CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se engloba en el campo de los dispositivos e instalaciones empleados , fundamentalmente , para la generación de gas hidrógeno , por ej emplo , para uso de este último como combustible . En particular, se relaciona con un reactor alcalino , asi como , una instalación que incluye al menos un dispositivo o reactor, empleado para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de la electrólisis del agua .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como se conoce , nuestra sociedad es dependiente en gran medida de combustibles altamente contaminantes , los cuales , nos han llevado a los actuales problemas medioambientales . Por ello , entre los combustibles , no contaminantes , que se vienen empleando para sustituir a los actuales combustibles contaminantes , se encuentra el gas hidrógeno . Actualmente , cerca del 95% del hidrógeno se produce a partir de gas natural , y el resto por electrólisis del agua, recurso abundante que encontramos en la naturaleza .

Son conocidos diversos dispositivos e instalaciones generadores de gas hidrógeno y de gas oxigeno a partir de la disociación de las moléculas de agua . Estos dispositivos se basan fundamentalmente en una cámara de hidrólisis conformada por una cavidad, la cual , contiene una cantidad de agua ( a la que es común adicionarle un electrolito , tal como , ácido sul fúrico , hidróxido de sodio o hidróxido de potasio , para aumentar la eficacia de la electrólisis ) , y sendos medios de electrodo que actúan como cátodo y como ánodo respectivamente , los cuales , se encuentran distanciados entre si , dispuestos en contacto con el agua contenida en la cámara de hidrólisis . Por medio de una corriente eléctrica continua, suministrada, ya sea, por una fuente de alimentación o una batería, que se conecta mediante los electrodos ( ánodo y cátodo ) al agua, se logra la descomposición del agua en los gases hidrógeno y oxigeno .

Los gases productos de la electrólisis son recogidos en la parte superior de la cámara de hidrólisis , y seguidamente , son pasados por unos medios de separación de gases que , como su nombre lo indica, buscan separar dichos gases antes de ser almacenados en depósitos separados .

La presente invención busca proponer una solución alternativa a los dispositivos e instalaciones de generación de gas hidrógeno y gas oxigeno conocidos . Además de lograr un muy baj o consumo eléctrico para las distintas funciones , es eficaz , eficiente , segura y sostenible .

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención queda establecida y caracteri zada en las reivindicaciones independientes , mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma .

Un obj eto de la invención es un dispositivo para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua, que comprende :

- una carcasa, que conforma una cámara de hidrólisis adaptada para contener una cantidad de agua,

- sendos medios de electrodo que actúan como cátodo y como ánodo , distanciados entre si y dispuestos en contacto con el agua contenida en la cámara de hidrólisis , de manera que , en uso , el cátodo y el ánodo están configurados para disociar el agua contendida en la cámara de hidrólisis en gas hidrógeno y gas oxigeno respectivamente , unos medios separadores de gases , adaptados para separar el gas hidrógeno y el gas oxigeno generados por el cátodo y el ánodo en la cámara de hidrólisis , y

- un conducto de gas hidrógeno , un conducto de gas oxigeno y un conducto de agua de reposición en comunicación con la cámara de hidrólisis .

Donde , los medios separadores de gases están dispuestos en la cámara de hidrólisis entre el cátodo y el ánodo , y comprenden un segmento de membrana permeable apto para impedir que los gases hidrógeno y oxigeno generados atraviesen dicho segmento de membrana permeable y se mezclen entre si , de manera que los medios separadores de gases dividen la cámara de hidrólisis en una primera porción de cámara que aloj a al cátodo y una segunda porción de cámara que aloj a al ánodo , donde , la primera porción de cámara está en comunicación fluida con el conducto de gas hidrógeno y la segunda porción de cámara está en comunicación fluida con el conducto de gas oxigeno .

Es también obj eto de la presente invención, una instalación para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua, que comprende : al menos un dispositivo como el anteriormente descrito ,

- una fuente de corriente , conectada a un primer puerto de entrada de voltaj e de un cátodo y a un segundo puerto de entrada de voltaj e de un ánodo de unos medios de electrodo del dispositivo , y unos medios de almacenamiento a presión de gas hidrógeno y de gas oxigeno que comprenden un depósito de hidrógeno y un depósito de oxigeno dispuestos aguas abaj o de un conducto de gas hidrógeno y de un conducto de gas oxigeno del dispositivo respectivamente .

Donde , un primer extremo superior del depósito de hidrógeno está conectado al conducto de gas hidrógeno y un segundo extremo superior del depósito de oxigeno está conectado al conducto de gas oxigeno , y un primer extremo inferior del depósito de hidrógeno está conectado con un segundo extremo inferior del depósito de oxigeno por medio de un primer conducto de conexión, de manera que el depósito de hidrógeno y el depósito de oxigeno comparten una cantidad de agua apta para trasegar de uno de los depósitos al otro , a través del primer conducto de conexión, y variar un volumen de almacenamiento de gas hidrógeno por encima de un tercer nivel de agua en el depósito de hidrógeno en relación a un volumen de almacenamiento de gas oxigeno por encima de un cuarto nivel de agua en el depósito de oxigeno , y viceversa, en función de una combinación de accionamientos de sendas electroválvulas dispuestas en el conducto de gas hidrógeno , en el conducto de gas oxigeno y en el primer conducto de conexión respectivamente .

Asi , se logra un dispositivo y una instalación para la generación de gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua con capacidad de elevada compresión electroquímica para combustible y comburente , destinados al almacenamiento de energía en forma de gases comprimidos y otros usos .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un j uego de figuras , ilustrativas del ej emplo preferente , y nunca limitativas de la invención .

La figura 1 representa una vista en perspectiva explosionada del dispositivo para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua.

La figura 2 representa una vista esquemática frontal del dispositivo de la figura 1.

La figura 3 representa una vista esquemática ampliada y en corte de unos medios de reposición de agua del dispositivo de la figura 1.

La figura 4 representa una vista esquemática de la instalación para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua, que incluye el dispositivo de la figura 1.

La figura 5 representa una vista esquemática de una segunda realización de la instalación de la figura 4, que incluye una pluralidad de dispositivos como el de la figura 1 conectados en serie.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención es un dispositivo para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua.

Como se muestra en las figuras 1 y 2, el dispositivo (1) comprende una carcasa (1.1) , que conforma una cámara de hidrólisis (5) adaptada para contener una cantidad de agua, a la cual, se le podría adicionar un electrolito, tal como, ácido sulfúrico, hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, para aumentar la eficacia de la electrólisis a crear dentro de la cámara de hidrólisis (5) .

Además, el dispositivo (1) comprende sendos medios de electrodo que actúan como cátodo (2) y como ánodo (4) , los cuales, están distanciados entre si y dispuestos en contacto con el agua contenida en la cámara de hidrólisis (5) , de manera que, en uso, el cátodo (2) y el ánodo (4) están configurados para disociar el agua contendida en la cámara de hidrólisis (5) en gas hidrógeno y gas oxigeno respectivamente .

Adicionalmente, el dispositivo (1) comprende un conducto de gas hidrógeno (1.2) y un conducto de gas oxigeno (1.3) en comunicación con la cámara de hidrólisis (5) , asi como, un conducto de agua de reposición (1.5) , igualmente en comunicación con la cámara de hidrólisis (5) .

Preferiblemente, el cátodo (2) comprende un primer elemento tubular (2.1) de acero inoxidable con un primer extremo superior (2.11) fijado de manera concéntrica a un primer anillo de sujeción (2.2) de acero inoxidable.

Entiéndase por "anillo de sujeción", un cuerpo en forma de disco hueco fijado a uno de los extremos de un elemento tubular, de manera que es empleado como brida o borde de fijación de dicho elemento tubular.

Adicionalmente, se prefiere que el primer extremo superior (2.11) del primer elemento tubular (2.1) comprenda al menos un primer orificio pasante (2.12) , el cual, permita el paso del gas hidrógeno generado de un lado al otro de la pared del primer elemento tubular

(2.1) , de camino hacia el conducto de gas hidrógeno

(1.2) .

Asi mismo, se prefiere que un primer puerto de entrada de volta j e (2.3) esté fijado al primer anillo de sujeción

(2.2) .

Por su parte, se prefiere que el ánodo (4) comprenda un segundo elemento tubular (4.1) de acero inoxidable con un segundo extremo superior (4.11) fijado de manera concéntrica a un segundo anillo de sujeción (4.2) de acero inoxidable.

Del mismo modo que para el cátodo (2) , se prefiere que el segundo extremo superior (4.11) del segundo elemento tubular (4.1) comprenda al menos un segundo orificio pasante (4.12) , el cual, permita el paso del gas oxigeno generado de un lado al otro de la pared del segundo elemento tubular (4.1) , de camino hacia el conducto de gas oxigeno (1.3) .

Preferiblemente, un segundo puerto de entrada de voltaje (4.3) está fijado al segundo anillo de sujeción (4.2) .

Asi mismo, el dispositivo (1) comprende unos medios separadores de gases (3) , los cuales, están adaptados para separar el gas hidrógeno y el gas oxigeno generados por el cátodo (2) y el ánodo (4) en la cámara de hidrólisis ( 5 ) .

Como se muestra en la figura 2, los medios separadores de gases (3) están dispuestos en la cámara de hidrólisis (5) entre el cátodo (2) y el ánodo (4) , y comprenden un segmento de membrana permeable (3.1) apto para impedir que los gases hidrógeno y oxigeno generados atraviesen dicho segmento de membrana permeable (3.1) y se mezclen entre si. En otras palabras, el segmento de membrana permeable (3.1) permite el paso de los electrones, pero no, el paso de los gases hidrógeno y oxigeno generados, impidiendo que dichos gases se mezclen entre si.

De esta forma, los medios separadores de gases (3) dividen la cámara de hidrólisis (5) en una primera porción de cámara (5.1) que aloja al cátodo (2) , donde se genera el gas hidrógeno, y una segunda porción de cámara (5.2) que aloja al ánodo (4) , donde se genera el gas oxigeno . Asi mismo, la primera porción de cámara (5.1) está en comunicación fluida con el conducto de gas hidrógeno (1.2) y la segunda porción de cámara (5.2) está en comunicación fluida con el conducto de gas oxigeno (1.3) , de manera que, según se genera el gas hidrógeno a lo largo del cátodo (2) , éste es conducido a través de la primera porción de cámara (5.1) en dirección al conducto de gas hidrógeno (1.2) , y del mismo modo, el gas oxigeno generado a lo largo del ánodo (4) es conducido a través de la segunda porción de cámara (5.2) en dirección al conducto de gas oxigeno (1.3) .

Asi, los gases hidrógeno y oxigeno disponen de un mayor volumen para dispersarse y separarse rápidamente del medio de electrodo correspondiente, ya sea, el cátodo (2) o el ánodo (4) , dando lugar a un ascenso inmediato de dichos gases, en dirección a los correspondientes conductos de gas hidrógeno (1.2) y de gas oxigeno (1.3) , por el segmento de membrana permeable (3.1) , sin mezclarse entre si.

Como se muestra en la figura 1, se prefiere que los medios separadores de gases (3) comprendan un segmento separador dieléctrico (3.2) fijado al segmento de membrana permeable (3.1) .

Como se muestra en la figura 2, el segmento separador dieléctrico (3.2) conforma una primera cámara de acumulación de gas (6) entre un primer nivel de agua (NI) contenida en la cámara de hidrólisis (5) , correspondiente a la primera porción de cámara (5.1) , y el conducto de gas hidrógeno (1.2) , y una segunda cámara de acumulación de gas (7) entre un segundo nivel de agua (N2) contendida en la cámara de hidrólisis (5) , correspondiente a la segunda porción de cámara (5.2) , y el conducto de gas oxigeno (1.3) . Donde, una diferencia entre el primer y el segundo nivel de agua (NI, N2) contenida en la cámara de hidrólisis (5) se corresponde con una diferencia de acumulación de gas hidrógeno y de gas oxigeno en la primera y segunda cámara de acumulación de gas (6, 7) respectivamente .

Asi, nunca el gas hidrógeno, generado por el cátodo (2) , está en contacto con el gas oxigeno, generado por el ánodo (4) , ya que el gas hidrógeno se acumula en la primera cámara de acumulación de gas (6) , entre el segmento separador dieléctrico (3.2) y el cátodo (2) , y el gas oxigeno se acumula en la segunda cámara de acumulación de gas (7) , entre el segmento separador dieléctrico (3.2) y el ánodo (4) . Ambos llenados de las cámaras de acumulación de gas (6, 7) generan presión hacia abajo, es decir, hacia el primer y el segundo nivel de agua (NI, N2) contenida en la cámara de hidrólisis (5) respectivamente, y dicha presión se ejerce sobre los gases (hidrógeno y oxigeno) , y el ascenso en vertical de dichos gases a las respectivas cámaras de acumulación de gas (6, 7) se realiza de manera rápida, sin desplazamiento en horizontal de los mismos hacia el segmento de membrana permeable (3.1) para intentar atravesarla .

Las presiones de los gases que se crean en ambas cámaras de acumulación de gas (6, 7) son las que se aprovechan para la extracción a presión de dichos gases a través de los respectivos conductos de gas hidrógeno (1.2) y de gas oxigeno (1.3) para su almacenamiento por separado. Por ejemplo, el conducto de gas hidrógeno (1.2) y el conducto de gas oxigeno (1.3) podrían comprender sendos medios de regulación de flujo, por ejemplo, unas electroválvulas (14) , donde, cerrando la electroválvula (14) del conducto de gas oxígeno (1.3) y abriendo la electroválvula (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) , se aumenta la presión en la segunda cámara de acumulación de gas (7) , precisamente, por la acumulación de gas oxígeno en la misma, que empuja hacia abajo el segundo nivel de agua (N2) en la cámara de hidrólisis (5) , mientras que el primer nivel de agua (NI) en dicha cámara de hidrólisis (5) sube y empuja al gas hidrógeno acumulado en la primera cámara de acumulación de gas (6) , el cual, sale del dispositivo (1) a través del conducto de gas hidrógeno (1.2) . Lo contrario sucede cuando cerramos la electroválvula (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) y abrimos la electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) , es decir, el primer nivel de agua (NI) de la cámara de hidrólisis (5) es empujado hacia abajo, por el aumento de la presión del gas hidrógeno en la primera cámara de acumulación de gas (6) , mientras que el segundo nivel de agua (N2) en dicha cámara de hidrólisis (5) sube, empujando el gas oxigeno acumulado en la segunda cámara de acumulación de gas (7) , el cual, sale del dispositivo (1) a través del conducto de gas oxigeno (1.3) .

Asi, se logra un dispositivo (1) para generar gas hidrógeno y gas oxigeno eficiente con alto poder de compresión, diseñado para separar moléculas de agua en los dos gases que la componen, hidrógeno y oxigeno, para comprimirlos de forma directa en cámaras separadas (6, 7) sin la ayuda de un compresor adicional.

Preferiblemente, como se muestra en la figura 1, el segmento separador dieléctrico (3.2) de los medios separadores de gases (3) comprende un tercer elemento tubular (3.21) de acero inoxidable con un extremo superior (3.211) fijado de manera concéntrica a un tercer anillo de sujeción (3.22) de acero inoxidable. Preferentemente, el tercer elemento tubular (3.21) y el tercer anillo de sujeción (3.22) están recubiertos de un material resistente a sustancias alcalinas, de alta resistencia térmica, resistente a presiones elevadas y que sea aislante eléctrico, por ejemplo, cualquier resina epoxi, en particular, se prefiere que sea una resina epoxi-viniléster ; o bien, cualquier esmalte con características similares. Con la disposición del segmento separador dieléctrico (3.2) entre el cátodo (2) y el ánodo (4) se conforma una zona no reactiva entre dichos elementos (2, 4) que se aprovecha de manera ventajosa para conformar las cámaras de acumulación de gas (6, 7 ) .

Por su parte, se prefiere que el segmento de membrana permeable (3.1) de los medios separadores de gases (3) , en donde se conforma la zona reactiva para la electrólisis, esté conformado en forma de manga cilindrica, y que un extremo superior (3.11) del segmento de membrana permeable (3.1) esté fijado de manera hermética a un extremo inferior (3.212) del tercer elemento tubular (3.21) del segmento separador dieléctrico (3.2) . Igualmente, se prefiere que el segmento de membrana permeable (3.1) esté abierto por su extremo inferior (3.12) , en el fondo (5.3) de la cámara de hidrólisis (5) donde no hay reacción de electrólisis, con vistas a poder compensar los primer y segundo niveles de agua (electrolito) (NI, N2) entre las primera y segunda porciones de cámara (5.1, 5.2) de dicha cámara de hidrólisis (5) , evitándose asi sobrepresiones que conlleven un empu e de los gases (hidrógeno u oxigeno) contra el segmento de membrana permeable (3.1) .

Preferiblemente, el segmento de membrana permeable (3.1) de los medios separadores de gases (3) está fabricado de un material tejido, poroso, microperforado, o bien, que su composición química permita el paso de electrones a su a través (es decir, que su composición química tenga porosidad de forma natural) , por ejemplo, seleccionado del grupo consistente en polipropileno, copolimero- f luoropolimero sulfonado a base de tetraf luoroetileno , poliacrilonitrilo, meta-aramida, poliamida, elastano, polisulfuro de fenileno (PPS) , politetraf luoroetileno (PTFE) y fibra de vidrio, o cualquier combinación de estos. 0 bien, cualquier sustancia de iguales características técnicas, es decir, con resistencia química ante la corrosión producida por sustancias alcalinas y/o ácidas, con capacidad de permitir el paso de cargas eléctricas, y no permeable a los átomos de hidrógeno y oxigeno.

La permeabilidad de los gases sobre la membrana requiere ejercer gran presión para que los gases la atraviesen, lo cual, ocurre en ambos sentidos, es decir, desde el lado del segmento de membrana permeable (3.1) en donde se genera el gas hidrógeno hacia el otro lado de dicho segmento de membrana permeable (3.1) en donde se genera el gas oxigeno, y viceversa, por tanto, es muy poco probable que, teniendo los gases capacidad de almacenaje superiormente en las primera y segunda cámaras de acumulación de gas (6, 7) y al estar a las mismas presiones a ambos lados del segmento de membrana permeable (3.1) , dichos gases atraviesen el segmento de membrana permeable (3.1) y lleguen a mezclarse, pues la tensión superficial en ambos lados de dicho segmento de membrana permeable (3.1) , por estar sumergido en agua, es muy alta, y además, no existe posibilidad de que exista una descompensación de presiones que motive a los gases a tropezar y traspasar el segmento de membrana permeable

(3.1) , por tanto, a los gases no les queda otro remedio que deslizar sobre el segmento de membrana permeable

(3.1) y ascender en dirección a las primera y segunda cámaras de acumulación de gas (6, 7) .

Por otro lado, se prefiere que el primer elemento tubular

(2.1) tenga mayor diámetro que el tercer elemento tubular (3.21) , y que a su vez, el tercer elemento tubular (3.21) tenga mayor diámetro que el segundo elemento tubular

(4.1) , de manera que, como se muestra en la figura 2, el segundo elemento tubular (4.1) esté configurado para disponerse al interior del conjunto conformado por el tercer elemento tubular (3.21) del segmento separador dieléctrico (3.2) y el segmento de membrana permeable (3.1) , con el segundo anillo de sujeción (4.2) acoplado sobre el tercer anillo de sujeción (3.22) ; y a su vez, el conjunto de tercer elemento tubular (3.21) del segmento separador dieléctrico (3.2) y el segmento de membrana permeable (3.1) esté configurado para disponerse al interior del primer elemento tubular (2.1) , con el tercer anillo de sujeción (3.22) acoplado sobre el primer anillo de suj eción (2.2) .

Del mismo modo, se prefiere que, a su vez, el primer elemento tubular (2.1) , con el resto de elementos (4.1, 3.21, 3.1, 4.2) dispuestos en su interior, esté configurado para disponerse al interior de un cuerpo de recipiente (1.11) de la carcasa (1.1) , con el primer anillo de sujeción (2.2) acoplado sobre una brida superior (1.111) del cuerpo de recipiente (1.11) .

Adicionalmente, se prefiere que una brida inferior (1.121) de un cuerpo de tapa (1.12) de la carcasa (1.1) esté configurada para acoplar sobre el segundo anillo de sujeción (4.2) , para materializar el cierre de la carcasa (1.1) del dispositivo (1) .

Preferiblemente, entre la brida inferior (1.121) , el segundo anillo de sujeción (4.2) , el tercer anillo de sujeción (3.22) , el primer anillo de sujeción (2.2) y la brida superior (1.111) están dispuestas sendas juntas de estanqueidad (8) . Adicionalmente, se prefiere que unos medios de fijación (no mostrados en las figuras) estén configurados para atravesar la brida inferior (1.121) , el segundo anillo de sujeción (4.2) , el tercer anillo de sujeción (3.22) , el primer anillo de sujeción (2.2) , la brida superior (1.111) y las juntas de estanqueidad (8) , y asi, lograr cerrar la carcasa (1.1) del dispositivo (1) de manera hermética.

Por otro lado, como se muestra en la figura 2, se prefiere que el cuerpo de tapa (1.12) de la carcasa (1.1) conforme una cavidad (7.1) , la cual, forme parte de la segunda cámara de acumulación de gas (7) . Preferiblemente, el conducto de gas oxigeno (1.3) está acoplado a la cavidad (7.1) .

Igualmente, a la cavidad (7.1) podría estar acoplado el conducto de agua de reposición (1.5) , por ejemplo, como se muestra en la figura 3, procedente de un depósito de agua de reposición (18) dispuesto por encima de la cavidad (7.1) y que incluye una toma de entrada de agua de red (18.1) y una salida de gases (18.2) . El flujo a través del conducto de agua de reposición (1.5) , asi como, de la toma de entrada de agua de red (18.1) y de la salida de gases (18.2) pueden ser regulados a través de sendas electroválvulas (14) , como ejemplo de posibles medios de regulación de flujo que se pudieran emplear. Por ejemplo, podría implementarse que la cantidad de agua en la cámara de hidrólisis (5) se compruebe con mediciones de conductividad, llevadas a cabo por un sensor de voltaje (no mostrado en las figuras) , de manera que, cuando el agua dentro de la cámara de hidrólisis (5) se encuentre por debajo de un nivel requerido detectado por el sensor de voltaje, la conductividad es 0 Voltio, y que esa lectura de ese 0 Voltio conlleve a la entrada de agua a través del conducto de agua de reposición (1.5) , con vistas a compensar la cantidad de agua requerida dentro de la cámara de hidrólisis (5) .

Accionando o abriendo la electroválvula (14) de la toma de entrada de agua de red (18.1) , asi como, la que regula la salida de gases (18.2) para poner a presión atmosférica el interior del depósito de agua de reposición (18) , se logra llenar dicho depósito (18) con agua de red, y luego, cerrando dichas electroválvulas (14) de la toma de entrada de agua de red (18.1) y de la salida de gases (18.2) , y accionando la electroválvula (14) correspondiente al conducto de agua de reposición (1.5) , el agua contenida en el depósito de agua de reposición (18) es vertida por gravedad en la cavidad (7.1) de camino hacia la cámara de hidrólisis (5) , a cambio de contrarrestar el volumen de gas oxigeno procedente de la segunda cámara de acumulación de gas (7) , específicamente, de la cavidad (7.1) , que atraviesa el volumen de agua contenido en el depósito de agua de reposición (18) y se acumula por encima de un quinto nivel (N5) de agua en dicho depósito de agua de reposición (18) .

Por su parte, el agua de reposición vertida en la cavidad (7.1) , que forma parte de la segunda cámara de acumulación de gas (7) , desemboca en la segunda porción de cámara (5.2) de la cámara de hidrólisis (5) , y pasa, a través del fondo (5.3) de dicha cámara de hidrólisis (5) (donde no hay electrólisis pues no llega el cátodo (2) y el ánodo (4) ) hacia la primera porción de cámara (5.1) .

Asi, se logra realizar un auto-llenado de la cámara de hidrólisis (5) en marcha operando con altas presiones, de manera sencilla y segura, evitando el uso de elementos mecánicos complejos y costosos, como bombas de inyección de alta presión o compresores.

Es también objeto de invención, una instalación para generar gas hidrógeno y gas oxigeno a partir de agua.

Como se muestra en la figura 4, la instalación comprende: al menos un dispositivo (1) como el descrito anteriormente,

- una fuente de corriente (no mostrada en las figuras) , conectada al primer puerto de entrada de voltaje (2.3) del cátodo (2) y al segundo puerto de entrada de voltaje (4.3) del ánodo (4) de los medios de electrodo del dispositivo (1) , y unos medios de almacenamiento a presión de gas hidrógeno y de gas oxigeno que comprenden un depósito de hidrógeno (11) y un depósito de oxigeno (12) dispuestos aguas abajo del conducto de gas hidrógeno (1.2) y del conducto de gas oxigeno (1.3) del dispositivo (1) respectivamente .

Un primer extremo superior (11.1) del depósito de hidrógeno (11) está conectado al conducto de gas hidrógeno (1.2) y un segundo extremo superior (12.1) del depósito de oxigeno (12) está conectado al conducto de gas oxigeno (1.3) , y un primer extremo inferior (11.2) del depósito de hidrógeno (11) está conectado con un segundo extremo inferior (12.2) del depósito de oxigeno (12) por medio de un primer conducto de conexión (13) , de manera que el depósito de hidrógeno (11) y el depósito de oxigeno (12) comparten una cantidad de agua apta para trasegar de uno de los depósitos (11, 12) al otro, a través del primer conducto de conexión (13) , y variar un volumen de almacenamiento de gas hidrógeno (H) por encima de un tercer nivel de agua (N3) en el depósito de hidrógeno (11) en relación a un volumen de almacenamiento de gas oxigeno (0) por encima de un cuarto nivel de agua (N4) en el depósito de oxigeno (12) , y viceversa, en función de una combinación de accionamientos de las electroválvulas (14) dispuestas en el conducto de gas hidrógeno (1.2) y en el conducto de gas oxigeno (1.3) , asi como, de otra electroválvula (14) , como posibles medios de regulación de flujo, dispuesta en el primer conducto de conexión (13) .

En otras palabras, las electroválvulas (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) , del conducto de gas oxigeno (1.3) y del primer conducto de conexión (13) son las encargadas de regular la extracción de los gases hidrógeno y oxigeno generados en el dispositivo (1) , asi como, su almacenamiento de manera independiente en los depósitos de hidrógeno (11) y de oxigeno (12) .

Por ejemplo, partiendo de un segundo nivel de agua (N2) de la cámara de hidrólisis (5) elevado, que implica poca acumulación de gas oxigeno en la segunda cámara de acumulación de gas (7) y gran acumulación de gas hidrógeno en la primera cámara de acumulación de gas (6) , con la electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) cerrada o no accionada y la electroválvula (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) accionada o abierta, comienza a aumentar la acumulación de gas oxigeno en la segunda cámara de acumulación de gas (7) , provocando el descenso del segundo nivel de agua (N2) , lo cual, conlleva a que el primer nivel de agua (NI) de la cámara de hidrólisis (5) ascienda y empu e al gas hidrógeno contenido en la primera cámara de acumulación de gas (6) para que salga del dispositivo (1) a través del conducto de gas hidrógeno (1.2) en dirección al depósito de hidrógeno (11) , en donde, se acumula y ejerce presión sobre el tercer nivel de agua (N3) contenida en dicho depósito de hidrógeno (11) . Asi mismo, accionando la electroválvula (14) del primer conducto de conexión (13) , se produce un descenso del tercer nivel de agua (N3) , y con ello, un ascenso del cuarto nivel de agua (N4) en el depósito de oxigeno (12) , lo cual, conlleva a una disminución en volumen y un aumento en presión del gas oxigeno almacenado en dicho depósito de oxigeno (12) . Una vez logrado el descenso del segundo nivel de agua (N2) en la cámara de hidrólisis (5) deseado, se cierra la electroválvula (14) del primer conducto de conexión (13) y se abre la electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) , manteniéndose los primer y segundo niveles de agua (NI, N2) alcanzados en la cámara de hidrólisis (5) hasta la siguiente vez que se requiera ajustar dichos primer y segundo niveles de agua (NI, N2) .

Lo mismo sucede si se parte de un primer nivel de agua (NI) de la cámara de hidrólisis (5) elevado, que implica poca acumulación de gas hidrógeno en la primera cámara de acumulación de gas (6) y gran acumulación de gas oxigeno en la segunda cámara de acumulación de gas (7) , en este caso, con la electroválvula (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) no accionada y la electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) accionada, comienza a aumentar la acumulación de gas hidrógeno en la primera cámara de acumulación de gas (6) , provocando el descenso del primer nivel de agua (NI) , lo cual, conlleva a que el segundo nivel de agua (N2) de la cámara de hidrólisis (5) ascienda y empu e al gas oxigeno contenido en la segunda cámara de acumulación de gas (7) para que salga del dispositivo (1) a través del conducto de gas oxigeno (1.3) en dirección al depósito de oxigeno (12) , en donde, se acumula y ejerce presión sobre el cuarto nivel de agua (N4) contenida en dicho depósito de oxigeno (12) . Asi mismo, accionando la electroválvula (14) del primer conducto de conexión (13) , se produce un descenso del cuarto nivel de agua (N4) , y con ello, un ascenso del tercer nivel de agua (N3) en el depósito de hidrógeno (11) , lo cual, conlleva a una disminución en volumen y un aumento en presión del gas hidrógeno almacenado en dicho depósito de hidrógeno (11) . Una vez logrado el descenso del primer nivel de agua (NI) en la cámara de hidrólisis (5) deseado, se cierra la electroválvula (14) del primer conducto de conexión (13) y se abre la electroválvula (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) , manteniéndose los primer y segundo niveles de agua (NI, N2) alcanzados en la cámara de hidrólisis (5) hasta que nuevamente se requiera ajustar dichos primer y segundo niveles de agua (NI, N2) . Para el control de los ajustes anteriormente descritos de los primer y segundo niveles de agua (NI, N2) en la cámara de hidrólisis (5) del dispositivo (1) , se prefiere que tanto en la primera cámara de acumulación de gas (6) como en la segunda cámara de acumulación de gas (7) se dispongan sendos medios sensores (no mostrados en las figuras) que alerten haber alcanzado un primer o segundo nivel de agua (NI, N2) elevado en la primera cámara de acumulación de gas (6) o en la segunda cámara de acumulación de gas (7) respectivamente, y con ello, un controlador (no mostrado en las figuras) pueda comandar el accionamiento, o no, de las electroválvulas (14) del conducto de gas hidrógeno (1.2) , del conducto de gas oxigeno (1.3) y del primer conducto de conexión (13) en consecuencia. Del mismo modo, el controlador está configurado para comandar el resto de funcionabilidades descritas, tanto del dispositivo (1) como de la instalación, interactuando con las correspondientes electroválvulas (14) y/o medios sensores.

Por otro lado, se prefiere que el primer extremo superior (11.1) del depósito de hidrógeno (11) comprenda un conducto de salida de gas hidrógeno (15) y el segundo extremo superior (12.1) del depósito de oxigeno (12) comprenda un conducto de salida de gas oxigeno (16) , donde, igualmente, los conductos de salida de gas hidrógeno y de gas oxigeno (15, 16) comprenden sendas electroválvulas (14) , a través de las cuales, del mismo modo, se regula la entrega de los gases almacenados en los depósitos (11, 12) para su uso cuando se requiera.

Hay que tener en cuenta que la generación del gas hidrógeno no solo es el doble de la generación del gas oxigeno, sino que, además, el gas hidrógeno tiene un factor de compresibilidad distinto al del gas oxigeno, con lo cual, no es posible saber qué volumen ocuparan dichos gases en sus respectivos depósitos (11, 12) , y la instalación requiere ser eficiente para cuando se quiera extraer uno de los dos gases almacenados en dichos depósitos (11, 12) para cubrir las necesidades de uso. Como se ha visto, en la instalación aqui propuesta, da igual la presión que ejerza cada gas dentro del depósito de hidrógeno (11) y del depósito de oxigeno (12) , el volumen de agua compartido entre ellos es incompresible, y con traspasar agua de uno de dichos depósitos (11, 12) a otro, se compensan las pérdidas que se generen por la extracción de cualquiera de dichos gases para su uso, ya sea, desde el depósito de hidrógeno (11) o desde el depósito de oxigeno (12) .

Adicionalmente, se prefiere que los medios de almacenamiento, es decir, los depósitos de hidrógeno y oxigeno (11, 12) estén en comunicación con la cámara de hidrólisis (5) del dispositivo (1) , por ejemplo, por sus respectivas partes inferiores, por medio de un segundo conducto de conexión (19) , donde, del mismo modo, el flujo a través de dicho segundo conducto de conexión (19) puede estar regulado por una electroválvula (14) como posibles medios de regulación de flujo, por ejemplo, para si, en caso de una emergencia, se requiera vaciar la cámara de hidrólisis (5) , pasando el agua contenida en la misma hacia los depósitos (11, 12) .

Asi mismo, en emplazamientos de climas fríos, con vistas a evitar la congelación de los medios de almacenamiento a presión de gas hidrógeno y de gas oxigeno, se prefiere que, entre el dispositivo (1) y el depósito de oxigeno (12) , esté dispuesto un lazo calefactor (17) conectado en paralelo al conducto de gas oxigeno (1.3) , donde, el lazo calefactor (17) conforma un serpentín (17.1) que rodea al primer extremo inferior (11.2) del depósito de hidrógeno (11) , al primer conducto de conexión (13) y al segundo extremo inferior (12.2) del depósito de oxigeno (12) , y sendas electroválvulas (14) , como posibles medios de regulación de flujo, están dispuestas en el lazo calefactor (17) y en el conducto de gas oxigeno (1.3) , de manera que dichas electro válvulas (14) regulan un desvio del gas oxigeno por el lazo calefactor (17) .

De esta forma, se trata de aprovechar la temperatura de los gases, particularmente, del gas oxigeno proveniente del dispositivo (1) , el cual, sale caliente y puede ser acompañado de trazas de vapor, lo cual, puede ser aprovechado para crear un escudo térmico en elementos o zonas estratégicas de dichos elementos de la instalación, tal como son el primer extremo inferior (11.2) del depósito de hidrógeno (11) , el primer conducto de conexión (13) y el segundo extremo inferior (12.2) del depósito de oxigeno (12) que contienen agua.

Comandando la electroválvula (14) del lazo calefactor (17) y la segunda electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) , de manera que se abre la electroválvula (14) del lazo calefactor (17) y se cierra dicha segunda electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) , se hace circular el gas oxigeno, proveniente del dispositivo (1) de camino al depósito de oxigeno (12) , a través del serpentín (17.1) , creando un escudo térmico que protege del frió, es decir, de la congelación, al primer extremo inferior (11.2) del depósito de hidrógeno (11) , al primer conducto de conexión (13) y al segundo extremo inferior (12.2) del depósito de oxigeno (12) . Aguas abajo del serpentín (17.1) , el lazo calefactor (17) devuelve el gas oxigeno al conducto de gas oxigeno (1.3) , en un punto del mismo dispuesto aguas abajo de su segunda electroválvula (14) que permanece cerrada, justo antes de entregar dicho gas al depósito de oxigeno (12) para su almacenamiento. En caso de no ser necesaria la implementación del escudo térmico, simplemente, se cierra la electroválvula (14) del lazo calefactor (17) y se abre la segunda electroválvula (14) del conducto de gas oxigeno (1.3) , eliminándose asi, el desvio del gas oxigeno por el lazo calefactor (17) , entregándose el gas oxigeno directamente al depósito de oxigeno (12) transitando a lo largo del conducto de gas oxigeno (1.3) .

De la misma forma, podría preverse la implementación de un escudo térmico para el depósito de agua de reposición (18) .

Como se muestra en la figura 5, la instalación podría incluir un conjunto de dispositivos (1) , es decir, más de uno, dispuestos en serie. Por ejemplo, los dispositivos (1) que componen la instalación podrían estar alimentados por un huerto de paneles solares f otovoltaicos (no mostrado en las figuras) como fuente de corriente, conectada en serie o en paralelo con los dispositivos (1) , donde, como máximo, dichos dispositivos (1) reciben aproximadamente 24 voltios, en dependencia del momento del dia, por lo que no se requiere que todos los dispositivos (1) de la instalación trabajen en todo momento, dependerá de la corriente entregada por el huerto de paneles solares f otovoltaicos en cada momento del dia. Igualmente sucede si existe una fuga o averia en alguno de los dispositivos (1) de la instalación, donde, se anula la entrega de corriente a dicho dispositivo (1) averiado, y se reparte la corriente entregada por el huerto de paneles solares f otovoltaicos entre el resto de dispositivos (1) de la instalación.