incluirse también, de preferencia en comunicación fluida con la válvula 21 o la válvula 21 puede ser una conexión o una válvula de cierre, o puede incluir un regulador integrado por separado.
La válvula de alivio 22 es preferentemente una válvula accionada por presión, como una válvula de retención o una válvula de pico de pato, que automáticamente ventila el gas de combustible producido en caso que la presión ?? dentro de la cubierta 12 alcance una presión de activación determinada. El consumidor de hidrógeno 24 es preferiblemente una celda de combustible PEM en miniatura que convierte el exceso de gas de hidrógeno que de otro modo escaparía a la atmósfera a través de la válvula de alivio de 22 en agua o algún otro mecanismo, como un compuesto que reacciona con el hidrógeno libre para formar un compuesto inerte que convierte el hidrógeno a un estado inerte. El consumidor de hidrógeno 24 se acopla a la cubierta 12 que cubre la válvula de alivio 22. El lado del ánodo del consumidor de hidrógeno 24 está orientado hacia válvula de alivio 22, y el lado del cátodo está abierto al aire ambiental y en contacto con el oxígeno. Un dispositivo que consume energía eléctrica, como una resistencia o un circuito similar o un cortocircuito eléctrico se proporciona para consumir la electricidad producida por el consumidor de hidrógeno 24. Este mecanismo puede estar conectado eléctricamente al dispositivo como un cierre de seguridad. Cuando la válvula de alivio 22 se abre para ventilar el gas producido por la presión excesiva dentro de la cubierta 12, el hidrógeno contacta el lado del ánodo del consumidor de hidrógeno 24. El hidrógeno reacciona a través de la PEM para producir electricidad, consumiendo el exceso de hidrógeno . Estos consumidores de hidrógeno PEM se describen en las publicaciones PCT de propiedad común. Núms . WO 2006/0135896 A2 y O 2006/0138228 A2, que se incorporan a la presente como referencia en sus totalidades .
Dentro de la cubierta 12 se dispone una cámara de reacción 28. La cámara de reacción 28 abarca las paredes laterales 30 y las membranas permeables al hidrógeno e impermeables a los líquidos 32. Las paredes laterales 30 son preferiblemente de un material impenetrable a los líquidos, como un metal, por ejemplo, acero inoxidable, o una resina o material plástico. Dispuestos dentro de la cámara de reacción 28 están los componentes de combustibles sólidos 34 y la boya de reactor 36. El componente de combustible sólido 34 puede ser un polvo, gránulos o demás formas sólidas. Pueden agregarse rellenos y otros aditivos y productos químicos al componente de combustible sólido 34 para mejorar su solubilidad en el reactivo líquido, o para retardar o mejorar su reacción con el reactivo líquido. El componente de combustible sólido 34 puede comprender cualquier combustible sólido utilizado para la producción de hidrógeno conocido en el campo técnico, y es preferiblemente un hidruro químico o una combinación de hidruros, y más preferiblemente es borohidruro de sodio o algún otro combustible de hidruro adecuado tratado a continuación. El combustible sólido también puede incluir estabilizadores u otros aditivos, y de preferencia incluye un hidróxido metálico soluble en agua como agente estabilizador, preferiblemente hidróxido de sodio. Las membranas permeables al hidrógeno 32 pueden ser cualquier membrana conocida en el campo técnico, y preferentemente están hechas de una sola capa de un material permeable a los gases e impermeable a los líquidos, tales como CELGARD® y GORE-TEX®. Otros materiales permeables a los gases e impermeables a los líquidos que pueden utilizarse en la presente invención incluyen, sin limitación, SURBENT® fluoruro de polivinilideno (PVDF) que tiene un tamaño de los poros de 0.1 µ?t? a cerca de 0.45 µp?, disponible de Millipore Corporation. El tamaño de poro de SURBENT ® PVDF regula la cantidad de combustible líquido 50 o agua que sale del aparato generador de hidrógeno 10. Los materiales tales como material tipo ventila electrónico que tiene 0.2 µp? hidro, disponible de WL Gore & Associates, Inc., también puede ser utilizado en la presente invención. Materiales porosos Además, también son utilizables materiales sinterizados y/o de cerámica porosos que tienen un tamaño de poro menor que aproximadamente 10 µp?, disponible de Applied Technologies Inc., en la presente invención. Además, o alternativamente, los materiales permeables al gas e impermeables a los líquidos descritos en la Patente de los EE.UU. Núm. 7,147,955 también son utilizables en la presente invención. La membrana 32 puede hacerse del mismo material que la membrana 27. El uso de tales materiales permite que el gas de hidrógeno producido por la reacción de combustible líquido 50 y el componente de combustible sólido 34 penetren a través de la membrana permeable al hidrógeno 32 y dentro de la cubierta 12 para transferencia a la celda de combustible (no se muestra) , mientras que restringe los subproductos líquidos y/o similares a una pasta de la reacción química al interior de la cámara de reacción 28. Alternativamente, el combustible líquido 50 se puede almacenar inicialmente dentro de la cámara de reacción 28, y el combustible sólido 34 se puede almacenar inicialmente fuera de la cámara de reacción 28.
La boya de reactor 36 comprende una cámara de elastornero 38, que es preferiblemente un globo, que conecta una tapa de un primer extremo 40 a una taza 42 y a una segunda tapa de extremo 44. Alternativamente, la taza 42 puede formarse integralmente con la cámara elastomérica 38. Una correa 46 conecta la cámara de elastómero 38 a la presión de referencia en la ventila 26. La correa 46 es preferiblemente flexible. La correa 46 es hueca, y está en comunicación fluidizada con la cámara elastomérica 38 y la ventila 26 de tal manera que presión Pref . dentro de la cámara elastomérica 38 es igual a la presión atmosférica u otra presión de referencia. Alternativamente, la correa 46 se omite y la cámara 38 se sella con una presión de referencia conocida y predeterminada. El catalizador 48 se coloca dentro de la taza 42 pero también se puede colocar en la cámara 38 o la tapa 40.
El combustible líquido 50 se dispone en la vejiga de combustible líquido 14, que preferible se mantiene separada del combustible sólido 34 antes del primer uso. El combustible líquido 50 comprende agua o metanol, y también puede incluir otros aditivos/estabilizantes, tales como anticongelantes u otros reactivos líquidos. En este documento se tratan además componentes de combustible líquido apropiados adicionales y otros sólidos y aditivos. Los aditivos/estabilizadores adecuados incluyen, sin limitación, agentes anticongelantes (por ejemplo, metanol, etanol, propanol y otros alcoholes) , estabilizadores (por ejemplo, hidróxido de sodio y otros estabilizadores conocidos) , los agentes reguladores del pH (por ejemplo, bases, tales como el hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, y otras bases) y agentes antiespumantes (por ejemplo, surfactantes , como poliglicol) . Un conducto de combustible líquido 52 que incluye la válvula de retención 18 conecta la vejiga de combustible líquido 14 a la cámara de reacción 28. Por otra parte, la válvula de retención 18 puede ser sustituida por otro mecanismo de arranque, como una membrana perforable en una sola ocasión o una membrana fragmentable o una hoja fragmentable .
Para utilizar el aparato generador de hidrógeno 10, la cubierta 12 se exprime presionando actuador 16 hacia la cámara de reacción 28. Preferiblemente, el actuador 16 incorpora un mecanismo a prueba de niños, como un mecanismo de giro-empuje u otro mecanismo de apertura/cierre de dos direcciones. Mecanismos adecuados a prueba de niños se exponen en la solicitud de patente internacional. Núm.
PCT/US 05/04826 publicada como WO 2006/088450 Al, que se incorpora a la presente como referencia en su totalidad. Como se muestra, un actuador 16 se dispone telescópico alrededor cámara de reacción 28. Otras configuraciones pueden utilizarse. Esto comprime la vejiga combustible líquido 14 y entra en contacto o abre la válvula de retención 18. El combustible líquido 50 es forzado a través de la válvula de retención 18, a través del conducto de combustible líquido 52, en la cámara de reacción 28. El combustible líquido 50 disuelve los componentes de combustibles sólidos 34 para formar una mezcla acuosa de combustible. Inicialmente, la presión Pj. en la cámara de reacción 28 no es lo suficientemente alta para cerrar la boya de reactor 36. Mientras la boya de reactor 36 está abierta, la mezcla acuosa de combustible entra en contacto con el catalizador 48 en el interior de la boya del reactor 36. El catalizador 48 hace que la mezcla de combustible reaccione para producir hidrógeno. El hidrógeno se disuelve o penetra a la cámara de reacción 28 a través de membranas permeables al hidrógeno 32. Mientras válvula 21 permanece abierta, el hidrógeno sale del aparato generador de hidrógeno 10. Si la válvula 21 está cerrada, porque no se requiere de hidrógeno por parte de la celda de combustible de hidrógeno o de otros consumidores, el hidrógeno se acumula en la cubierta 12, elevando la presión Pi dentro de la cámara de reacción 28.
La boya del reactor 36 se abre cuando la presión Px dentro de la carcasa 12 es menor o igual a la presión Pref dentro de la cámara elastomérica 38. Como la mezcla de combustible reacciona en presencia de catalizador 48, la presión Pl en la cámara de reacción 28 cambia basada en la generación de hidrógeno relativa y las tasas de transporte. Si el hidrógeno se transporta fuera de la cubierta 12 más rápido de lo que se genera, la presión Pi caerá. Si el hidrógeno se genera más rápido de lo que se transporta, la presión Px aumentará. Del mismo modo, si la válvula 21 está cerrada, la presión Px aumentará. A medida que la presión ?? en la cámara de reacción 28 aumenta, la cámara elastomérica 38 se contrae, debido a la diferencia de presión entre el interior y exterior de la cámara elastomérica 38. A medida que la cámara elastomérica 38 se contrae, la tapa del primer extremo 40 y la taza 42 se unen, y el sello de catalizador 48 aisla la mezcla de combustible. Cuando aumenta la presión Pi más allá de Pref dentro de la cámara elastomérica 38, se cierra la boya de reactor 36. La boya del reactor 36 se cierra cuando la presión Pi dentro de la cámara de reacción 28 es mayor que la presión Pref dentro de la cámara elastomérica 38, sellando el catalizador 48 en el interior de la boya de reactor 36 aislándola de la mezcla de combustible. Algo de mezcla de combustible puede quedar atrapada dentro de la taza 42. La mezcla de combustible atrapada continúa reaccionando hasta agotarse . El hidrógeno generado por la reacción de la mezcla de combustible atrapado forma un gradiente de presión a través del sello entre la taza 42 y la tapa 40. Algunos de los gases producidos pueden filtrarse hacia fuera bajo del elastómero, es decir, es hecho eructar, y el gradiente de presión asegura que no entre mezcla de combustible adicional en la taza. Además, a medida que el hidrógeno se produce, se forman bolsas de gas contra el catalizador 48, aislando el catalizador 48 de la mezcla de combustible. Preferiblemente, el equilibrio entre el durómetro y el alivio de la presión de la cámara elastomérica 38 y la tapa 40 se consigue para asegurar que el catalizador 48 pueda sellarse y la boya 36 no se convierta en exceso de presión, que pueda dañar la boya 36.
Preferiblemente, la boya del reactor 36 es de tamaño y está dimensionada para retener ningún o casi ningún combustible residual acuoso cuando la boya del reactor 36 está cerrada. Además, la boya del reactor se puede diseñar para torcerse y sellar durante el sellado, de manera que la fuerza de torsión asegura que la superficie del catalizador se mantiene limpia. Si la válvula 21 está cerrada, el exceso de presión es consumido por los consumidores de hidrógeno/PEM 24 y estabiliza la presión ??. Si la válvula 21 está abierta, la presión Pi comienza a caer a medida que el hidrógeno se transporta fuera de la cubierta 12 y no se produce nuevo hidrógeno . Cuando la válvula 21 está abierta porque la celda de combustible de hidrógeno o los otros consumidores de hidrógeno requieren de hidrógeno, la presión Pi en la cámara de reacción de 28 disminuye, y se expande la cámara elastomérica 38. Cuando la presión Px cae más allá de la presión Pref dentro de la cámara elastomérica 38, la primera tapa 40 abre el sello de la taza 42 y la boya del reactor 36 vuelve a abrirse, lo que permite que la mezcla de combustible entre en contacto con el catalizador 48, de tal manera que la mezcla de combustible vuelve a reaccionar para producir hidrógeno. El ciclo se puede repetir ahora, a medida la presión Pi sube o baja dependiendo de las tasas de generación y transporte de hidrógeno. La presurizacion y despresurización de la cámara de reacción 28, debido a las fluctuaciones de la demanda de hidrógeno actúa así como un sistema de retroalimentación automático para regular la producción de hidrógeno a únicamente cuando se requiera hidrógeno por parte de la celda de combustible o de otros consumidores de hidrógeno. Este sistema de retroalimentación opera por medio de la diferencia de presión a través de la cámara elastomérica 38, y se describe más abajo con referencia a la Tabla 1.
Tabla 1: Ciclo de presión en el aparato generador de hidrógeno Ventajosamente, la apertura y cierre de la boya del reactor 36 es gradual a medida que aumenta o disminuye Px. Esta apertura gradual y cierre de la boya del reactor 36 controla el acceso al catalizador 48, que puede controlar la producción gradualmente para satisfacer la demanda de hidrógeno.
En una modalidad alternativa, una o más cámaras elastoméricas 38 se cierran desde la correa 46, y se inflan a una presión de referencia. Esta presión de referencia podrá ser elegida para establecer con mayor precisión la presión de hidrógeno en el aparato 10 que aislará el catalizador 48 de la mezcla de combustible para detener la reacción de producción de hidrógeno. La flotabilidad de las boyas libres corresponde a la densidad del combustible acuoso y el subproducto para suspender las boyas libres en la cámara de reacción 28. En una modalidad alternativa, la correa 46 puede ser inflexible, o puede ser omitida por completo. Cuando la correa 46 se omite, la boya de reactor 36 flota libremente dentro de la cámara de reacción 28. En las modalidades donde la correa 46 es flexible o se omite, el movimiento de la boya del reactor 36 puede ayudar a mezclar la mezcla de combustible.
El cambio de temperatura dentro del aparato de generación de hidrógeno 10 puede afectar a Pi y Pref-/ según lo descrito por la ley del gas ideal. Sin embargo, puesto que la temperatura se mide en la escala absoluta (Kelvin °) el efecto del cambio de temperatura es menor. Además, cuando la cámara 38 está sellada, por ejemplo, cuando se omite la correa 46, los cambios en Px y Pref- causada por cambios de temperatura tienden a anularse entre sí.
En otras modalidades alternativas, puede haber dos o más boyas de reactor 36, cada una de las tapas de extremo que tienen una primera y una segunda tapas de extremo 40 y 44, una taza 42 que contiene el catalizador 48, y una cámara elastomérica 38. Cada boya de reactor se puede conectar con una ventila 26 a través de una correa 46, o pueden tener una presión de referencia dentro de un a cámara elastomérica 38 sellada. Diferentes boyas de reactor 36 pueden tener diferentes presiones de referencia dentro de sus cámaras elastoméricas 38, permitiendo que diferentes boyas del reactor cierren sus catalizadores 48 a presiones de hidrógeno diferentes P en la cubierta 12. Permitir que las boyas de reactor 36 se cierren a diferentes presiones permite que las tasas de producción de hidrógeno se ajusten con aún mayor precisión a través de una gama más amplia de presiones de hidrógeno y/o demandas de hidrógeno. Una o más boyas de reactor también podrían ser sensibles a la temperatura, para permitir un catalizador más reactivo a estar expuestos a la mezcla de combustible en climas fríos y viceversa. Cuando se utilizan múltiples boyas de reactor 36, y las presiones de referencia del reactor de las boyas de reactor 36 boyas están escalonadas, el ciclo de presión que regula los cambios en la presión Px dentro de la carcasa 12 es más complejo. Prefi es la presión de referencia de la primera boya de reactor y Pref2 es la presión de referencia de la segunda boya de reactor y Pref2 es mayor que Prefi- La Tabla 2 describe este ciclo de presión.
Tabla 2 : Ciclo de presión en el aparato Generación de Hidrógeno Relaciones Posición de Posición Posición Efecto sobre la presión de presión la válvula de la de la Pl 20 primera segunda boya 36 boya 36 Pl = Prefl Cerrada Abierta Abierta La presión Pj aumenta a Pl ^ ?ref 2 medida que avanza la reacción y se genera hidrógeno .
Pl > Prefl Cerrada Cerrada Abierta La presión Pi aumenta a Pl= Pref2 medida que avanza la reacción, aunque más lentamente que cuando Pl^Pref 1 · Pl > Prefl Cerrada Cerrada Cerrada La presión ?? es Pl > Pref2 constante . l > Prefl Abierta Cerrada Cerrada La presión Px disminuye a Pl > Pre£2 medida que el hidrógeno se transporta a través de la salida 20.
Pl > Prefl Abierta Cerrada Abierta La presión Pj puede Pl ^ Pref2 aumentar, disminuir o permanecer constante según las tasas de generación y transporte.
Pl = Prefl Abierta Abierta Abierta La presión Pj puede Pl = Pref2 aumentar, disminuir o permanecer constante según las tasas de generación y transporte. Es más probable que la presión aumente que cuando Pi>Prefi.
En una modalidad con una boya de reactor múltiple, la presión ? inicialmente se encuentra por debajo de las presiones y Prefi Pref2 · Esto hace que ambas boyas de reactor 3 6 se abran. Cuando el combustible líquido 50 es transportado dentro la cámara de reacción 28 , y disuelve el componente de combustible sólido 34 , la mezcla de combustible resultante se pondrá en contacto con el catalizador 48 en ambas boyas de reactor 36 causando que el hidrógeno se produzca a una velocidad relativamente alta. Si la tasa de producción es más alta que la tasa de transporte de la celda de combustible, entonces la presión P1 en la cámara de reacción 28 aumentará. Alternativamente, si la válvula 2 1 está cerrada, la presión Pi se elevará. Cuando la presión Pi pasa Prefi , una primera boya de reactor 3 6 se cerrará, cerrando el catalizador 48 en la primera boya de reactor 36 aislándolo de la mezcla de combustible. Como resultado, la tasa de producción de hidrógeno se desacelera. Si la tasa de transporte excede la tasa de producción, la presión Px se reducirá, al menos hasta que la presión Pi caiga por debajo de Prefi , causando que la primera boya de reactor 36 vuelva a abrirse. Si la tasa de producción de hidrógeno sigue superando la tasa de transporte de la celda de combustible, o si la válvula 21 está cerrada, Pi sigue en aumento, hasta llegar a PreE 2 . Cuando la presión Pi alcanza Pref2, la segunda boya de reactor 36 se cierra, sellando el catalizador 48 en la segunda boya 36 aislándolo de la mezcla de combustible, y cesando la producción de hidrógeno. La presión ?? entonces cae debido al transporte, o se mantiene constante hasta que la válvula 21 se abre, después de lo cual cae debido al transporte. En cualquier caso, cuando la presión Px cae por debajo de Pre£2 , la segunda boya de reactor 36 vuelve a abrirse, y se reanuda la producción de hidrógeno. Si la presión Pi después cae por debajo de Prefi, debido a que el hidrógeno se transporta más rápido de lo que está siendo producido por la reacción de la mezcla de combustible al entrar en contacto con el catalizador 48 en la segunda boya de reactor 36, la primera boya del reactor 36 se abre, permitiendo que la mezcla de combustible entre en contacto con el catalizador 48 en el reactor de la primera boya 36, y aumentando la tasa de generación de hidrógeno.
Este tipo de sistema es preferible para mantener la presión del hidrógeno muy cerca de Pref2/ o cuando el sistema se utiliza con una válvula de control de presión de salida, para asegurar que el sistema responde rápidamente aumentando las tasas de producción de hidrógeno cuando la presión ?? en el interior de la cubierta 12 cae por debajo de Prefi/ de manera que si la válvula 21 detiene el flujo de hidrógeno a una celda de combustible, el paro es lo más corto posible. Pueden utilizarse más de dos boyas de reactor 36.
En otra modalidad, dos boyas de reactor 36 tienen diferentes catalizadores 40 y/o diferentes cantidades de catalizador 48. Cuando está abierta, una boya del reactor 36 provocará mayores tasas de producción de hidrógeno que la otra boya del reactor 36 debido a las diferencias en los catalizadores 40. Esto puede ser ventajoso cuando un catalizador muy rápido se utiliza para aumentar rápidamente la presión Pi en la cubierta 12, y para aumentar rápidamente la temperatura del cartucho, ya que la reacción de la producción de hidrógeno es exotérmica, y un catalizador lento se utiliza para aumentar la presión Pi a una presión ligeramente mayor, para ajustar finamente la presión Px. Esto podría reducir las oscilaciones de presión causadas por un catalizador muy activo que se está continuamente expuesto y sellado aislado de una mezcla de reacción en momentos de baja demanda de hidrógeno, mientras que todavía mantiene la capacidad del aparato 10 para hacer frente a momentos de alta demanda de hidrógeno con una presión ligeramente inferior. Por otra parte, varias boyas con diferentes catalizadores también se pueden implementar para satisfacer cualquier demanda de hidrógeno.
Otra modalidad de la boya del reactor 36 se ilustra en la figura. IB. La boya del reactor 36 en esta modalidad comprende una taza 42 y una tapa 40. La cámara elastomérica 38 se dispone parcialmente dentro de la taza 42 y se conectado a la tapa 40. El interior de la cámara elastomérica 38 está conectado a una ventila de presión de referencia 26 a través de la correa 46. El catalizador 48 se coloca en las paredes interiores de la taza de 42 o en la cámara 38 o la tapa 40.
Cuando la presión Px es mayor que la presión de referencia Pref/ las paredes de la cámara elastomérica 38 se deforma hacia el interior, tirando hacia abajo la tapa 40 sobre la taza 42. Cuando la presión Pi cae por debajo de Pref el aumento de presión dentro de la cámara elastomérica 38 impulsará la tapa 40 fuera de la taza 42. Además, como generalmente se muestra en las figuras 1B-1E, cuando la cámara elastomérica 38 se contrae o se pliega, su pared lateral puede colindar con la taza 42 o colindar con sí misma, limitando así la cantidad de contracción. Este límite de contracción puede extender la vida útil de la cámara elastomérica 38.
Esta modalidad de la boya del reactor 36 mostrará el mismo efecto de "eructo" que la modalidad anterior, donde la mezcla de combustible atrapada dentro de la taza 42 cuando se cierra la tapa 40 continúa reaccionando, aumentando la presión dentro de la taza 42 alrededor de la cámara elastomérica 38, y la creación de un gradiente de presión a través de la interfaz entre la tapa 42 y la taza 40. Este gradiente de presión permitirá a la boya del reactor 36 "eructar" o abrirse un momento para liberar el gas producido, pero evitará que la mezcla de combustible adicional entre a la taza 42. La acumulación de gas dentro de la taza 42, especialmente en forma de burbujas en la superficie del catalizador 48, también actuará como un sello adicional en el catalizador 48. A medida que el combustible líquido atrapado dentro de la taza 42 reacciona, se agotará, deteniendo la reacción de producción de hidrógeno hasta que la boya del reactor 36 se vuelve a abrir .
Aún otra modalidad de la boya del reactor 36 se ilustra en la figura 1C. Esta modalidad es similar a la modalidad en la figura IB, salvo que, en esta modalidad, el catalizador 48 se acopla a la tapa 40. Además, el espacio que puede contener combustible cuando la boya está en la posición de cierre es menor en esta modalidad, debido a la saliente 49 colocada próxima al catalizador 48. El reborde 49 sella una porción de espacio dentro de la taza 42, cuando la boya 36 se cierra. Esta modalidad de otro modo se comportará de manera similar a la modalidad en la figura IB, y presentará una respuesta similar al aumento de presión en la mezcla de combustible, donde las paredes de la cámara elastomérica 38 se deforman para tirar de la tapa 40 hacia abajo sobre la taza 42 a sellar el catalizador 48, y presentan un efecto de "eructo" similar par permitir al gas atrapado junto al catalizador 48 escapar de la boya de reactor cerrada 36, a la vez que no la entrada de mezcla de combustible nueva a la boya 36.
Las figuras ID y 1E ilustran varias vistas en corte transversal de otra modalidad de la boya del reactor 36, mostradas como una vista en perspectiva de la figura 1G. Esta modalidad es similar a las modalidades descritas con referencia a las figuras IB y 1C, excepto que la tapa 40 de la modalidad comprende además un espacio de catalizador 41 y el catalizador 48 dispuesto en la taza 42 en forma de anillo vertical, de manera que cuando la boya de reactor 36 se cierra, la taza 40 se sella sobre el catalizador 48, atrapando el catalizador 48 en el espacio de catalizador 41 y garantizar que no pasa mezcla de combustible nueva dentro del espacio de catalizador 41. El espacio de catalizador 41 es pequeño, por lo que sólo una pequeña cantidad de combustible líquido queda atrapado en el espacio de catalizador 41 cuando la boya de reactor 36 se cierra. Debido a que se mantiene menos combustible en la boya del reactor 36 adyacente al reactor 48 cuando la boya de reactor 36 se cierra, esta modalidad puede detener la reacción de producción de hidrógeno más rápido que las modalidades con más espacio para la mezcla de combustible adyacente al catalizador 48. La forma de anillo vertical del catalizador 48 también permite que la boya del reactor reaccione más rápido, porque la mezcla de combustible puede alcanzar el catalizador 48 en ambos lados, y el hidrógeno puede fluir fuera del catalizador 48 por ambos lados, se requiere menos catalizador y la boya del reactor 36 puede responder más rápidamente .
La tapa 40 y la taza 42 también comprenden canales de combustible 43, apreciados mejor en las figuras. 1E y 1G. Los canales de combustible 43 permiten que la mezcla de combustible fuera de la boya del reactor 36 entre en contacto con la cámara elastomérica 38 aun cuando La boya del reactor 36 esté cerrada. Esto tiene varios efectos. En primer lugar, minimiza el efecto de la zona de alta presión cerca de catalizador 48 en la cámara elastomérica 38, asegurando que la boya del reactor 36 se abre rápidamente cuando la presión Pi cae por debajo de la presión Pref. En segundo lugar, mejora el acceso de la mezcla de combustible al catalizador 48 al minimizar el efecto de las burbujas que de otro modo podrían impedir el flujo de combustible al catalizador 48 durante la apertura de la boya del reactor 36, asegurando que hay varias direcciones desde las cuales el combustible puede acceder al catalizador 48.
Excepto por los cambios descritos, esta modalidad de la boya del reactor 36 funcionará de manera similar a las modalidades descritas anteriormente. Mostrará una respuesta similar a una presión creciente, donde las paredes de la cámara elastomérica 38 se deforman hacia el interior, tirando de la tapa 40 hacia abajo sobre la taza 42, y presentan una efecto de "eructo" similar, donde la mezcla de combustible atrapado en el espacio de catalizador 41 reaccionará, elevando la presión en el espacio 41, forzando la tapa 40 fuera de la taza 42 momentáneamente para permitir que un poco de gas hidrógeno producido escape del espacio de catalizador 41 sin permitir que nueva mezcla de combustible entre en el espacio 41.
En cada una de las modalidades anteriores, la presión necesaria para cerrar la boya del reactor 36 puede ser modificada añadiendo resortes, por ejemplo dentro de la cámara elastomérica 38, que cambian el durómetro, el espesor, o perfil del elastómero, o cambiando la presión de referencia. Además, el movimiento de la tapa 40 puede ser modificado a un movimiento de giro para cerrar la boya del reactor 36, variando el perfil de la cámara elastomérica 38, como la inclusión de las costillas en espiral en las paredes de la cámara. La cámara 38 también puede estar hecha de un material flexible pero no elastomérico, especialmente cuando se utilizan resortes dentro de la cámara 38.
En otra modalidad de la boya del reactor 36, mostrada en la figura 1F, la boya del reactor 36 comprende una taza superior 40 y una tapa inferior 42, en donde la taza 40 y la tapa inferior 42 encierran la cámara elastomérica 38. Preferiblemente, un borde de la taza 40 o la tapa 42 es flexible o elastomérico para asegurar un buen sellado cuando está cerrado. La cámara elastomérica 38 en esta modalidad comprende un fuelle de dos partes onduladas que se comprime cuando Pi excede Pref- Alternativamente, es necesaria la parte superior o la parte inferior ondulada por sí sola. El soporte del catalizador 47 conecta la primera y la segunda partes de la vejiga corrugada, y también soporta el catalizador 48. Durante la operación, a medida que la presión fuera de la cámara elastomérica 38 se eleva, la taza 40 y la tapa 42 se unen por la compresión de la cámara elastomérica 38, y los bordes de la tapa 40 sellan los bordes de la tapa 42 para sellar el catalizador 48 en el interior de las tapas 40 y 42. El carácter elastomérico del borde de la taza 40 o la tapa 42 facilita el efecto de "eructos" discutido previamente. En otros aspectos, opera de manera similar a las modalidades descritas anteriormente.
En modalidades alternativas de la boya del reactor 36, el catalizador puede ser sellado usando diafragmas, cilindros, fuelles u otras construcciones en vez de la cámara elastomérica mostrada.
En aún otras modalidades, el catalizador 48 puede ser moldeado en una parte del elastómero.
La figura 2A ilustra otra modalidad del aparato generador de hidrógeno 10 de la invención. En esta modalidad, el aparato generador de hidrógeno 10 comprende una cubierta 56, que a su vez comprende una cámara de reacción 58 y una cámara de pistón 60 separadas por una barrera 62 de la cámara de reacción 58. Un empaque de sello 98 dispuesto en el pistón 68 aisla la presión de la cámara del pistón 60 el resorte 64 de modo que la fuerza de resorte del resorte 64 contrarresta la presión en la cámara del pistón 60. Preferiblemente, el compartimiento que aloja el resorte 64 se ventila de modo que no se comprima el aire atrapado y no se desarrolle un vacio parcial cuando el resorte 64 se comprime o expande, respectivamente. El pistón 68 está conectado a un eje 70 que pasa a través de la barrera 62. El eje 70 puede pasar dentro y fuera de la cámara de reacción 58. Un empaque 74 sella la interfase entre el eje 70 y la barrera 62 de manera que el material de la cámara de reacción 58 no puede escapar a lo largo del eje 70. El reactor 72 comprende una taza 76, que se conecta de manera fija con el eje 70, y un miembro de sellado elastomérico 82, el cual está conectado de manera fija a la barrera 62. Un tapón elastomérico 78 se coloca opcionalmente dentro de la taza 76. Una parte inferior del eje de 70 adyacente al tapón elastomérico 78 se cubre con el catalizador 48. El miembro de sellado elastomérico 82 forma un sello con el tapón elastomérico 78 en la taza 76, cuando el pistón 70 jala la taza 76 hacia arriba, como se muestra.
Al menos parte de la cámara de reacción 58 comprende una membrana permeable al hidrógeno e impermeable a los líquidos 84. La membrana 84, similar a las membranas 27 y 32, sirve para mantener los reactivos líquidos y subproductos de la reacción dentro de la cámara de reacción 58. Un filtro externo 86 se dispone entre la membrana permeable al hidrógeno 84 y la cubierta 56 para evitar que entre la membrana 84 entre en contacto con la cubierta 56 y selle la cubierta 56, que puede evitar la salida de hidrógeno a partir de la cámara de reacción 58 y así acumular presión en la cámara de reacción 58. Esta acumulación de presión puede apagar prematuramente el sistema. Una pantalla interna 88 puede colocarse adyacente a la superficie interna de la membrana permeable al hidrógeno 84 para evitar que la membrana 84 se selle a sí misma. Una mezcla de combustible 100 se inyecta dentro de la cámara de reacción 58 a través de un puerto 102 en la barrera 62. La mezcla de combustible 100 preferiblemente es una solución de un combustible líquido y un componente de combustible sólido, y es más preferiblemente una solución de hidruro de metal estabilizado, más preferiblemente una solución acuosa de borohidruro de sodio estabilizado por hidróxido de sodio discutida anteriormente.
La cubierta 56 se compone en un extremo por una válvula de salida 90 cubierta por una espuma absorbente 92, y en el otro extremo por un conducto de retroalimentación de hidrógeno 94 para permitir que el hidrógeno evite la barrera 62 en la cámara del pistón 60. La válvula 90 se puede conectar a una celda de combustible y puede ser controlable por la celda de combustible para regular el flujo de hidrógeno a la celda de combustible con base en los requisitos de hidrógeno de la celda de combustible. La espuma 92 es preferiblemente absorbente para retener líquidos o subproductos de reacción en el aparato generador de hidrógeno 10.
Cuando el aparato generador de hidrógeno 10 está por ponerse en funcionamiento, la cámara de reacción 58 se llena con la mezcla de combustible 100 a través de puerto de llenado 102. La mezcla de combustible 100 reacciona en presencia de catalizador 48 para producir hidrógeno. El hidrógeno se difunde a través de la membrana permeable al hidrógeno 84. El hidrógeno sale del aparato de generación de hidrógeno 10 a través de la válvula 90 para ser utilizado por una celda de combustible u otros consumidores de hidrógeno. El hidrógeno también se mueve a través del conducto de retroalimentación 94 dentro de la cámara del pistón 60. Si la válvula 90 está cerrada, debido a que la celda de combustible o el consumidor de hidrógeno no requieren combustible, el hidrógeno comienza a acumularse dentro de la cámara de reacción 58. Esta presión, que es la misma que la presión en la cámara de reacción 58, actúa sobre el pistón 68. A medida que se acumula la presión en la cámara 60, empuja contra el pistón 68 el resorte opuesto 64 y fuerza el pistón 68 lejos de la barrera 62. A medida que el pistón 68 es forzado lejos de la barrera 62, jala la taza 76 hacia el miembro de sellado elastomérico 82. Cuando la taza 76 colinda con el miembro de sellado elastomérico 82, el miembro de sellado elastomérico 82 crea un sello con el tapón elastomérico 78, lo que impide que la mezcla de combustible 100 entre en contacto con catalizador 48. Esto detiene la reacción de la mezcla de combustible 100, sin perjuicio del posible efecto de "eructo" descrito anteriormente, y cesa la producción de hidrógeno. La presión P2 de la cámara de reacción 58 se estabiliza con el catalizador 48 sellados aislado de la mezcla de combustible 100 hasta que la válvula 90 se abre. Cuando la válvula 90 se abre, el hidrógeno comienza a fluir a la celda de combustible. A medida que el hidrógeno fluye hacia fuera de la cámara de reacción 58, la presión P2 en la cámara de reacción 58 y la presión en la cámara 60 disminuye. El resorte 64 entonces empuja el pistón 68 hacia la barrera 62, que a su vez fuerza la taza 76 hacia el miembro de sellado elastomérico 82, permitiendo que la mezcla de combustible 100 contacte de nuevo con el catalizador 48, donde reacciona para producir hidrógeno a partir del proceso cíclico de nuevo.
En cualquier momento dado en el aparato de generación de hidrógeno 10, la fuerza ?? del resorte 64 actuando sobre el pistón 68 equilibra la presión P2 de la cámara de reacción 58 que actúa sobre el pistón 64, como se ve a continuación. (1) Kx = Fuerza F2 causada por P2 (es decir, P2 * área de superficie del pistón 68) .
Ki es una fuerza del resorte, que se rige por la fórmula general K = k * ??, donde k es la constante elástica del resorte y ?? es el desplazamiento de una longitud sin comprimir del resorte. Para el resorte 64, esta fórmula se convierte en Ki = ki * ???. A medida que se comprime el resorte 64, ??? aumenta, y por lo tanto aumenta la fuerza de Ki. A medida que aumenta P2, empuja el resorte 64 y el pistón 68 se aleja de barrera 62 para cerrar el reactor 72. Cuando cae la presión P2, el resorte 64 empujará el pistón 68 hacia la barrera 62 para abrir el reactor 72. Cuando la presión P2 sube lo suficiente para que el pistón 68 se aparte de la barrera 62 tanto que la taza 76 colinde con el miembro de sellado 82, el tope opcional opcional 77 colinda con el pistón 68 para evitar el exceso de presurización de catalizador 48, de tal manera que incluso cuando aumenta la presión P2, el pistón 68 no puede moverse más hacia arriba, como se muestra. Preferiblemente, en o cerca de esta presión elevada, el exceso de presión se ventila a través de la válvula 22 y el consumidor de hidrógeno 24.
Cuando el reactor 72 está abierto, taza 76 no está en contacto con el miembro de sellado 82, y por lo tanto la mezcla de combustible 100 puede contactar con el catalizador 48, y reaccionar para producir hidrógeno. Si la tasa de generación de hidrógeno es superior a la tasa a la cual el hidrógeno se transporta a la celda de combustible, o la válvula 90 está cerrada, la presión P2 en la cámara de reacción de 58 subirá. Si la tasa a la cual el hidrógeno se transporta a la celda de combustible es superior a la tasa de generación de hidrógeno, la presión P2 caerá. La Tabla 3 resume el ciclo de presión para esta modalidad.
Tabla 3: Ciclo de presión del aparato generador de hidrógeno Otra modalidad de los aparatos de generación de hidrógeno 10 se ilustra en la figura 2B. Esta modalidad de los aparatos generadores de hidrógeno 10 es similar a la modalidad descrita con referencia a la figura 2A, excepto que esta modalidad sustituye al sistema de pistón y eje de la modalidad anterior con la boya del reactor 36 descrita con referencia a la figura 1C o con la boya descrita con referencia a las figuras ID, 1E y 1G. Esta modalidad tampoco incluye la membrana 84 o las pantallas 86 u 88, o la espuma 92 para filtrar el gas fuera de la mezcla de combustible, y en su lugar cuenta con un laminado de salida de hidrógeno 103. El laminado de salida de hidrógeno 103 se acopla a la válvula 90 y se compone de tres o más capas de laminado. Las capas más externas constituyen las membranas 106 permeables a un gas como el hidrógeno, pero impermeables a los líquidos, y la capa interna comprende un material en forma de malla 104 como una estructura de apoyo para permitir el flujo de gas a través de las membranas 106 a la válvula 90. El material en forma de malla 104 puede ser una malla sólida, un material de tela, textil, de nylon tejido, fieltro, tela de malla u otra estructura permeable al gas que puede servir como base para la laminación. El laminado 103 sirve para filtrar el gas de hidrógeno producido de la mezcla de combustible y transportar el gas producido a la válvula 90. Mediante la construcción de este separador de líquido de esta manera, en lugar de utilizar una membrana que rodea una mezcla de combustible, se puede utilizar mayor presión dentro de la cubierta, ya que el laminado 103 está bajo compresión mientras que la membrana, como la membrana/pantallas 86/84/88 estarían en expansión. El laminado 103 tiene la capacidad de soportar una mayor compresión que la expansión que podría soportar la membrana .
El material en forma de malla 104 puede ser rígido o flexible. Por otra parte, el laminado 103 puede ser sustituido por un material en forma de malla con una membrana permeable al hidrógeno a cada lado. El laminado 103 también puede comprender un par de pantallas a los lados de las membranas 106 opuestos al material en forma de malla 104.
El aparato generador de hidrógeno 10, como se ve en la figura 2C, es similar a la modalidad descrita en la figura 2B. Esta modalidad se diferencia de la modalidad en la figura 2B en que el tubo impermeable al gas 108 está colocado donde estaba el laminado 103. El laminado 103 ahora está colocado para cubrir los dos extremos de la cámara de reacción de 58 y alrededor de la periferia de la cámara de reacción 58, donde se ajusta entre la cubierta 56 y el tubo 108. En esta modalidad, las membranas 106 de laminado 103 rodean completamente el material en forma de malla 104 para garantizar que únicamente el material difundido a través de membranas 106 pueda llegar al material en forma de malla 104. Una vista en corte transversal del laminado 103 se ilustra en la figura 2D . El gas de hidrógeno producido se filtra en el laminado 103 desde la cámara de reacción 58, y luego se filtra fuera del laminado 103 en el tubo 108, el laminado 103 se presionado entre el tubo 108 y la cubierta 56. Esta modalidad también incluye dos válvulas de alivio de la 22a y 22b. La válvula de descarga 22a alivia la presión de hidrógeno para el lado del gas de la membrana 84, mientras que la válvula de alivio 22b es una válvula adicional para aliviar la presión interna del cartucho si el gas producido no puede aliviar con suficiente rapidez a través de la válvula de alivio 22a o si se obstruye la membrana 84. El puerto de llenado 103 en esta modalidad incluye un tabique 110 y un tornillo de fijación hueco hexagonal 112. El tornillo de ajuste 110 y el tabique hueco hexagonal 112 permiten al aparato generador de gas 10 llenarse fácilmente y volverse a sellar después .
Otra modalidad del aparatos generadores de hidrógeno 10 se muestra en las figuras 2E-2G. Esta modalidad es similar a la modalidad descrita con referencia a la figura 2C, salvo que el laminado 103 forma una pared de la cámara de reacción 58. Un conducto de hidrógeno 114 conecta el laminado 103 a una salida. Un conducto de presión del cartucho 116 proporciona otro conducto entre el lado del laminado 103 opuesto a la cámara de reacción 58 y la salida. En la figura 2E, la correa 46 y el conducto de presión del cartucho 116 se encuentran detrás del conducto de hidrógeno 114. La figura 2G ofrece una vista detallada del corte de esta modalidad incluyendo la boya del reactor 36 y el laminado 103. Esta modalidad se utilizó para probar la boya del reactor 36, como se discute más adelante.
Otra modalidad de los aparatos generadores de hidrógeno 10 se ilustra en la figura 3. Esta modalidad del aparatos generador de hidrógeno 10 difiere de la modalidad descrita con referencia a la figura 2A principalmente en que un globo elastomérico 142 se cambia por la taza 76 y el conector elastomérico 78, y que el eje 70 se desacopla y se inclina mediante un segundo resorte 126.
También mostrado en la modalidad de la figura. 3, pero que no se puede utilizar con otras modalidades de la presente invención, es que el eje 70 se desacopla en el eje inferior 70a y el eje superior 70b. el eje superior 70b está inclinado por el resorte 64 y el pistón 68 está equilibrado entre la fuerza del resorte Kx del resorte 64 y la fuerza F2 de la presión en la cámara del pistón 60, mencionada anteriormente. El eje inferior 70a se inclina mediante un segundo resorte 126, que preferentemente tiene una constante de resorte inferior a la del resorte 6 . El propósito de tener un resorte más débil que inclina la parte del eje conectada directamente al reactor 72 es disminuir las fuerzas, sobre todo la fuerza de cierre, que actúan sobre el reactor 72 y también permitir "eructos" del exceso de hidrógeno durante el sellado sin generación continua de hidrógeno. Mayores fuerzas de cierre, por ejemplo, cuando F2>> Kif pueden provocar que el globo elastomérico 142 o una taza 76 se desconecten del eje 70, 70a. Al desacoplar el eje 70 y usar un segundo resorte 126 para abrir y cerrar el reactor 72, el segundo resorte 126 puede ser de un tamaño y dimensiones para equilibrar F2 para corresponder a la demanda y producción de hidrógeno.
En un ejemplo, si el resorte 64 es movido por una cantidad conocida ??, la cantidad de fuerza ejercida por el muelle 64 es Ki * ??. Dado que el resorte 126 también se mueve en la misma cantidad ??, la cantidad de fuerza aplicada en el resorte de 126 es K126 * ??. Si el resorte 126 tiene un resorte de menor constante de resorte 64, entonces la fuerza ejercida en el resorte 126 es menor que la fuerza ejercida por el resorte 64. Por otra parte, la constante de resorte del resorte 126 puede ser mayor que Kx si el reactor necesita una mayor fuerza de cierre.
En esta modalidad, el catalizador 48 se dispone el eje 70 cerca del balón elastomérico 142. El reactor 72 consta de la bola 142, la cubierta del eje 136 dispuesta alrededor del eje 70, incluyendo la superficie de sellado del eje 138, y el catalizador 48. Cuando P2 es alta, la bola 142 se jala contra la superficie de sellado 138, el reactor de 72 se cierra y el catalizador 48 se sella de la mezcla de combustible 100 por la bola 142 y la superficie de sellado 138 del eje de la cubierta del eje 136. Cuando P2 es baja, la bola 142 se empuja fuera de la superficie de sellado 138, el reactor de 72 se abre y catalizador 48 se expone a la mezcla de combustible 100.
La figura 4 ilustra una barrera 62 para su uso con la modalidad de la presente invención, como la modalidad descrita con referencia a las figuras 2A 3. La barrera 62 tiene una forma generalmente cilindrica, y tiene uno o varios conductos de retroalimentación 128 espaciados a través sobre su periferia para que se iguale la presión a ambos lados de la barrera 62. La barrera 62 define un diámetro 152 a su través, a través del cual el eje 70 puede pasar. La barrera 62, opcionalmente, puede tener un espacio de un a junta de sellado para permitir que un empaque de sellado se sostenga en su interior, de tal manera que el empaque sella alrededor de un eje que pasa a través del orificio 152 para asegurar que el líquido no viaje a través del orificio 152.
La figura 5 ilustra una modalidad alternativa de una bola elastomérica similar a la bola 142 para su uso con las modalidades de la invención, como la modalidad descrita con referencia a la figura 3. La bola 156 tiene un miembro del sello circular 158 que rodea su ecuador, y una o más secciones de catalizador 160 están dispuestos en uno de los hemisferios de la bola 156 definidos por el miembro de sello 158. La bola 156 se une al eje 70 a través de una correa de sujeción 162 o de otros miembros de conexión en el mismo hemisferio de la bola 156 que las secciones del catalizador 160, de tal manera que cuando el eje 70 se mueve más dentro de la cámara del pistón 60, la correa 162 tira de la bola 156 hacia la cubierta del eje 136. La cubierta del eje 136 tiene un orificio mayor que el de la cubierta del eje 136 descrita con referencia a la figura 3, tal que cuando la bola 156 se jala hacia la cubierta del eje 136, la bola 156 puede pasar parcialmente dentro de la cubierta del eje 156 en lugar sellarse sobre la cara de sellado 138 de la misma. El miembro de sello de la bola 156 forma un sello con las paredes del orificio de la cubierta del eje 136, y así el catalizador 48 se sella en el interior de cubierta del eje 136 aislado de la mezcla de combustible 100. Por lo demás, esta modalidad de una bola elastomérica 156 y aparatos asociados de generación de hidrógeno 10 funciona de forma idéntica a la del aparato generador de hidrógeno 10 descrito con referencia a la figura 3.
En cada una de las modalidades descritas anteriormente, el reactor puede adaptarse a diferentes concentraciones de combustible, variaciones de temperatura y presiones. Con respecto a las concentraciones de combustible, una concentración de combustible de hidrógeno alta puede causar que se genere más rápido, lo que puede causar que el reactor se cierre rápidamente . A medida que la presión baja, una pequeña abertura en el reactor puede generar suficiente hidrógeno para aumentar la presión en la cámara de reacción y cerrar el reactor. Una concentración baja de combustible de hidrógeno puede causar que se genere más lentamente . El reactor se abre más que con mayor concentración de combustible. El excedente de combustible que fluye en el reactor generará una cantidad de hidrógeno similar a la que se produjo en una concentración de combustible más alta, pero usando una menor concentración de combustible. Con respecto a las variaciones de temperatura, las temperaturas más altas pueden producir hidrógeno con mayor rapidez que las temperaturas más bajas, haciendo que el reactor se cierre más rápidamente. Por el contrario, las temperaturas más bajas pueden producir hidrógeno más lentamente, haciendo que el reactor permanezca abierto más tiempo para producir una cantidad similar de hidrógeno. Con respecto a las presiones, el reactor puede limitar la presión dentro de la cámara de reacción, porque cuando la presión supera un valor establecido, el reactor se puede cerrar y dejar de producir hidrógeno. Si la mezcla de combustible es lo suficientemente estable, la presión se mantendrá a esta presión de cierre.
Algunos ejemplos de los combustibles que se utilizan en la presente invención incluyen, sin limitación, los hidruros de los elementos de los grupos IA-IVA de la Tabla Periódica de los Elementos y sus mezclas, como alcalinos o hidruros de metales alcalinos, o sus mezclas. Sin embargo, el aparato de hidrógeno 10 descrito en este documento puede ser empleados para otro tipo de generación de gas. Otros compuestos, tales como hidruros de metal alcalino de aluminio (alanatos) y borohidruros de metales alcalinos también pueden ser empleados. Ejemplos más concretos de hidruros metálicos incluyen, sin limitación, el hidruro de litio, el hidruro de litio y aluminio, borohidruro de litio, el hidruro de sodio, borohidruro sódico, hidruro de potasio, borohidruro de potasio, el hidruro de magnesio, el hidruro de calcio y sales y/o derivados de los mismos. Los hidruros preferidos son borohidruro de sodio, borohidruro de magnesio, borohidruro de litio, y borohidruro de potasio. Preferiblemente, el combustible con contenido de hidrógeno comprende la forma sólida de NaBH4, KBH4, Mg (BH4)2, o compuesto de clatrato de metanol (MCC) , que es un sólido e incluye metanol, y preferiblemente comprende NaBH4. En forma sólida, el NaBH4 no se hidroliza en la ausencia de agua y por lo tanto mejora la vida útil del cartucho. Sin embargo, la forma acuosa del combustible que contiene hidrógeno, como NaBH4 acuosa, también se puede utilizar en la presente invención. Cada vez que la forma acuosa de NaBH4 se utiliza, ya sea al principio, o después de que el componente de combustible sólido se mezcla con el combustible líquido, el compartimiento que contiene el NaBH4 acuoso debe incluir también un estabilizador. Algunos ejemplos de estabilizadores pueden incluir, sin limitación, metales e hidróxidos metálicos, tales como los hidróxidos de metales alcalinos. Ejemplos de estabilizadores como se describen en la patente de EE.UU. N ° 6,683,025, que se incorpora por referencia en este documento en su totalidad. Preferiblemente, el estabilizador es NaOH.
De acuerdo con la presente invención, el componente de combustible líquido de preferencia es capaz de reaccionar con un componente de combustible que contiene hidrógeno sólido, en presencia de un catalizador opcional para generar hidrógeno. Preferiblemente, el componente de combustible líquido incluye, entre otros, agua, alcoholes y/o ácidos diluidos. La fuente más común de los componentes de combustible líquido es el agua. Como se indicó anteriormente y en la fórmula a continuación, el agua puede reaccionar con un combustible que contiene hidrógeno, como NaBH4, en presencia de un catalizador opcional para generar hidrógeno .
X(BH4)y + 2H20 -> X(BO)2 + 4H2 Donde X incluye, entre otros, Na, K, Mg, Li y todos los metales alcalinos, e y es un número entero. En una modalidad preferida, el hidruro de metal comprende una mezcla de NaBH4 y KBH , en donde la proporción de NaBH4 : KBH4 es preferiblemente de aproximadamente 5:2. Esta relación puede ser tan baja como 6:4, como se muestra en la tabla de arriba, o 1:1, y puede ser tan alta como 5:1. Esta proporción es ventajosa, ya que promueve la solubilidad y fluidez tanto del combustible de borohidruro como de sus subproductos de borato. Más particularmente, aunque el NaBH4 sólido es muy soluble en agua, cuando se participa en la reacción de oxidación-hidruro de agua, forma gas hidrógeno, así como una mezcla pastosa de borato. Por el contrario, aunque el KBH4 forma una mezcla en agua, cuando se participa en la reacción de oxidación hidruro-agua, su subproducto de borato acuoso no forma una pasta, sino que es relativamente soluble. Por lo tanto, teniendo en cuenta las posibles desventajas de la utilización de NaBH4 o KBH4 solo, se ha descubierto que la mezcla de NaBH4 y KBH4 produce una combinación sinérgica que da como resultado tanto combustible de borohidruro soluble y subproductos de borato solubles .
El componente de combustible líquido también incluye aditivos opcionales que reducen o aumentar el pH de la solución. El pH de los componentes del combustible líquido puede utilizarse para determinar la velocidad a la cual el hidrógeno se produce. Por ejemplo, los aditivos que reducen el pH del líquido del componente de combustible líquido tienen como resultado una mayor tasa de generación de hidrógeno. Estos aditivos incluyen, entre otros, ácidos, como el ácido acético y ácido sulfúrico. Por el contrario, los aditivos que aumentan el pH pueden disminuir la velocidad de reacción hasta el punto que casi no se produce hidrógeno .
El catalizador de la presente invención puede incluir uno o más metales de transición del grupo VIII B de la Tabla Periódica de los Elementos. Por ejemplo, el catalizador puede incluir metales de transición como el hierro (Fe) , cobalto (Co) , níquel (Ni) , rutenio (Ru) , rodio (Rh) , el platino (Pt) , paladio (Pd) , el osmio (Os) e iridio (Ir) . Además, los metales de transición en el Grupo IB, es decir, cobre (Cu) , plata (Ag) y oro (Au) , y en el Grupo II B, es decir, el zinc (Zn) , cadmio (Cd) y mercurio (Hg) , también pueden ser utilizados en el catalizador de la presente invención. El catalizador puede también incluir otros metales de transición incluidos, entre otros, el escandio (Se) , titanio (Ti) , vanadio (V) , cromo (Cr) y manganeso (Mn) . Los catalizadores de metales de transición útiles en la presente invención se describen en la patente de EE.UU. con no. 5,804,329, que se incorpora por referencia en este documento en su totalidad. El catalizador preferido de la invención es CoC12.
Algunos de los catalizadores de la presente invención de forma genérica se pueden definir mediante la siguiente fórmula: MaXb en donde M es el catión del metal de transición, X es el anión, y "a" y "b" son enteros de 1 a 6 según sea necesario para equilibrar las cargas de los complejos de metales de transición.
Cationes adecuados de los metales de transición incluyen, entre otros, hierro (II) (Fe2+) , hierro (III) (Fe3+) cobalto (Co2+) , níquel (II) (Ni2+) , níquel (III) (Ni3+) , rutenio (III) (Ru3+) , rutenio (IV) (Ru4+) , rutenio (V) (Ru5+) , rutenio (VI) (Ru6+) , rutenio (VIII) (Ru8+) , rodio (III) (Rh3+) , rodio (IV) (Rh4+) , rodio (VI) (Rh6+) , paladio (Pd2+) , osmio (III) (0s3+) , osmio (IV) (0s4+) , osmio (V) (0s5+) , osmio (VI) (Os6+) , osmio (VIII) (0S8+) , iridio (III) (Ir3+) , iridio (IV) (IR4+) , iridio (VI) (Ir6+) , platino (II) (Pt2+) , platino (III) (Pt3+) , platino (IV) (Pt4+) , platino (VI) (Pt6+) , cobre (I) (Cu+) , cobre (II) (Cu2+) , plata (I) (Ag+) , plata (II) (Ag2+) , oro (I) (Au+) , oro (III) (Au3+) , zinc (Zn2+) , cadmio (Cd2+) , mercurio (I) (Hg+) , mercurio (II) (Hg2+) y similares.
Los aniones adecuados incluyen, entre otros, hidruro (H~) , fluoruro (F") , cloruro (Cl~) , bromuro (Br") , yoduro (I"), óxido (O2-), sulfuro (S2~) , el nitruro (N3") , fosfuro (P4~) , hipoclorito (CIO") , clorito (C102~) , clorato (C103~) , el perclorato (C104~) , sulfito (S032~) , sulfato (S042") , sulfato ácido (HS04") , hidróxido (OH") , cianuro (CN~ ) , tiocianato (SCN~) , cianato (OCN~) , peróxido (022~) , manganato (Mn042~) , permanganato (Mn04") , dicromato (Cr2072~) , carbonato (C032") , bicarbonato (HC03") , fosfato (P042") , fosfato ácido (HP04~) , fosfato diácido (H2P04") , aluminato (A12042~) , arseniato (As043~) , nitrato (N03~) , acetato (CH3COO~ ), oxalato (C2042") y similares. Un catalizador preferido es el cloruro de cobalto.
El catalizador puede también incluir un producto de la reacción de uno de los catalizadores anteriores y NaBH4 acuoso, o puede ser el producto de reducción de uno de los catalizadores antes mencionados. Si el catalizador principal es el cloruro de cobalto, el producto de la reacción puede ser Co(B02)OH, u otro compuesto que comprende cobalto, boro, y oxígeno o puede ser una aleación de cobalto y boro, tales como boruro de cobalto amorfo (Co-B) , especialmente una aleación de cobalto y boro que tiene una proporción atómica de cobalto a boro de 2:1 o 3:1. Tales compuestos catalizadores se describen en la patente de los EE.UU. con no. 4,863,888, que se incorpora al presente por referencia en su totalidad. El catalizador puede ser depositado en cualquier soporte, de preferencia un sustrato poroso o de espuma, como espuma de aerogel o de metal, tales como espuma de níquel, divulgada en la solicitud de patente provisional 61/140, 313.
En algunos ejemplos de modalidades, el aditivo opcional, que es en el componente de combustible líquido y/o en la cámara de reacción, es cualquier compuesto capaz de impedir sustancialmente el bloqueo de la reducción o el punto de congelación del componente de combustible líquido y/o componente de combustible sólido. En algunos ejemplos de modalidad, el aditivo puede ser una composición a base de alcohol, como un agente anticongelante. Preferentemente, el aditivo de la presente invención es CH3OH. Sin embargo, como hemos dicho, cualquier aditivo capaz de reducir el punto de congelación del componente de combustible líquido y/o componente de combustibles sólidos pueden ser utilizado .
En algunos ejemplos de modalidad, el aditivo opcional, que es en el componente de combustible líquido y/o en la cámara de reacción, es cualquier compuesto capaz de suprimir o prevenir la formación de espuma o burbujas de hidrógeno en el combustible líquido durante su producción. Los agentes antiespumantes de poliglicol ofrecen una distribución eficiente en sistemas acuosos y son tolerantes a las condiciones de pH alcalino que se encuentran en soluciones de borohidruro estabilizado. Otros agentes antiespumantes pueden incluir tensoactivos , glicoles, polioles y otros agentes conocidos por los expertos en el campo técnico.
Los inventores de la presente invención también observaron que la resistencia eléctrica de borohidruro de sodio acuoso o hidruro de metal acuoso aumenta a medida que la solución reacciona para producir hidrógeno y subproductos de borato acuoso. En otras palabras, la resistencia eléctrica del subproducto de borato acuoso es de un orden de magnitud mayor que la resistencia eléctrica del hidruro de metal acuoso de borato. En un ejemplo, la resistencia eléctrica del borohidruro de sodio acuoso antes de que cualquier reacción se midió aproximadamente a 16 ohmios (O) y la resistencia eléctrica del borato de sodio acuoso y el combustible que no ha reaccionado se midió aproximadamente a 160 ohmios (O) . Por lo tanto, la resistencia eléctrica de la solución acuosa se puede utilizar como un medidor de combustible para aparatos generadores de hidrógeno 10. Una curva de calibración puede ser fácilmente pre-establecida, y durante el uso de la resistencia eléctrica de la mezcla de combustible acuosa/subproducto dentro de la cámara de reacción de 28 puede ser medida fácilmente continuamente utilizando, por ejemplo, ohmímetros, o voltímetros. La resistencia eléctrica refleja con precisión el combustible que queda sin reaccionar en la cámara de reacción 28.
Los inventores también observaron que el volumen de la mezcla acuosa de combustible/subproducto también disminuye a medida que la mezcla de combustible se hace reaccionar más. En un ejemplo, el volumen disminuye en un 25% de principio a fin. Además, la densidad del remanente de mezcla de combustible/subproducto acuoso aumenta. Un medidor de combustible visual que abarca una ventana colocada selectivamente en la cámara de reacción 28 mide una caída del volumen de menos de un 25% o un nivelador de líquido puede medir el combustible que queda sin reaccionar. Un hidrómetro, que mide el volumen desplazado por un objeto de masa conocida y que es un instrumento conocido para la medición directa de la densidad de un líquido, se puede incorporar directamente dentro o sobre la cámara de reacción 28. El hidrómetro abarca un vástago graduado con una bombilla lastrada para que el vástago se posicione verticalmente . A medida que cambia la densidad, la altura del vástago cambia. Esto puede ser usado para calibrar la cantidad de combustible restante que no ha reaccionado. Una calibración que tenga en cuenta los cambios de altura del vástago de principio a fin y la disminución en el volumen puede ser fácilmente construida para medir el combustible restante que no ha reaccionado. Un picnómetro también se puede utilizar para medir la densidad.
Un aparato de generación de hidrógeno 10 como se describe con referencia a las figuras 2E-2G fue construido y probado. El sistema de prueba utilizado una mezcla de combustible con 10 NaBH4 disuelto en 50 mi de 0,5% NaOH (aq) . El catalizador utilizado fue entre 40 y 50 mg de CoB depositados en una espuma de níquel en forma de disco plano. Tres pruebas de funcionamiento del aparato 10 se muestran en las figuras 6A a 6C, y muestran la velocidad de flujo del gas y la presión del gas de salida. Durante la prueba, el aparato de generación de hidrógeno configurado produjo un suministro constante de gas de hidrógeno en un caudal de 25 ml/min a presiones de entre aproximadamente 0 y 2 psi para un período de al menos entre 11,5 y 14 horas.
Después de que el hidrógeno es producido en el generador de hidrógeno 10, se transporta a la celda de combustible del regulador de combustible o el regulador 200, como se muestra en la figura 7A. El regulador 200 tiene una lanzadera 202, que tiene un extremo grande y un extremo pequeño. El extremo más grande está en contacto con y se apoya en el diafragma 204 y el extremo pequeño está en contacto con y se apoya en el diafragma 206. Estos diafragmas son flexibles y se pueden mover junto con el movimiento de la lanzadera 202. Además, los diafragmas 204 y 206 pueden tener un cierto grado de elasticidad que tiende a devolver el diafragma a la posición relajada. El regulador 200 también tiene la entrada de hidrógeno 208, que se encuentra próxima al diafragma 206 y el extremo pequeño del transporte 202. También ubicado próximo al mismo está la ruta de flujo 210 que comienza en el diafragma 206 y termina en la entrada de celdas de combustible 212. La entrada para celdas de combustible 212 está conectada al ánodo trayectoria del flujo 214 de la celda de combustible 216, o al lado del ánodo de la celda de combustible 216. La ruta de flujo del ánodo 214 termina en la salida de celda de combustible 218. Preferiblemente la trayectoria del flujo del ánodo 214 tiene un camino tortuoso, como se muestra para aumentar su longitud. La salida de la celda de combustible 218 está conectada a la cámara 220, que es limitada por el diafragma 204 y el extremo grande de la lanzadera 202. La cámara 220 tiene una válvula de alivio 222, que puede ser una válvula de bola, para aliviar la presión dentro de la cámara 220, cuando supera un umbral de presión.
El hidrógeno producido, el cual típicamente se encuentra a una presión relativamente alta, entra al regulador 200 en la entrada de hidrógeno 208. Inicialmente, la presión en la cámara 220 es relativamente baja, ya sea al arrancar o durante el primer uso. La presión del hidrógeno empuja la lanzadera 202 hacia la derecha, como se ilustra en la figura 7B y el diafragma 206 se inclina para conectar la entrada de hidrógeno 208 a la trayectoria del flujo, como se muestra. El hidrógeno fluye entonces dentro de la entrada de celdas de combustible 212 y a la trayectoria del flujo 214 de la celda de combustible 216. Como se mencionó anteriormente, el hidrógeno se consume en la celda de combustible 216 a medida que la celda de combustible genera electricidad para accionar un dispositivo eléctrico o electrónico. Dependiendo de la carga eléctrica requerida por el dispositivo, una cantidad de hidrógeno residual sale por la celda de combustible 218 dentro de la cámara 220.
Cuando la carga eléctrica es alta, muy poco o nada de hidrógeno residual deja la celda de combustible 216 y la lanzadera 202 permanece en la configuración abierta de la figura 7B. Sin embargo, cuando la demanda eléctrica del dispositivo es baja, más hidrógeno residual sale de la celda de combustible 216 a la cámara 220, lo que aumenta la presión de la cámara 220. Una mayor presión en la cámara 220 empuja la lanzadera hacia la izquierda para reducir la conexión de fluidos entre la entrada de hidrógeno 208 y la trayectoria de flujo 210 para reducir el flujo de hidrógeno. Cuando la presión en la cámara 220 es lo suficientemente alta, puede cerrar la conexión de fluidos para así detener el flujo de hidrógeno. Mientras que la presión en la cámara de 220 puede ser menor que la presión en la entrada de hidrógeno 208, debido al consumo de hidrógeno en la celda de combustible, la presión de la cámara de 220 puede generar una fuerza (F = presión área *) suficiente para detener el flujo de hidrógeno debido a que el extremo grande de la lanzadera 202 está orientado hacia la cámara 220. Cuando aumenta el uso del hidrógeno, la presión de la cámara de 220 disminuye y la lanzadera 202 de nuevo se mueve hacia la derecha para abrir el regulador 200.
Cuando la presión de la cámara de 220 es alta, la válvula de alivio 222 da salidas al exceso de hidrógeno preferentemente a un recombinador de hidrógeno 24 u otros dispositivos para neutralizar hidrógeno. La válvula de descarga 222 impide la situación en la que la presión en la cámara de 220 puede apagar de forma permanente el regulador 200. Por ejemplo, si la presión de la cámara 220 se acerca al nivel de presión en la entrada de hidrógeno 208, debido a la diferencia de tamaño entre los dos extremos de la lanzadera 202, la lanzadera 202 puede no ser capaz de moverse a la derecha para abrir el regulador. En un ejemplo, la válvula de alivio 222 debería ventilar cuando la presión de la cámara 220 es igual o inferior a: (Área de extremo pequeño de la lanzadera 202/Área del extremo grande de la lanzadera 202) * la presión de entrada de hidrógeno.
Una de las ventajas del regulador 200 es que la celda de combustible y / o la carga eléctrica en la celda de combustible se utilizan para regular el flujo de hidrógeno a través de la celda de combustible. Cuando la carga es alta, el regulador 200 permanece abierto o abierto en su mayoría. Cuando la carga es baja, el regulador 200 reajusta automáticamente la cantidad de hidrógeno que necesitan las celdas de combustible, el regulador 200 puede reducir la cantidad de hidrógeno que llega a la celda de combustible o detener el flujo de hidrógeno. Por lo tanto, cuando la carga eléctrica es baja, no se pierde hidrógeno. Refiriéndose a la figura 7C, que es una gráfica idealizada de las caídas de presión de hidrógeno a lo largo de la trayectoria del flujo 214 entre la entrada 212 y la salida 218. El uso alto de hidrógeno o una carga eléctrica alta está representada por la curva A y usos de hidrógeno sucesivamente menores están representados por las curvas B-D. Un flujo constante de hidrógeno con carga máxima, sería un desperdicio a un uso de hidrógeno menor o a una carga menor. Un flujo lento experimentaría una presión en disminución similar al progreso de la curva A ? B ? C ? ?. En el regulador de la invención, durante la operación la curva de presión avanza de la curva A ? B ? A, repetidamente .
El regulador 200 también puede usarse para reemplazar un tipo de sistemas de purga accionados electromecánicamente u otro tipo de sistemas de purga usados en sistemas convencionales. En estos sistemas, el rendimiento decreciente de la última celda de una línea de celdas de combustible se utiliza para accionar una válvula de purga. Este regulador elimina la necesidad de detectar eléctricamente la salida de la última celda y convertir esa señal para accionar una válvula de solenoide . Una disminución de la presión de hidrógeno en la salida 218 aumentará la apertura en la entrada 212 del regulador y suministrará más hidrógeno a las celdas de combustible sin generar ningún tipo de señal eléctrica. También puede usarse un regulador basado en resorte más complejo con tuberías internas modificadas.
Según lo tratado en la solicitud de patente provisionale 61/140, 313, ya incorporada por referencia, es ventajoso equilibrar la termodinámica del generador de hidrógeno para obtener una producción eficaz del hidrógeno. Del mismo modo, la cantidad de carga del catalizador, es decir, la cantidad de catalizador que se utiliza para ayudar en la reacción para producir hidrógeno, y la masa térmica del catalizador, debe ser maximizada. La presión y la temperatura de la reacción también deben ser controladas para minimizar la posible precipitación de cristales de subproducto en el generador de gas. Estas descripciones de la solicitud principal de patente '313 son aplicables a los generadores de gas y a la boya del reactor descrita en el presente documento.
Otras modalidades de la presente invención serán evidentes a los expertos en el campo técnico a partir de la consideración de la presente especificación y la práctica de la presente invención descrita en este documento. Por ejemplo, cualquiera de los miembros de sello del catalizador descritos en el presente documento pueden ser controlados por un controlador electrónico, como un microprocesador. Del mismo modo, los componentes de una modalidad, como el actuador o el consumidor de hidrógeno, se pueden utilizar con otra modalidad. Además, una válvula reguladora de presión puede incluirse para reducir la variabilidad en la presión de la corriente de hidrógeno que se dirige a la celda de combustible. Se pretende que la actual especificación y ejemplos se consideren únicamente como ejemplos, con el verdadero alcance y el espíritu de la invención que se indica mediante las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims (28)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato generador de gas que comprende : una cámara de reacción; una mezcla de combustible en la cámara de reacción, en donde la mezcla de combustible reacciona para producir un gas en presencia de un catalizador, y un miembro de sellado de catalizador que comprende un miembro sensible a la presión esencialmente no plano y colocado, al menos parcialmente dentro de la cámara de reacción, en donde el miembro de sellado del catalizador tiene al menos una primera y una segunda configuraciones, en donde el catalizador entra en contacto con la mezcla de combustible cuando el miembro de sellado de catalizador se encuentra en la primera configuración, en donde el catalizador no es tocado por la mezcla de combustible cuando el miembro de sellado de catalizador se encuentra en la segunda configuración, en donde una presión en la cámara de reacción acciona el miembro sensible a la presión no plano para moverse entre la primera configuración y la segunda configuración.
2. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde el miembro sensible a la presión no plano tiene una forma esencialmente cilindrica.
3. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, donde el miembro de sellado del catalizador comprende una cámara flexible y el catalizador se dispone dentro del miembro de sellado del catalizador, en donde en la primera configuración miembro de sellado del catalizador está abierto, y en la segunda configuración el miembro de sellado del catalizador está cerrado, y cuando la presión en la cámara flexible es superior a la presión en la cámara de reacción la boya está abierta, y cuando la presión en la cámara flexible es menor que la presión en la cámara de reacción, la boya está cerrada.
4. El aparato generador de gas según la reivindicación 3, en donde la cámara flexible es elastomérica .
5. El aparato generador de gas según la reivindicación 4, en donde la cámara elastomérica está conectada fluidicamente con el exterior de la cubierta, de tal manera que la presión en la cámara elastomérica es la presión atmosférica.
6. El aparato generador de gas según la reivindicación 4, en donde hay una pluralidad de miembros de sellado de catalizador en la cámara de reacción, y en donde las presiones en la cámara elastomérica en los miembros de sellado de catalizador son diferentes entre sí, de modo que los miembros de sellado de catalizador abren y cierran a diferentes presiones dentro de la cámara de reacción.
7. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde un primer resorte proporciona una fuerza de inclinación de resorte para equilibrar una fuerza en la cámara de reacción proporcionada por la presión en la cámara de reacción, de forma que cuando la fuerza de inclinación del resorte es mayor que la fuerza de la cámara de reacción, el miembro de sellado del catalizador se encuentra en la primera configuración, y cuando la fuerza de inclinación es menor que la fuerza de la cámara de reacción, miembro de sellado del catalizador se encuentra en la segunda posición.
8. El aparato generador de gas según la reivindicación 7, en donde el miembro de sellado del catalizador comprende una taza que puede colocarse contra de un miembro de sellado, en donde la taza no se coloca contra el miembro de sellado en la primera configuración y la taza se coloca contra el miembro de sellado en la segunda configuración.
9. El aparato generador de gas según la reivindicación 8, en donde el primer resorte inclina la taza a través de un eje conectado a la taza, y un pistón conectado con el eje, en donde el primer resorte actúa sobre el pistón.
10. El aparato generador de gas según la reivindicación 9, en donde el catalizador está en el eje o en la taza.
11. El aparato generador de gas según la reivindicación 7, en donde el miembro de sellado del catalizador comprende una cubierta del eje, y una bola movible relativa a la cubierta del eje en donde la bola está espaciada aparte de la cubierta del eje en la primera configuración y en donde la bola es empujada contra la cubierta del eje en la segunda configuración.
12. El aparato generador de gas según la reivindicación 11, en donde el catalizador se une a la bola o a un eje conectado a la bola.
13. El aparato generador de gas según la reivindicación 7, en donde un segundo resorte se proporciona para mover el miembro de sellado del catalizador entre la primera configuración y la segunda configuración .
14. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde la mezcla de combustible comprende al menos dos hidruros químicos y el agua.
15. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde el gas se compone de hidrógeno u oxígeno .
16. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde la cámara de reacción comprende un compuesto permeable al gas e impermeable al líquido y en donde una estructura reticular se coloca entre dos membranas permeables a los gases y los flujos de gas producidos a través de una o ambas membranas y dentro de la estructura reticular.
17. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde la cámara de reacción comprende un compuesto permeable a los gases e impermeable a los líquidos en donde el compuesto se somete a una presión de compresión dentro de la cámara de reacción.
18. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, donde el miembro de sellado del catalizador comprende una cámara de aislamiento de catalizador que esencialmente aisla el catalizador de la mezcla de combustible en la segunda configuración.
19. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, donde el miembro de sellado del catalizador comprende al menos un canal de combustible para permitir que la mezcla de combustible entre en contacto con el catalizador.
20. El aparato generador de gas según la reivindicación 19, en donde el o los canales de combustible por se forman a través del miembro de sellado del catalizador.
21. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, donde el miembro de sellado del catalizador comprende un fuelle corrugado y un par de tazas, en donde, cuando el miembro de sellado del catalizador se encuentra en la primera configuración, la vejiga se expande y las tazas están abiertas, y cuando el miembro de sellado del catalizador está en la segunda configuración, la vejiga se contrae, y las tazas se cierran.
22. El aparato generador de gas según la reivindicación 1, en donde el catalizador abarca cobalto, boro, y oxígeno.
23. El aparato generador de gas según la reivindicación 22, en donde el catalizador es Co(B02)OH.
24. Un aparato generador de gas que comprende : una cámara de reacción; una mezcla de combustible en la cámara de reacción, en donde la mezcla de combustible reacciona para producir un gas en presencia de un catalizador, y un miembro de sellado de catalizador que comprende al menos un canal de combustible y está colocado por lo menos parcialmente dentro de la cámara de reacción, en donde el miembro de sellado del catalizador tiene al menos una primera configuración y una segunda configuración, en donde el catalizador entra en contacto con la mezcla de combustible cuando el miembro de sellado del catalizador está en la primera configuración, en donde el catalizador no puede contactar con la mezcla de combustible cuando miembro de sellado del catalizador se encuentra en la segunda configuración, en donde una presión en la cámara de reacción acciona el miembro de sellado del catalizador para moverse entre la primera configuración y la segunda configuración, y en donde el canal o los canales de combustible permiten que la mezcla de combustible contacte con el catalizador en la segunda configuración.
25. El aparato generador de gas según la reivindicación 24, en donde el o los canales de combustible se forman a través del miembro de sellado del catalizador.
26. Un aparato generador de gas que comprende una cámara de reacción que contiene una mezcla de combustible, en donde la mezcla de combustible reacciona en presencia de un catalizador para producir un gas, en donde la cámara del reactor comprende un compuesto permeable a los gases e impermeable a los líquidos y en donde una estructura reticular está colocada entre dos membranas permeables a los gases y el gas producido fluye a través de una o ambas de membranas y dentro la estructura reticular.
27. El aparato generador de gas según la reivindicación 26, en donde el compuesto se somete a una presión de compresión en la cámara de reacción.
28. Un aparato generador de gas que comprende: una cámara de reacción; una mezcla de combustible en la cámara de reacción, en donde la mezcla de combustible reacciona para producir un gas y un subproducto en la presencia de un catalizador, y un medidor de combustible, en donde el medidor de combustible mide una resistencia eléctrica o la densidad de la mezcla de combustible para determinar el combustible que queda sin reaccionar. RESDMEN DE LA INVENCIÓN La presente solicitud se dirige a un aparato generador de gas (10) . Se genera hidrógeno dentro del aparato generador de gas y se transporta a una celda de combustible. La generación de hidrógeno se regula automáticamente mediante la exposición selectiva de un catalizador (48) a la mezcla de combustible dependiendo de la presión dentro de la cámara de reacción (28) del aparato generador de gas. Los mecanismos de sellado de catalizador (40, 42) se proporcionan por lo menos parcialmente dentro de la cámara de reacción para regular la presión de hidrógeno y para minimizar las fluctuaciones en la presión del hidrógeno recibido por la celda de combustible.
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6149859A (en) 1997-11-03 2000-11-21 Texaco Inc. Gasification plant for direct reduction reactors
US8636826B2 (en) * 2009-11-03 2014-01-28 Societe Bic Hydrogen membrane separator
MX2011004644A (es) * 2008-11-03 2011-06-06 Bic Soc Cartuchos de celdas de combustible generadoras de hidrogeno.
US8986404B2 (en) * 2009-11-03 2015-03-24 Societe Bic Gas generator with starter mechanism and catalyst shield
DE102010050901A1 (de) * 2010-11-10 2012-05-10 Enymotion Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
WO2012109554A1 (en) 2011-02-11 2012-08-16 Societe Bic Fuel cell system
CA2833723A1 (en) 2011-04-21 2012-10-26 Eveready Battery Company, Inc. Hydrogen generator with improved volume efficiency
CN104619409B (zh) * 2012-05-04 2018-09-28 恩赛特有限责任公司 自调节气体发生器和方法
US9522371B2 (en) * 2012-05-07 2016-12-20 Encite Llc Self-regulating gas generator and method
US9243560B2 (en) 2012-11-19 2016-01-26 Intelligent Energy Inc. Hydrogen generator having a thermal actuator
US10093538B2 (en) 2012-11-19 2018-10-09 Intelligent Energy Inc. Heater assembly, hydrogen generator and method of providing hydrogen gas
US9725316B2 (en) 2013-03-07 2017-08-08 Intelligent Energy Inc. Hydrogen generator with replaceable fuel unit and a method of producing hydrogen gas
US9577273B2 (en) 2013-03-15 2017-02-21 Intelligent Energy Limited Fluidic interface module for a fuel cell system
US9680171B2 (en) 2013-03-15 2017-06-13 Intelligent Energy Limited Methods for operating a fuel cell system
US9312550B2 (en) 2013-03-15 2016-04-12 Intelligent Energy Limited Fluidic components suitable for fuel cell systems including pressure regulators and valves
US10193169B2 (en) 2013-03-15 2019-01-29 Intelligent Energy Limited Fluidic interface module for a fuel cell system
EP3017165B1 (en) * 2013-07-01 2019-03-27 United Technologies Corporation Enhanced apu operability
JP2017510037A (ja) 2014-03-19 2017-04-06 インテリジェント エナジー リミテッドＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ 燃料電池カートリッジ
US9876240B2 (en) 2014-04-07 2018-01-23 Intelligent Energy Limited Multi-functional fuel cable
US20170218895A1 (en) * 2014-05-29 2017-08-03 Ufi Innovation Center S.R.L. A filter structure for fuel, a cartridge and a filter group
WO2016016720A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Intelligent Energy Limited Performance balancing elastomeric hydrogen reactor
WO2017164812A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 Nanyang Technological University Hydrogen generator
FR3059912B1 (fr) 2016-12-08 2021-08-27 Commissariat Energie Atomique Composition aqueuse d'hydrures
FR3059992B1 (fr) * 2016-12-08 2019-01-25 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif pour generer du dihydrogene par hydrolyse catalytique d'hydrures
TWI619644B (zh) * 2017-04-05 2018-04-01 National Chin-Yi University Of Technology 無人飛行器
US11466815B2 (en) 2017-10-06 2022-10-11 Black & Decker Inc. Hydrogen fuel canister
FR3072303B1 (fr) * 2017-10-18 2019-11-01 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Appareil pour generer un gaz
FR3072304B1 (fr) * 2017-10-18 2019-11-01 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de generation de gaz
KR20220017814A (ko) * 2018-04-17 2022-02-14 엘렉트리퀴-글로벌 에너지 솔루션스 리미티드 수소 액체 운반체 저장을 위한 시스템
KR20200060846A (ko) 2018-11-23 2020-06-02 휴그린파워(주) 연료전지용 수소 발생 시스템
FR3095079B1 (fr) 2019-04-09 2021-07-30 Commissariat Energie Atomique Dispositif de génération d’un gaz
FR3099854B1 (fr) 2019-08-07 2021-10-22 Commissariat Energie Atomique Générateur de dihydrogène réutilisable
FR3099855B1 (fr) 2019-08-07 2021-10-29 Commissariat Energie Atomique Générateur de dihydrogène réutilisable
FR3099853B1 (fr) 2019-08-07 2021-11-05 Commissariat Energie Atomique Générateur de dihydrogène réutilisable
FR3100242B1 (fr) * 2019-08-30 2021-09-10 Safran Electronics & Defense Dispositif de génération d’un gaz
CN112896825A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 罗尚付 一种装配式货仓
CN116864755B (zh) * 2023-06-23 2024-05-24 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 一种高稳定性的燃料电池膜电极
CN119771275B (zh) * 2024-12-17 2025-10-24 中国农业大学 一种基于硼氢化镁的氢气发生器及燃料电池集成系统

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US150995A (en) 1874-05-19 Improvement ifs
US2925334A (en) * 1955-06-17 1960-02-16 Metallgesellschaft Ag Pressure closure valve
US3416985A (en) 1967-06-30 1968-12-17 Gen Electric Method for making a gas transfer device
US3453086A (en) 1965-10-12 1969-07-01 Gen Electric Self-regulating gas generator
US3459510A (en) 1965-12-28 1969-08-05 Union Carbide Corp Hydrogen generator
US3594232A (en) 1967-07-19 1971-07-20 Varta Ag Device for the automatic adjustment of the supply of liquids
US3447286A (en) 1967-08-02 1969-06-03 Gen Electric Totally enclosed liquid permselective membrane
US3554707A (en) * 1968-04-10 1971-01-12 Gen Electric Attitude insensitive gas generator
US3594222A (en) 1968-05-15 1971-07-20 Uniroyal Inc Lithium chloride as antistatic agent in rubber latex composition and use of said latex
US4024229A (en) 1970-11-06 1977-05-17 The Mead Corporation Production of polysulfide with PTFE coated catalyst
US4055632A (en) 1976-12-22 1977-10-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Controllable gas generator
US4261955A (en) * 1978-09-01 1981-04-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Vertical type porous membrane hydrogen generator
US4258422A (en) * 1979-05-04 1981-03-24 Honeywell Inc. Liquid gaging system
US4261956A (en) 1979-06-13 1981-04-14 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Cartridge for gas generator
DE3332348A1 (de) 1983-09-08 1985-04-04 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Wasserstoff-permeationswand
JPS60122703A (ja) 1983-12-06 1985-07-01 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 酸素ガス発生方法
US4797259A (en) 1986-12-15 1989-01-10 Pall Corporation Well-type diagnostic plate device
US4863888A (en) 1988-04-29 1989-09-05 Amoco Corporation Catalyst containing cobalt boron and oxygen and optionally aluminum of preparation and process
US5131927A (en) 1991-04-22 1992-07-21 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Reactive treatment of composite gas separation membranes
US5514353A (en) * 1994-06-28 1996-05-07 Af Sammer Corporation Demand responsive hydrogen generator based on hydride water reaction
US5804329A (en) 1995-12-28 1998-09-08 National Patent Development Corporation Electroconversion cell
US5945231A (en) 1996-03-26 1999-08-31 California Institute Of Technology Direct liquid-feed fuel cell with membrane electrolyte and manufacturing thereof
US6319306B1 (en) 2000-03-23 2001-11-20 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membrane modules and method of forming the same
US5997594A (en) 1996-10-30 1999-12-07 Northwest Power Systems, Llc Steam reformer with internal hydrogen purification
EP0924162A3 (de) 1997-12-16 1999-10-20 dbb fuel cell engines GmbH Wasserstoffabtrennmembran, damit ausgerüstete Methanolreformierungsanlage und Betriebsverfahren hierfür
US5992008A (en) 1998-02-10 1999-11-30 California Institute Of Technology Direct methanol feed fuel cell with reduced catalyst loading
US6534033B1 (en) 2000-01-07 2003-03-18 Millennium Cell, Inc. System for hydrogen generation
JP4556316B2 (ja) * 2000-10-13 2010-10-06 トヨタ自動車株式会社 改質器の原料投入量制御
US7254983B2 (en) * 2001-10-16 2007-08-14 Hera Usa Inc. Fuel gauge for hydrogen storage media
JP4081262B2 (ja) 2001-11-09 2008-04-23 株式会社水素エネルギー研究所 水素発生方法及び装置
US7074509B2 (en) 2001-11-13 2006-07-11 Eldat Communication Ltd. Hydrogen generators for fuel cells
US7169489B2 (en) * 2002-03-15 2007-01-30 Fuelsell Technologies, Inc. Hydrogen storage, distribution, and recovery system
US20030194368A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Devos John A. Hydrogen production system
US20030198862A1 (en) 2002-04-19 2003-10-23 Enernext Liquid gallium alkaline electrolyte fuel cell
US6939529B2 (en) 2002-10-03 2005-09-06 Millennium Cell, Inc. Self-regulating hydrogen generator
US7147955B2 (en) 2003-01-31 2006-12-12 Societe Bic Fuel cartridge for fuel cells
WO2004085307A1 (en) * 2003-03-28 2004-10-07 Temco Co., Limited Hydrogen gas generator
KR100671281B1 (ko) * 2003-03-28 2007-01-18 (주)템코 자가 능동조절형 수소발생기
US7544431B2 (en) * 2003-04-10 2009-06-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Regulated hydrogen production system
JP2007502218A (ja) 2003-05-23 2007-02-08 ユィロス・パテント・アクチボラグ 親水性／疎水性表面
US7481858B2 (en) * 2005-02-25 2009-01-27 Societe Bic Hydrogen generating fuel cell cartridges
TWI381572B (zh) 2003-11-14 2013-01-01 Encite Lllc 自動調節之氣體產生器和方法
JP2007522916A (ja) * 2003-12-05 2007-08-16 エンサイン−ビツクフオード・エアロスペース・アンド・デフエンス・カンパニー ガス発生構造とガス発生法及び発生ガスを用いる動力源
JP4673223B2 (ja) * 2004-01-26 2011-04-20 日本碍子株式会社 選択透過膜型反応器
US7329470B2 (en) 2004-05-26 2008-02-12 Societe Bic Apparatus and method for in situ production of fuel for a fuel cell
US7648792B2 (en) 2004-06-25 2010-01-19 Ultracell Corporation Disposable component on a fuel cartridge and for use with a portable fuel cell system
US20060042210A1 (en) 2004-08-27 2006-03-02 Dallas Andrew J Acidic impregnated filter element, and methods
BRPI0520033A2 (pt) 2005-02-16 2009-11-03 Bic Soc sistema de célula de combustìvel, válvula
JP4833561B2 (ja) 2005-02-18 2011-12-07 株式会社リコー 撮影レンズ駆動制御装置
CN103213944B (zh) 2005-06-13 2015-07-29 法商Bic公司 生成氢的燃料电池盒
TW200644324A (en) 2005-06-13 2006-12-16 Bic Soc Hydrogen generating fuel cell cartridges
US7989056B2 (en) 2005-07-01 2011-08-02 Commissariat A L'energie Atomique Hydrophobic surface coating with low wetting hysteresis, method for depositing same, microcomponent and use
US7455829B2 (en) * 2005-07-12 2008-11-25 Honeywell International Inc. Low temperature hydrogen generator
US8048576B2 (en) * 2005-07-12 2011-11-01 Honeywell International Inc. Power generator shut-off valve
WO2007035512A2 (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Millennium Cell, Inc. Hydrogen gas generation system
TW200733460A (en) 2006-02-15 2007-09-01 Toagosei Co Ltd Method for preparing functional film
TW200806392A (en) 2006-06-20 2008-02-01 Lynntech Inc Microcartridge hydrogen generator
US7803499B2 (en) 2006-10-31 2010-09-28 Gm Global Technology Operations, Inc. Super-hydrophobic composite bipolar plate
US7791815B2 (en) 2007-03-13 2010-09-07 Varioptic S.A. Dielectric coatings for electrowetting applications
US8105721B2 (en) 2007-04-04 2012-01-31 GM Global Technology Operations LLC Microtextured fuel cell elements for improved water management
MX2011004644A (es) * 2008-11-03 2011-06-06 Bic Soc Cartuchos de celdas de combustible generadoras de hidrogeno.
US8636826B2 (en) 2009-11-03 2014-01-28 Societe Bic Hydrogen membrane separator

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201103059B (en) 2018-11-28
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US20110212374A1 (en) 2011-09-01
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CA2740591C (en) 2018-09-04
CN102203998B (zh) 2016-03-30
WO2010051557A1 (en) 2010-05-06
KR101824255B1 (ko) 2018-01-31
EP2353199A1 (en) 2011-08-10
JP2012508093A (ja) 2012-04-05
EP2353199B1 (en) 2019-10-16
CN102203998A (zh) 2011-09-28
US9236626B2 (en) 2016-01-12

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