Campo de la invención

La presente invención se relaciona con sistemas de generación de hidrógeno y oxígeno por medio de electrólisis, particularmente con sistemas de generación de hidrógeno y oxígeno para su aprovechamiento en sistemas energéticos y aplicaciones industriales con motores de combustión interna para sistemas estacionarios o vehículos.

Descripción del estado de la técnica

El modelo energético actual, basado en combustibles fósiles, presenta serios problemas de sostenibilidad, su alto costo, su escasez, el impacto generado en el medio ambiente y las estrictas políticas ambientales a nivel mundial han causado una revolución en cuanto a la generación de energía. Desde funcionarios gubernamentales hasta empresas de servicios públicos y operadores de redes eléctricas a nivel mundial coinciden en la necesidad de un cambio en el modelo energético y presentan el hidrógeno como una seria alternativa ante los combustibles fósiles, principalmente debido a que solo libera agua cuando se quema, es considerado el más limpio de las alternativas.

En países como Alemania, Japón, China y Gran Bretaña lideran el cambio y han generado numerosos e importantes avances en la implementación del hidrógeno como alternativa a combustibles fósiles. Sin embargo, el mayor problema que ha enfrentado el hidrógeno como fuente alternativa de combustible o suplemento es el coste y la dificultad de producción. Esto debido principalmente a que no se encuentra de manera aislada en la naturaleza, sino que debe producirse a partir de otras sustancias que lo contienen.

Para producirlo directamente de agua se necesita llevar a cabo un proceso de electrólisis, que consiste en la descomposición de las moléculas de agua (H2O), en oxígeno (02) e hidrógeno (H2). Sin embargo, este proceso representa también un reto para la industria principalmente por el gran consumo de energía necesario para su implementación en donde según la Universidad Politécnica de Madrid, el coste energético para la producción de 1 Kg de hidrógeno es aproximadamente 142.747 kJ de energía.

Por todo lo anterior, existe la necesidad de obtener sistemas que produzcan hidrógeno que sean eficiente energéticamentes y que entreguen un hidrógeno apto paras las aplicaciones cómo combustible para vehículos.

Se identifican en el estado de la técnica divulgaciones como US10323582B2, US10253685B2 y US9267468B2, las cuales se relacionan con dispositivos para generar hidrógeno.

US10323582B2 divulga un sistema de generación e inyección de H2 en la combustión interna de vehículos que funcionen con combustible fósil. La separación de H2O se realiza mediante electrólisis y posteriormente el H2 y 02 generados se mezclan en la cámara de combustión, el exceso de 02 que no se utilice es liberado al ambiente.

Por su parte, US10253685B2 divulga un método y sistema para mejorar la economía de combustible y reducir las emisiones de los motores de combustión interna mediante la inyección de cantidades y proporciones predeterminadas de hidrógeno y oxígeno a bordo o generados localmente en la entrada de aire al motor. Es posible variar el volumen de adición del gas y la relación hidrógeno/oxígeno de las condiciones de operación como una función de las condiciones del vehículo.

Finalmente, US9267468B2 divulga un sistema portátil de generación de hidrógeno el cual produce e inyecta hidrógeno como suplemento de combustible en la toma de aire de los motores de combustión interna, particularmente en vehículos que funcionen con diésel.

Sin embargo, el estado de la técnica no divulga un sistema generador hidrógeno y oxígeno que permita controlar el lugar del sistema donde ocurre el paso de los gases hacía salidas independientes, con lo que se garantiza una calidad de la separación, logrando hidrógeno y oxígeno con una alta pureza.

Breve descripción de la invención La presente invención se refiere un sistema generador de hidrógeno y oxígeno, que comprende: un reactor con al menos una entrada de electrolito, al menos una salida de oxígeno y una salida de hidrógeno, al menos un electrodo ánodo dentro del reactor, al menos un electrodo cátodo dentro del reactor y espaciado una distancia del electrodo ánodo. El sistema generador de hidrógeno y oxígeno comprende además un cuerpo de separación que divide el reactor en secciones, dicho cuerpo de separación dispuesto entre el electrodo ánodo y el electrodo cátodo. Dicho cuerpo de separación se encuentra conformado por: dos placas, donde cada placa cuenta con al menos una perforación pasante, cada perforación pasante cuenta con un área de perforación y un filtro entre las placas, el cual cubre la perforación pasante de cada placa. Finalmente, el sistema generador de hidrógeno y oxígeno cuenta con una fuente de energía eléctrica conectada a los electrodos ánodo y cátodo, donde la fuente de energía eléctrica envía corriente a los electrodos ánodo y cátodo.

En otro aspecto de la invención, la perforación pasante se conforma de una pluralidad de perforaciones que dispone en la parte inferior del cuerpo de separación y en consecuencia en la parte inferior del reactor.

En otra modalidad de la invención, la presente invención se refiere a un método para generar hidrógeno y oxígeno que comprende: a) obtener unos datos de funcionamiento de un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno que cuenta con un reactor mediante un sensor dispuesto en el reactor, dicho reactor cuenta con unos electrodos ánodos y cátodos en su interior; b) generar una señal de control mediante una unidad de cómputo a partir de la comparación de los datos de funcionamiento obtenidos en la etapa a) con unos primeros datos de funcionamiento predeterminados almacenados en la unidad de computo; y c) enviar la señal de control a una fuente de energía eléctrica conectada a los electrodos ánodos y cátodos. Dicha señal de control controla la corriente entregada a los electrodos ánodos y cátodos.

Breve descripción de las figuras

La FIG. 1 muestra una modalidad de un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno que comprende un reactor, un electrodo ánodo, un electrodo cátodo, un cuerpo de separación, una fuente de energía eléctrica, un sensor, y una unidad de cómputo. En la figura se muestra, el reactor con una de sus paredes de extremo retiradas, para observar el cuerpo de separación en más detalle.

La FIG.2 muestra una modalidad de un reactor de un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno, dicho reactor comprende unos electrodos ánodos, unos electrodos cátodos, unos cuerpos de separación, unos separadores y unos elementos de sellado.

La FIG. 3 muestra una modalidad de un cuerpo de separación que comprende dos placas, cada placa con una pluralidad de perforaciones pasante, un filtro, y un separador.

La FIG.4 muestra una modalidad de una celda electrolítica conformado de unos elementos de apilamiento, en donde los elementos de apilamientos son un electrodo ánodo con una primera perforación y una segunda perforación, un electrodo cátodo una primera perforación y una segunda perforación, un cuerpo de separación con una primera perforación y una segunda perforación, un separador con una perforación y una perforación adicional, y un elemento de sellado con una perforación y una perforación adicional. Adicionalmente, en la FIG.4 se muestra una vista explosionada de los elementos de apilamiento.

La FIG. 5 muestra una modalidad del sistema de generación de hidrógeno y oxígeno que comprende un reactor conectado a dos condensadores en serie y una fuente de electrolito.

La FIG. 6 muestra una modalidad de un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno que comprende un reactor con una salida de oxígeno y una salida de hidrógeno, donde cada salida se conecta a un condensador. El reactor se conecta a un mecanismo de bombeo, el cual se conecta a una fuente de electrolito, dicha fuente de electrolito conectada a un dispositivo de captación de agua.

La FIG. 7 muestra un diagrama de bloque de una modalidad de un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno que comprende un reactor, una fuente de energía eléctrica, un dispositivo de captación de agua, una unidad de refrigeración, un sensor, una unidad de cómputo, módulo de almacenamiento, una OBD y un motor de combustión interna.

La FIG. 8 muestra un diagrama de flujo de un método para generar hidrógeno y oxígeno para su aplicación en sistemas energéticos.

Descripción detallada de la invención

La presente invención está dirigida a un sistema generador de hidrógeno y oxígeno por medio de un proceso de electrólisis, en donde el hidrógeno y oxígeno obtenidos son enviados a sistemas energéticos para su aprovechamiento o almacenamiento para su utilización posterior. Ahora bien, existen varios factores que pueden mejorar la eficiencia del proceso de electrólisis, como lo puede ser el número de electrodos, distancia entre electrodos, tipo de electrolito, densidad de corriente usada en el proceso, el voltaje aplicado y la corriente aplicada, entre otros. En el caso de la presente invención, para mejorar la eficiencia del proceso de electrólisis, el sistema utiliza un reactor con unos electrodos ubicados dentro del reactor, en donde entre los electrodos se ubica un cuerpo de separación, dicho cuerpo de separación evita que las moléculas de hidrógeno y oxígeno se combinen cuando se inicia el proceso de electrólisis y controla la ubicación y el área específica donde ocurre la separación de las moléculas de hidrógeno y oxígeno. Lo anterior mejora la separación de las moléculas de hidrógeno y oxígeno, lo cual a su vez mejora la eficiencia del sistema generador de hidrógeno, en tanto que se genera gases con alta pureza, en algunas modalidades se obtuvieron gases con una calidad del 99%.

Haciendo referencia a la FIG. 1, en una modalidad de la invención, el sistema generador de hidrógeno y oxígeno (100), comprende:

- un reactor (1) con al menos una entrada de electrolito (2), al menos una salida de oxígeno (3) y una salida de hidrógeno (4);

- al menos un electrodo ánodo (6) dentro del reactor (1);

- al menos un electrodo cátodo (7) dentro del reactor (1) y espaciado una distancia (DE) del electrodo ánodo (6); - un cuerpo de separación (8) que divide el reactor (1) en secciones, dicho cuerpo de separación (8) dispuesto entre el electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7), dicho cuerpo de separación (8) se encuentra conformado por: o dos placas (8A, 8B), donde cada placa (8A, 8B) cuenta con al menos una perforación pasante (8C), cada perforación pasante (8C) cuenta con un área de perforación; o un filtro (8D) entre las placas (8A, 8B), el cual cubre la perforación pasante (8C) de cada placa (8A, 8B); y

- una fuente de energía eléctrica (9) conectada a los electrodos ánodo y cátodo (6,7), donde la fuente de energía eléctrica (9) envía corriente a los electrodos ánodo y cátodo (6,7).

Particularmente y como se mencionó anteriormente, el cuerpo de separación (8) impide la combinación del hidrógeno y del oxígeno en el proceso.

El reactor (1) puede contar una o varias entradas de electrolito (2) por las cuales se realiza el ingreso de electrolito. Preferiblemente el reactor (1) cuenta con dos entradas de electrolito (2) dispuestas en la parte inferior del reactor (1). Por otro lado, el reactor (1) puede contar con varias salidas de oxígeno (3) y salidas de hidrógeno (4), la cantidad de salidas está asociada a la escala del reactor (1). En un ejemplo particular, el reactor (1) cuenta con dos salidas de oxígeno (2) y dos salidas de hidrógeno (4) ubicadas en la parte superior del reactor (1).

Se debe entender la expresión “inferior” como la sección o parte de un elemento que se encuentra más cerca al centro de gravedad de la tierra. Por su lado, la expresión “superior” como la sección o parte de un elemento que se encuentra más alejado del centro de gravedad de la tierra y, por ende, de la sección inferior.

El reactor (1) se puede conformar por un contenedor con una abertura y un elemento de cierre conectado a dicho contenedor, el cual cubre en su totalidad la abertura del contenedor, con lo cual se obtiene un espacio cerrado donde se ubican el electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7), entre otros. Por otro lado, y haciendo referencia a las FIG. 1 y 2, el reactor (1) se puede conformar por dos placas laterales (32), dos placas de extremos (33), una placa superior (34) y una placa inferior (35), las cuales se conectan entre sí, por ejemplo en sus extremos, para formar así un espacio cerrado donde se ubican por ejemplo, el electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7) y el cuerpo de separación (8). En este caso, las placas laterales (32), las placas de extremos (33), la placa superior (34) y la placa inferior (35), se pueden conectar por elementos de fijación (v.gr. tornillos), independiente del elemento de fijación seleccionado este debe cumplir con que el espacio cerrado formado dentro está sellado. En un ejemplo particular, las salidas de oxígeno (3) y las salidas de hidrógeno (4) se disponen en la parte superior de las placas de extremos (33).

Por otro lado, luego de ensamblado el reactor (1), éste se sella con una resina vaciada para asegurar el sellamiento del reactor (1).

El material del reactor (1) se selecciona de un material que no sea afectado por la reacción química que ocurre dentro de él. El material del reactor (1) se selecciona del grupo conformado por polimetilmetracilato (PMMA), policloruro de vinilo (PVC, por sus siglas en inglés); policloruro de vinilo clorado (CPVC, por sus siglas en inglés); polietileno teréftalato (PET, por sus siglas en inglés), poliamidas (PA) (v.g. PA12, PA6, PA66); policlorotrifluoretileno (PCTFE, por sus siglas en inglés); polifluoruro de vinilideno (PVDF, por sus siglas en inglés); politetrafluoruro de etileno (PTFE, por sus siglas en inglés); etileno-clorotrifluoroetileno (ECTFE, por sus siglas en inglés); plásticos (como resinas poliéster, vinilester, epóxicas, vindicas) reforzados con fibras (v.g. de vidrio, aramida, poliéster), polietileno reticulado (PEX), acero al carbono, fundiciones de hierro, hierro galvanizado, aceros al cromo, aceros al cromo-níquel, aceros al cromo-níquel-titanio, aleación de níquel-cromo-molibdeno-tungsteno, aleaciones ferrosas al cromo-molibdeno, acero inoxidable 301, acero inoxidable 302, acero inoxidable 304, acero inoxidable 316, acero inoxidable 405, acero inoxidable 410, acero inoxidable 430, acero inoxidable 442, acero aleado con manganeso o cualquier material usado para la fabricación de reactores conocidos por una persona con conocimientos en la materia y combinaciones de los anteriores.

Por otro lado, el reactor (1) está configurado para albergar un electrolito (5), el cual ingresa por medio de la entrada o entradas de electrolito (2), el electrolito (5) se puede seleccionar el grupo conformado por agua destilada, agua con hidróxido de potasio (KOH), agua con hidróxido de sodio (NaOH), cualquier alcalino que permita realizar el proceso de electrólisis conocido por una persona con conocimientos en la materia y combinaciones de los anteriores. Haciendo referencia a las FIGS. 5 y 6, el reactor (1) está conectado a una fuente de electrolito (19), la cual alberga el electrolito (5).

El electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7) son los encargados de transmitir la corriente proveniente de la fuente de energía eléctrica al electrolito (5) para dar inicio el proceso de electrólisis. Los electrodos ánodo y cátodo (6, 7) y el cuerpo de separación (8) entre estos, también se conocen como celdas electrolíticas y/o posos de generación, en donde dichas celdas electrolíticas y/o posos de generación pueden estar apiladas formando un conjunto de elementos denominados como apilamiento.

Como se mencionó anteriormente, las celdas electrolíticas y/o posos de generación es un factor que afecta la producción de hidrógeno y oxígeno, por ejemplo, si el número de las celdas electrolíticas y/o posos de generación es bajo, el sistema generador de hidrógeno y oxígeno (100) puede presentar una baja producción de gases y sobrecalentamiento. Por su lado, si son muchos electrodos ánodo y cátodo (6, 7) los que conforma la celda electrolíticas y/o poso de generación podría no existir el espacio suficiente entre electrodos (DE) y el sistema generador de hidrógeno y oxígeno (100) puede no funcionar. Del mismo modo, si tienen muchas celdas electrolíticas o posos de generación y se tiene baja corriente, el sistema generador de hidrógeno y oxígeno (100) puede no funcionar.

Ahora bien, el número de mínimo de electrodos ánodos y cátodo (6, 7) en una celdas electrolíticas y/o posos de generación, es dos pero el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede tener una pluralidad de electrodos ánodos y cátodo (6, 7) en cada celdas electrolíticas y/o posos de generación o puede tener una pluralidad de celdas electrolíticas y/o posos de generación. El número total de electrodos ánodos y cátodo (6, 7) en una celda electrolíticas y/o poso de generación o el número total de celdas electrolíticas y/o posos de generación depende del espacio que otorgue el rector (1) en su interior, en tanto que una distancia entre electrodos (DE) mínima debe asegurarse para que se pueda llevar a cabo la generación del hidrógeno y oxígeno. La distancia entre electrodos (DE) puede ser mayor a 0,5 mm, preferiblemente la distancia entre electrodos (DE) se puede encontrar entre el rango de 0,5 mm a 100 mm, o entre 0,5 mm a 20 mm.

El material del electrodo ánodo (6) y del electrodo cátodo (7) se puede seleccionar del grupo conformado por cobre electrolítico cobre al plomo, aluminio y aleaciones, latón, acero (v.gr. acero inoxidable 316L) y combinaciones de los anteriores.

Para mejorar la obtención de hidrógeno y oxígeno es la utilización de electrodos neutrales (12) en el reactor (1), en donde los electrodos neutrales (12) permiten reducir el potencial de acción o voltaje que está presente en los electrodos ánodos y cátodo (6, 7). Los electrodos neutrales (12) se disponen entre el electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7).

Haciendo la referencia a la FIG. 2, en una modalidad de la invención, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende un electrodo neutral (12) que se dispone entre el electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7). El electrodo neutral (12) se encuentra espaciado de cada electrodo ánodo y cátodo (6,7) por una distancia (A), además, se agrega un cuerpo de separación (8) adicional, con lo cual entre el electrodo ánodo (6) y el electrodo neutral (12) se dispone un cuerpo de separación (8) y entre el electrodo cátodo (7) y el electrodo neutral (12) se dispone un segundo cuerpo de separación (8). Particularmente, el electrodo neutral (12) se ubican entre dos cuerpos de separación (8).

Adicionalmente, el número de electrodos neutrales (12) también afecta la generación de hidrógeno y oxígeno, entre más electrodos neutrales (12) más se aumenta la producción de hidrógeno y oxígeno. Por lo anterior, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende además unos electrodos neutrales (12) adicionales que se disponen entre electrodos ánodos y cátodos (6,7) adicionales. Dichos electrodos neutrales (12) adicionales se encuentran espaciados entre sí por una distancia (B), en donde, cada electrodo neutral (12) se ubican entre dos cuerpos de separación (8).

Por otro lado, la distancia (A) entre los electrodos ánodo y cátodo (6,7) y el electrodo neutral (12) y la distancia (B) entre los electrodos neutrales (12), también afecta la generación de hidrógeno y oxígeno. La distancia (A) asegura una capacidad volumétrica para evitar que se generen presiones al interior de la celda y también afecta la producción de hidrógeno y oxígeno. La distancia (B) mejora el comportamiento térmico y la capacidad interna para almacenamiento de los gases y electrolito.

La distancia (A) se selecciona de un rango entre 2mm a 50mm y la distancia (B) se selecciona de un rango entre 2mm a 40mm. Aún más preferiblemente, la distancia (A) se selecciona de un rango entre 5mm y 15mm, y la distancia (B) se selecciona de un rango entre 3mm a 1 Imm.

Por otro lado, la producción de hidrógeno y oxígeno depende también de un área activa de los electrodos ánodo y cátodo (6, 7). El área activa se define como el área geométrica de los electrodos ánodo y cátodo (6, 7) cuya superficie está sometida al proceso electroquímico.

En una modalidad de la invención, el área correspondiente a la salida de oxígeno y a la salida de hidrógeno en el reactor (1) tiene una relación con respecto al área activa los electrodos ánodo y cátodo (6, 7) entre 0,1 y 1%.

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) de la presente invención cuenta con un elemento de separación que controla el área donde ocurre la separación del hidrógeno y el oxígeno y la posición donde ocurre dicha separación. En una modalidad de la invención el elemento de separación es el cuerpo de separación (8), el cual divide el reactor (1) en secciones. En donde en cada sección se ubica uno de los electrodos ánodo y catado (6,7). Particularmente y haciendo referencia a la FIG. 4, en una modalidad de la invención, el cuerpo de separación (8) divide el reactor en dos secciones en donde una primera sección (36) contiene el electrodo ánodo (6) y una segunda sección (37) contiene el electrodo cátodo (7), dando forma a la configuración básica y mínima de un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100).

El cuerpo de separación (8) se puede componer de una placa (8A) con una perforación pasante (8C) con un área de perforación y un filtro (8D) que se dispone en la perforación pasante (8C). Se debe entender por área de perforación a dicha área geométrica que ocupa la perforación en la placa, además se debe entender que está área de perforación se define como el área geométrica del cuerpo de separación (8) cuya superficie está sometida al proceso electroquímico. Por lo anterior, el cuerpo de separación (8) permite controlar el área donde ocurre la separación de hidrógeno y oxígeno y la posición, en donde inicialmente se depositan los gases dentro del reactor (1).

Haciendo referencia a la FIG. 3, en una modalidad de la invención, el cuerpo de separación (8) se encuentra conformado por dos placas (8A, 8B), donde cada placa (8A, 8B) cuenta con al menos una perforación pasante (8C), cada perforación pasante (8C) cuenta con un área de perforación, un filtro (8D) entre las placas (8A, 8B), el cual cubre la perforación pasante (8C) de cada placa (8 A, 8B).

Haciendo referencia a la FIG. 3, en una modalidad de la invención, el cuerpo de separación (8) puede tener múltiples perforaciones (8C), en donde el área de perforación de cada cuerpo de separación (8) corresponde a la sumatoria del área de perforación de las perforaciones pasantes (8C) de cada placa (8A, 8B). El área de perforación de un cuerpo de separación (8) se selecciona del entre el 10% al 70% del área activa de los electrodos ánodo y cátodo (6, 7). Preferiblemente, el área de perforación de un cuerpo de separación (8) se selecciona del entre el 10% al 30% del área activa de los electrodos ánodo y cátodo (6, 7), aún más preferiblemente el área de perforación de un cuerpo de separación (8) se selecciona del entre el 15% al 25% del área activa de los electrodos ánodo y cátodo (6, 7).

La perforación pasante (8C) o la pluralidad de perforaciones pasantes (8C) pueden estar dispuestas en cualquier parte de la placa (8A) y de la placa (8B). Haciendo referencia a las FIG. 2 y 3, en una modalidad de la invención, la perforación pasante (8C) se ubica en la parte inferior de la placa (8A) y la placa (8B). Entre los efectos técnicos derivados de ubicar las perforaciones pasantes (8C) en la parte inferior de las placas (8A, 8B) es que permite garantizar que la separación de gases se haga en la zona de menor presión generada por los gases y evita que las moléculas de hidrógeno y oxígeno sean forzadas sobre la superficie de separación por la acumulación del gas.

Por otro lado, el cuerpo de separación (8) cuenta con el filtro (8D), el cual se encarga de separar los gases del proceso. El filtro (8D) se debe componer de un material poroso para la trasferencia del electrolito (5), además el material poroso debe facilitar la separación entre los gases, permitiendo un flujo de iones y cationes. Además, lo anterior permite un flujo preferencial hacia el exterior del reactor (1) tanto para el hidrógeno como para el oxígeno en ductos separados aislados entre sí. Dicho filtro (8D) tiene un paso seleccionado entre 0.1 pm y 5pm. En donde se entiende por “z paso” como el tamaño de partículas mínimo que retiene el filtro.

El material del filtro (8D) debe tener una alta resistencia ácida/alcalina. El material de filtro se puede seleccionar del grupo conformado por polipropileno (PP), poliestireno, poliamidas, poliéster y combinaciones de los anteriores o cualquier otro conocido por una persona con conocimientos en la materia.

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede contar con diferentes elementos que se ubican en el interior del reactor (1) para mejorar el rendimiento del proceso de electrólisis, como lo pueden ser separadores, empaques, entre otros. Estos elementos pueden estar apilados con los electrodos ánodos y cátodos (6, 7) y los electrodos neutrales (12) para formar un apilamiento.

En un ejemplo particular un apilamiento se puede formar por: un electrodo ánodo (6) seguido de un separador y un cuerpo de separación (8); un separador y un electrodo neutral (12); un separador y un cuerpo de separación seguido de un separador y un electrodo cátodo (7).

En una modalidad de la invención, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende además al menos dos separadores (13), en donde un separador (13) se dispone entre el electrodo ánodo (6) y el cuerpo de separación (8) y el otro separador (13) se dispone entre el electrodo cátodo (7) y el otro cuerpo de separación (8). En otra modalidad, y haciendo referencia a la FIG. 3, un separador (13) se puede ubicar entre un electro ánodo (6) y un electrodo neutral (12), entre un electrodo cátodo (7) y un electrodo neutral (12), entre un electrodo neutral (12) y un cuerpo de separación (8). Los separadores (13) permiten mantener las distancias (A) entre uno de los electrodos ánodo y cátodo (6, 7) y un electrodo neutral (12) y la distancia (B) entre dos electrodos neutral (12), dichas distancias, como se mencionó anteriormente, afectan el proceso de electrólisis.

Por otra parte, el separador (13) puede tener una perforación pasante (25), la cual coincide con la perforación pasante (8C) del cuerpo de separación (8) y con la salida de oxígeno (3) o la salida de hidrógeno (4). En este caso, la salida de oxígeno (3) se ubica en la sección donde se encuentra el electrodo ánodo (6), la salida de hidrógeno (4) se ubica en la sección donde se encuentra el electrodo cátodo (7) y la salida de oxígeno (3) no es co-lineal con la salida de hidrógeno (4). La perforación pasante (25) del separador (13) permite controlar el flujo del gas que se está generando dependiendo de la sección donde se encuentra en la sección. Por ejemplo, si el separador (13) se encuentra en la sección donde se dispone el electrodo ánodo (6) que genera el oxígeno en el proceso de electrólisis, la perforación pasante (25) coincide con la perforación pasante (8C) y con la salida de oxígeno (3). Por el contrario, si el separador (13) se encuentra en la sección donde se dispone el electrodo cátodo (7) que genera el hidrógeno en el proceso de electrólisis, la perforación pasante (25) coincide con la perforación pasante (8C) y con la salida de hidrógeno (4).

Además, el separador (13) puede contar con una perforación adicional (26) que coincide con la salida de oxígeno (3) o la salida de hidrógeno (4). Por ejemplo, en el caso que la perforación pasante (25) coincida con la salida de oxígeno (3), dicha perforación pasante (26) coincide con la salida de hidrógeno (4). De forma general, la perforación (25) y la perforación adicional (26) del separador (13), permiten direccionar el hidrógeno y oxígeno hacía las salidas del reactor (1).

En una modalidad de la invención, el reactor (1) cuenta con dos salidas de oxígeno (3) colineales y dos salidas hidrógeno (4) colineales, el electrodo ánodo (6) es una placa que cuenta con unas perforaciones (6A, 6B) y el electrodo cátodo (7) es una placa cuenta con unas perforaciones (7A, 7B). Las perforaciones (6A, 7A) coinciden con las salidas de oxígeno (3) y las perforaciones (6B, 7B) coinciden con las salidas de hidrógeno (4), en donde las salidas de hidrógeno (4) y las salidas de oxígeno (3) no son colineales. Del mismo modo, el cuerpo de separación (8) que divide el reactor en la primera sección (36) y la segunda sección (37), cuenta con unas perforaciones (29, 30). Por otra parte, un separador (13) que cuenta con la perforación (25) y la perforación adicional (26), se ubica en la primera sección (36) y otro separador (13) que cuenta con la perforación (25) y la perforación adicional (26), se ubica en la segunda sección (37). Particularmente, los electrodos ánodos y cátodos (6, 7), el cuerpo de separación (8) y el separador (13) se encuentran apilados. En el separador (13) ubicado en la primera sección (36) la perforación (25) coincide con la perforación pasante (8C), la perforación (29), las perforaciones (6A, 7A) y las salidas de oxígeno (3) al mismo tiempo. Por su lado, la perforación adicional (26) de dicho separador (13) ubicado en la primera sección (36), coincide con la perforación (30), las perforaciones (6B, 7B) y la salida de hidrógeno (4).

Por su parte y continuado con la modalidad anterior, en el separador (13) ubicado en la segunda sección (37), la perforación (25) coincide con la perforación pasante (8C), con la perforación (30), con las perforaciones (6B, 7B) y con las salidas de hidrógeno (4). Por su lado, la perforación adicional (26) de dicho separador (13) ubicado en la segunda sección (37), coincide con la perforación (29) con las perforaciones (6A, 7A) y con la salida oxígeno (3). En consecuencia, la perforación (25) del separador (13) ubicado en la primera sección (36), las perforaciones (8C, 6A, 7A, 29) y la perforación adicional (26) del separador (13) ubicado en la segunda sección (37), forman un ducto de oxígeno. Mientras que la perforación (25) del separador (13) ubicado en la segunda sección (37), las perforaciones (8C, 6B, 7B, 30) y la perforación adicional (26) del separador (13) ubicado en la primera sección (36) forman un ducto de hidrógeno. Los ductos de hidrógeno y oxígenos formados evitan la combinación del hidrógeno y oxígeno generados.

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende además al menos dos empaques de sellado (14), un empaque de sellado (14) dispuestos entre el electrodo ánodo (6) y el cuerpo de separación (8) y otro empaque de sellado (14) dispuesto entre el electrodo cátodo (7) y el cuerpo de separación (8). Los empaques de sellado (14) permiten garantizar la impermeabilidad del dispositivo y evitar fugas de los gases generados y del electrolito (5).

Haciendo referencia a la FIG. 3, en una modalidad de la invención, el empaque de sellado (14) puede ubicarse entre la placa (8A) y la placa (8B) del cuerpo separación (8). En este caso el empaque de sellado (14) garantiza el sellado al interior del filtro (8D). Los separadores (13) y los empaques de sellado (14) pueden contar con una perforación pasante (27), la cual coincide con la perforación pasante (8C) del cuerpo de separación (8) y con la salida de oxígeno (3) o la salida de hidrógeno (4). Del mismo modo en este caso, la salida de oxígeno (3) se ubica en la sección donde se encuentra el electrodo ánodo (6), la salida de hidrógeno (4) se ubica en la sección donde se encuentra el electrodo cátodo (7) y la salida de oxígeno (3) no es co-lineal con la salida de hidrógeno (4).

Adicionalmente y una modalidad de la invención los empaques de sellado (14) pueden contar con una perforación adicional (28) que coincide con la salida de oxígeno (3) o la salida de hidrógeno (4). Por ejemplo, en el caso que la perforación pasante (25) coincida con la salida de oxígeno (3), dicha perforación pasante (26) coincide con la salida de hidrógeno (4).

Haciendo referencia a la FIG. 4, en una modalidad de la invención, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) se compone de un reactor (1) con dos entradas de electrolito (4) dispuestas en la parte inferior del reactor (1). Por otro lado, el reactor (1) cuenta con dos salidas oxígeno (3) dispuestas cada una en un extremo del reactor (1), y siendo una co-lineal con la otra, y dos salidas hidrógeno (4) dispuestas en la parte superior del reactor (1) cada una en un extremo del reactor (1), y siendo una co-lineal con la otra. Dichas salidas de oxígeno y salida de hidrógeno (4) no son co-lineales. En este caso se forma un apilamiento dentro del reactor (1), en donde el apilamiento se compone de electrodos ánodos y cátodos (6,7), separadores (13), elementos de sellado (14) y cuerpos de separación (8).

Siguiendo con la FIG. 4, los elementos que conforman el apilamiento cuentan con dos perforaciones que se alinean con las salidas de hidrógeno (4) y las salidas de oxígeno (3). En este caso, los separadores (13) cuentan con una perforación (25) y la perforación adicional (26), elementos de sellado (14) cuenta con la perforación (27) y la perforación adicional (28). Por su lado, los electrodos ánodos y cátodos (6, 7) cuentan con las primeras perforaciones (6A, 7A) y las segundas perforaciones (6B, 7B) y el cuerpo de separación (8) cuenta con las primeras perforaciones (29) y las segundas perforaciones (30).. Particularmente y haciendo referencia con la FIG. 4, cuando los elementos del apilamiento se ubican en la sección entre cuerpo de separación (8) y el electrodo ánodo

(6), las primeras perforaciones (6A, 29) y las perforaciones (25, 27) coinciden con la salida de oxígeno (3). Por su lado, cuando los elementos del apilamiento que se ubican en la sección entre el cuerpo de separación (8) y el electrodo cátodo (7), las primeras perforaciones (7A, 29) y las perforaciones adicionales (26, 28) coinciden con la salida de oxígeno (3). En este caso al estar los elementos del apilamiento se forma un ducto de oxígeno, en donde el oxígeno generado por el proceso de electrólisis se dirige hacía el ducto de oxígeno formado y hacía las salidas de oxígeno (3).

Por otra parte, cuando los elementos del apilamiento que se ubican en la sección entre cuerpo de separación (8) y el electrodo ánodo (6), las primeras perforaciones (6B, 30) y las perforaciones adicionales (26, 28) coinciden con la salida de hidrógeno (4). Por su lado, cuando los elementos del apilamiento que se ubican en la sección entre el cuerpo de separación (8) y el electrodo cátodo (7), las segundas perforaciones (7B, 30) y las perforaciones (25, 27) coinciden con la salida de hidrógeno (4). En este caso al estar los elementos del apilamiento forman un ducto de hidrógeno, en donde el hidrógeno generado por el proceso de electrólisis se dirige hacía el ducto de oxígeno formado y hacía las salidas de hidrógeno (4).

En una modalidad no ilustrada, los elementos del apilamiento se conforman además de al menos dos electrodos neutrales (12), los cuales pueden contar con unas primeras perforaciones (12A) y unas segundas perforaciones (12B). En esta modalidad no ilustrada, las distancias (A) y las distancias (B) son mantenidas en el apilamiento por los separadores (13) y se ubican elementos sellados (14) entre cada par de electrodos, ya sea entre un electrodo ánodo (6) y un electrodo neutral (12) o entre un electrodo cátodo

(7) y un electrodo neutral (12). Por otro lado en esta modalidad, cuando los electrodos neutrales (12) se ubican en la sección entre cuerpo de separación (8) y el electrodo ánodo (6), las primeras perforaciones (12A) coinciden con las primeras perforaciones (6A, 29). Por otra parte, cuando los electrodos neutrales (12) que se ubican en la sección entre cuerpo de separación (8) y el electrodo ánodo (6), las segundas perforaciones (12B) coinciden con las segundas perforaciones (7B, 30). En una modalidad de la invención, los elementos de apilamiento cuentan con unas terceras perforaciones, las cuales se encuentran alineadas con la entrada o las entradas de electrolito (2). En un ejemplo particular, las terceras perforaciones se ubican en la parte inferior de cada elemento de apilamiento.

El reactor (1) cuenta con una fuente de energía eléctrica (9) que alimenta de corriente eléctrica al electrodo ánodos (6) y al electrodo cátodo (7). La fuente de energía eléctrica (o) es necesaria para llevar el proceso de electrólisis, dicha fuente de energía eléctrica (9) puede entregar una única densidad de corriente a los electrodos ánodos y cátodos

(6.7), o en una modalidad de la invención, la fuente de energía (9) puede permitir la variación de la densidad de corriente que se envía a los electrodos ánodos y cátodos

(6.7).

La fuente de energía eléctrica (9) se puede seleccionar del grupo conformado por baterías, baterías no renovables, microgeneradores conectados a las llantas de un vehículo, fuentes de energía directa, fuentes de energía alterna (v.gr. alternador de un vehículo), fuente de energía eléctricas renovables (v.gr. fuente de energía solar, fuente de energía eólica, fuente de energía hidroeléctrica, biomasa, biogás, fuente de energía del mar, fuente de energía geotérmica fuente de energía termoeléctrica y piezoeléctricos) y combinaciones de las anteriores. En un ejemplo particular, la fuente de energía eléctrica (9) es una batería de un vehículo donde se dispone el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100).

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) de la presente invención puede contar con sistema de control para controlar los factores que afectan el proceso de electrólisis que pueden ser modificados mientras ocurre el proceso de electrólisis, por ejemplo, la densidad de corriente entregada por la fuente de energía eléctrica (9), la temperatura del interior del reactor (1), el nivel de electrolito dentro del reactor (1), entre otros. Particularmente, el sistema de control se puede conformar por una unidad de cómputo y unos sensores periféricos conectados a dicha unidad de cómputo.

Opcionalmente, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende además un sensor (10) configurado para obtener un dato de funcionamiento; y una unidad de cómputo (11) conectada a la fuente de energía eléctrica (9) y al sensor (10). Dicha unidad de cómputo (11) genera una señal de control a partir de una comparación del dato de funcionamiento obtenido por el sensor (10) y un dato de funcionamiento predeterminado almacenado en la unidad de cómputo (11), donde la señal de control se envía a la fuente de energía eléctrica (9) para variar la corriente entregada a los electrodos ánodo y cátodo (6,7).

En este caso, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) para variar la corriente entregada a los electrodos ánodo y cátodo (6,7) puede conectar directamente la fuente de energía eléctrica (9) a los electrodos ánodo y cátodos (6,7) y en este caso la unidad de cómputo (11) se conecta a la fuente de energía eléctrica (9) para variar alguna de sus propiedades eléctricas como por ejemplo la densidad eléctrica. En otra modalidad de la invención, la fuente de energía eléctrica (9) se conecta a los electrodos ánodo y cátodos (6,7) por medio de la unidad de cómputo (11), en este caso la unidad de cómputo (11) regula la corriente que entrega la fuente de energía eléctrica (9) a los electrodos ánodo y cátodos (6,7). Independientemente de la forma como se entrega la corriente ya sea directamente o indirectamente, la unidad de cómputo (11) controla la corriente eléctrica entregada a los electrodos ánodos y cátodos (6,7).

Se debe entender como dato de funcionamiento a la representación de digital de un factor variable en el proceso llevado a cabo en el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100), como lo son la temperatura interna del reactor, concentración de pH del electrolito, nivel del electrolito, densidad de la corriente, voltaje, entre otros.

Adicionalmente, se entenderá en la presente invención por dato a una representación simbólica que puede ser numérica, alfabética, algorítmica, lógica, y/o vectorial que codifica información. Un dato puede tener una estructura o trama compuesta de bloques de caracteres o de bits que representan diferentes tipos de información. Cada bloque se conforma de cadenas de caracteres, números, símbolos lógicos, entre otros.

También un dato puede formase solo de bits (cadenas en lenguaje binario), formarse de caracteres formados uno a uno por una combinación de bits, formarse a partir de campos, registros o de tablas formadas de campos y registros, o formarse de archivos de intercambio de datos (formatos como csv, json, xls, entre otros). Además, un dato puede ser una matriz de n filas por m columnas. A su vez un dato puede contener varios datos. Por ejemplo, cuando el dato tiene estructura de trama, la trama puede tener un bloque de caracteres de identificación, conocida generalmente como encabezado, la cual contiene información relacionada con un dispositivo de cómputo o procesador que envía el dato, y puede contener información relacionada con un dispositivo de cómputo o procesador que recibe el dato. Preferiblemente, si dato tiene un formato de trama, la trama contiene bloques relacionados con capas de acuerdo con el modelo de referencia OSI.

Asimismo, la trama puede tener un bloque de caracteres de cola (o simplemente cola), que permite identificar a una unidad de cómputo (11) que es el fin del dato, es decir, que después de ese bloque ya no se encuentra información contenida en el dato identificado previamente por la unidad de cómputo (11) o servidor con el encabezado. Además, el dato tiene entre el bloque encabezado y el bloque cola uno o más bloques de caracteres que representan estadísticas, números, descriptores, palabras, letras, valores lógicos (v.gr. booleanos) y combinaciones de estos.

La unidad de cómputo (11) es un dispositivo que permite procesar los datos provenientes de algún elemento externo como por ejemplo, el sensor (10), se analizan y se llevan a cabo acciones como lo puede ser la generación de una señal (v.gr. señal de actuación), la generación de un dato, el acceso a un dato almacenado, entre otras posibles acciones que pueda llevar a cabo.

La unidad de cómputo (11) se puede seleccionar del grupo comprendido por: microcontroladores (v.gr PSOC 4BLE), micro procesadores, DSCs (Digital Signal Controller por sus siglas en inglés), FPGAs (Field Programmable Gate Array por sus siglas en inglés), CPLDs (Complex Programmable Logic Device por sus siglas en inglés), ASICs (Application Specific Integrated Circuit por sus siglas en inglés), SoCs (System on Chip por sus siglas en inglés), PSoCs (Programmable System on Chip por sus siglas en inglés), computadores, servidores, tabletas, celulares, celulares inteligentes, generadores de señales y unidades de cómputo, unidades de procesamiento o módulos de procesamiento conocidas por una persona con conocimientos en la materia y combinaciones de estas. La unidad de cómputo (11) puede ser o incluir una unidad de procesamiento programada de propósito especial programada para ejecutar el método de la presente invención. En un ejemplo particular la unidad de cómputo (11) es un microcontrolador.

Por otro lado, el sensor (10) se puede seleccionar del grupo conformado por sensores de temperatura, sensores de PH, sensores de voltaje, sensores de nivel, sensores de concentración, otros sensores que permitan medir factores de funcionamiento del proceso de electrólisis y combinaciones de los anteriores.

Un factor que afecta el proceso de electrólisis es la temperatura del reactor, en donde si la temperatura aumenta esto afecta el consumo de corriente, generación de vapores y afecta los materiales. Por lo anterior, el sensor (10) puede ser un sensor de temperatura dispuesto dentro del reactor (1), con el cual se mide la temperatura dentro del reactor

(I). El sensor de temperatura se puede seleccionar del grupo conformado por sensor de temperatura termopar, sensor de temperatura por resistencia (RTD), sensor de temperatura bimetálico, sensor de temperatura por dilatación de fluido, sensores de temperatura con infrarrojo, otros sensores de temperatura conocidos por una persona medianamente versada por la materia y combinaciones de los anteriores.

Por otro lado, el sensor (10) es un sensor de voltaje conectado a la fuente de energía eléctrica (9). El sensor de voltaje puede ser un circuito que mida el voltaje entregado por la fuente de energía eléctrica (9), en donde está medición es enviada a la unidad de cómputo (11). En un ejemplo particular, el sensor de voltaje está conectado a la salida de la fuente de energía eléctrica (9) y corresponde a un divisor de tensión, cuya salida está conectada a un conversor análogo digital ADC de la unidad de cómputo (11), esta configuración permite obtener una medida de voltaje de la fuente (9). Opcionalmente, el sensor puede incluir una etapa de desacople óptico que protege la unidad de cómputo

(I I) de variaciones de tensión eléctrica de la fuente de energía eléctrica (9).

En un ejemplo particular, el sensor (10) es un sensor de nivel dispuesto en el reactor (1), el cual permite medir el nivel de electrolito (5) dentro del reactor (1). El sensor de nivel se puede seleccionar del grupo conformado por sensores de nivel de ultrasonido, sensores de nivel de tipo capacitivo, sensores de nivel de tipo conductivo, sensores de nivel de tipo radioactivo, sensores de nivel de tipo microondas, sensores de nivel tipo boya o interruptores de nivel, otros sensores de nivel conocido por la persona con conocimientos en la materia y combinaciones de los anteriores.

Adicionalmente, el sensor (10) puede ser una pluralidad de sensores dispuestos en exterior del reactor, los cuales miden variables del medio ambiente como temperatura, humedad relativa, CO2, CO, oxígeno, partículas en partes por millón (ppm) 2.5, luminosidad y otras variables. En un ejemplo particular, el sensor (10) puede ser un sensor de temperatura ubicado en el exterior del reactor (1) para medir la temperatura ambiental. Por otro lado, el sensor (10) puede ser un sensor de humedad ubicando en el exterior del reactor (1) para medir la humedad relativa ambiental.

La unidad de cómputo (11) del sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede estar configurado para almacenar los datos de funcionamiento obtenidos y para enviar y recibir datos de dispositivos externos. Lo anterior permite obtener lecturas de funcionamiento del sistema en tiempo real y también entre otras ventajas, permite que un usuario en una ubicación remota pueda modificar los datos de funcionamiento.

Por lo anterior y en una modalidad de la invención, la unidad de cómputo (11) se puede conectar a un módulo de almacenamiento (21), en donde el módulo de almacenamiento (21) está configurado para almacenar los datos de funcionamiento, los datos de funcionamiento predeterminados, entre otros posibles datos que se pueden recolectar.

El módulo de almacenamiento (21) se puede seleccionar del grupo conformado por: memorias RAM (memoria caché, SRAM, DRAM, DDR), memoria ROM (Flash, Caché, discos duros, SSD, EPROM, EEPROM, memorias ROM extraíbles (v.g. SD (miniSD, microSD, etc), MMC ( MultiMedia Card ), Compact Flash, SMC (Smart Media Card), SDC (Secure Digital Card), MS (Memory Stick), entre otras), CD-ROM, discos versátiles digitales (DVD por las siglas en inglés de Digital Versatile Disc) u otro almacenamiento óptico, casetes magnéticos, cintas magnéticas o cualquier otro medio que pueda usarse para almacenar información. En los módulos de almacenamiento (116, 126, 136) se pueden incorporan instrucciones, estructuras de datos, módulos de programas informáticos. Algunos ejemplos de estructura de datos son: una hoja de texto o una hoja de cálculo, una base de datos. Por otro lado, la unidad de cómputo (11) se conecta con un dispositivo de visualización, este corresponde a cualquier dispositivo que pueda conectarse a una unidad de cómputo y mostrar su salida, se selecciona entre otros de monitor CRT (por las siglas en inglés de Cathode Ray Tube), pantalla plana, pantalla de cristal líquido LCD (por las siglas en inglés de Liquid Crystal Display), pantalla LCD de matriz activa, pantalla LCD de matriz pasiva, pantallas LED, proyectores de pantallas, TV (4KTV, HDTV, TV de plasma, Smart TV), pantallas OLED (por las siglas en inglés de Organic Light Emitting Diode), pantallas AMOLED (por las siglas en inglés de Active Matrix Organic Light Emitting Diode), Pantallas de puntos cuánticos QD (por las siglas en inglés de Quantic Display), pantallas de segmentos, entre otros dispositivos capaces de mostrar datos a un usuario, conocidos por los expertos en la técnica, y combinaciones de estos.

Además, la unidad de cómputo (11) se conecta y/o un Dispositivo de Interfaz Humana (HID, por las siglas en inglés de Human Interface Device), dispositivo HID (por las siglas en inglés de Human Interface Device) incluye, sin limitación, teclado, mouse, trackball, touchpad, dispositivo apuntador, joystick, pantalla táctil, entre otros dispositivos capaces de permitir que un usuario ingrese datos en la unidad de cómputo (11) y combinaciones de estos.

La unidad de cómputo (11) se conecta con un dispositivo externo (22), en donde la unidad de cómputo está configurada para enviar los datos de funcionamiento al dispositivo externo (22) y recibir los datos de funcionamiento predeterminados del dispositivo externo (22).

Particularmente, la unidad de cómputo (11) se conecta al dispositivo o a los dispositivos externos por medio de un módulo de comunicaciones que es un elemento de hardware acoplado una unidad de cómputo, unidad de procesamiento, o módulo de procesamiento o un servidor, el cual está configurado para establecer comunicación por medio de enlaces de comunicación entre uno o más unidades de cómputo o servidores para intercambiar datos, comandos y/o etiquetas. El módulo de comunicaciones se selecciona del grupo que consiste de módulos de comunicación alámbricos, módulos de comunicación inalámbrico y módulos de comunicación alámbrico e inalámbrico. El módulo de comunicaciones inalámbrico usa una tecnología de comunicación inalámbrica que se selecciona del grupo conformado por Bluetooth, WiFi, Radio Frecuencia RF ID (por las siglas en inglés de Radio Frequency Identification), UWB (por las siglas en inglés de Ultra Wide B-and), estándar CAEM (del inglés, Communications Access for Eand Mobile), GPRS, Konnex o KNX, DMX (por sus siglas en inglés, Digital Multiplex), WiMax y tecnologías de comunicación inalámbricas equivalentes que sean conocidos por una persona con conocimientos en la materia y combinaciones de las anteriores.

El módulo de comunicaciones alámbricas tiene un puerto de conexión cableada que permite la comunicación con los dispositivos externos mediante un bus de comunicaciones, el cual se selecciona entre otros, del grupo conformado por I2C (del acrónimo de IIC Inter- Integrated Circuit), CAN (por las siglas en inglés de Controller Area Network) , BUS RS-232, BUS RS-485, BUS-422, BUS-423, Ethernet, SPI (por las siglas en inglés de Serial Peripheral Interface), SCI (por las siglas en inglés de Serial Communication Interface), QSPI (por las siglas en inglés de Quad Serial Peripheral Interface), 1-Wire, D2B (por las siglas en inglés de Domestic Digital Bus), Profibus y otros conocidos por una persona con conocimientos en la materia.

En un ejemplo particular, la unidad de cómputo (11) se conecta a un servidor mediante el módulo de comunicaciones, en donde el servidor está configurado para programar la unidad de cómputo (11).

Se debe entender como servidor, un dispositivo que tiene una unidad de procesamiento configurada para ejecutar una serie de instrucciones correspondientes a etapas o pasos de métodos, rutinas o algoritmos. Además, el servidor tiene un módulo de comunicaciones que permite establecer conexión con otros servidores o dispositivos computacionales .

Además, los servidores pueden conectarse entre sí, y conectarse con otros dispositivos computacionales a través de arquitecturas de servicios web y comunicarse por protocolos de comunicaciones como SOAP, REST, HTTP/HTML/TEXT, HMAC, HTTP/S, RPC, SP y otros protocolos de comunicaciones conocidos por una persona con conocimientos en la materia. Similarmente, los servidores mencionados en el Capítulo Descriptivo de la presente invención pueden ser interconectados a través de redes como el internet, redes VPN, redes LAN, WAN, otras redes equivalentes o similares conocidas por una persona con conocimientos en la materia y combinaciones de estas. Estas mismas redes pueden conectar a la unidad de cómputo (11) a uno o más servidores.

Algunos de los servidores mencionados en el Capítulo Descriptivo de la presente invención pueden ser servidores virtuales o servidores físicos. Cualquiera de los servidores puede incluir un módulo de almacenamiento configurado para almacenar datos de funcionamiento enviados por la unidad de cómputo (11).

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede contar con distintos elementos que permiten tratar el hidrógeno y oxígeno obtenido para su posterior uso, entre otros elementos se encuentran calentadores, condensadores, compresores, sistema de refrigeración, entre otros. Se entiende cómo tratar al hidrógeno y oxígeno al someter dichos gases a un proceso para purificarlo, analizarlo o darle otras propiedades.

Opcionalmente, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende además un condensador (15) con una entrada de gas húmedo y una salida de gas seco, en donde dicha entrada de gas húmedo se conecta a la salida de hidrógeno (4) o a la salida de oxígeno (3), en algunas aplicaciones solo se conecta un condensador (15) a la salida de unos de los dos gases, por ejemplo, a la salida de hidrógeno (4). En el caso, que sea necesario para la aplicación el condensador (15) se conecta a la salida de oxígeno y a la salida de hidrógeno (4), por ejemplo, cuando los gases se necesitan en para mejorar la combustión en un motor de combustión interna se introduce el oxígeno y el hidrógeno a la cámara de combustión. El condensador (15) permite la eliminación del electrolito (5) que recubre la burbuja de gas generado por el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100).

Haciendo referencia a la FIG. 5, el reactor (1) del sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) se conecta con la fuente de electrolito (19) y con el condensador (15) que cuenta con una entrada de gas húmedo que se ubica en la parte inferior del condensador (15) y una salida de gas seco se ubica en la parte superior del condensador (15), y que además comprende al menos un filtro (16) configurado para filtrar el gas que ingresa al condensador (15) y se dirige a la salida de gas seco. El filtro (16) se ubica entre la entrada de gas húmedo y la salida de gas seco.

Opcionalmente, el filtro (16) se selecciona del grupo conformado por polipropileno (PP), poliestireno, poliamidas, poliéster y combinaciones de los anteriores o cualquier otro conocido por una persona con conocimientos en la materia.

En una modalidad de la invención, el condensador (15) comprende además una salida de electrolito que se conecta con la entrada de electrolito (2) del reactor (1), en este caso el electrolito recuperado en el condensador (15) se ingresa de nuevo al reactor (1) para volver a reaccionar en el proceso de electrólisis. Lo anterior optimiza el uso de electrolito (5).

Por otra parte, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede medir indirectamente el nivel del electrolito, cuando el condensador (15) se encuentra conectado con la entrada de electrolito (2), hay una relación proporcional entre el nivel del electrolito dentro del condensador (15) y el nivel de electrolito dentro del reactor (1). Por lo anterior, el sensor (10) puede ser un sensor de nivel dispuesto en al condensador (15) que se conecta con el reactor (1), con el cual se obtenía el nivel de electrolito dentro del condensador (15) y la unidad de cómputo (11) calculaba el nivel de electrolito dentro del reactor (1). En un ejemplo particular, el sensor (10) es un sensor de nivel dispuesto en el condensador (15) conectado con la salida de oxígeno (3).

Haciendo referencia a la FIG. 5, el condensador (15) puede conectarse con un condensador adicional (31), para tener una segunda etapa de condensación, con lo cual se obtiene hidrógeno seco.

Además, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende además un tanque de almacenamiento (24) conectado a la salida de hidrógeno (4) o a la salida de oxígeno (3), en donde el hidrógeno y/o oxígeno generados por el proceso electrólisis se puedan almacenar. Opcionalmente, el condensador adicional (31) cuenta con una entrada de gas húmedo, una salida de gas seco y una salida de electrolito, dicha entrada de gas húmedo se conecta con la salida de gas seco del condensador (15). Por su lado, la salida de electrolito del condensador adicional (31) se puede conectar con una entrada de electrolito (2) del reactor (1) o a la fuente de electrolito (19). Por otra parte y haciendo referencia a la FIG. 5, la salida de gas seco del condensador adicional (31) se conecta al tanque de almacenamiento (24), el cual almacena el hidrógeno generado para su posterior uso.

En una modalidad de la invención, cada gas generado por el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) cuenta con un condensador adicional (31) y/o un tanque de almacenamiento (24).

El condensador (15) y el condensador adicional (31) se pueden seleccionar del grupo conformado por condensadores refrigerados por aire, condensadores refrigerados por agua, contracorriente, de inmersión, multitubulares, evaporativos, otros condensadores conocidos por la persona con conocimientos en la materia y combinaciones de los anteriores,

Particularmente y haciendo referencia a la FIG. 5, el condensador (15) es un tanque con un tubo flexible conectado a la entrada de gas húmedo del condensador (15), dicho tubo está configurado a transportar el gas que entra al condensador (15) a la parte inferior de este. El gas una vez ingresado vuelve a la parte superior del condensador (15) pasando por los filtros (16), los cuales garantizan que el gas se encuentre libre de electrolito y disminuye la posibilidad de burbujas en la salida de gas seco. Por su lado, el condensador adicional (31) es un tanque con un tubo flexible conectado a la entrada de gas húmedo del condensador adicional (31), dicho tubo está configurado a transportar el gas que entra al condensador adicional (31) a la parte inferior de este.

En un ejemplo particular, el condensador adicional (31) cuenta con el filtro (16), dicho filtro (16) se ubica entre la entrada de gas húmedo y la salida de gas seco.

Haciendo referencia a la FIG. 7, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede controlar la temperatura interna del reactor (1). En este caso, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende una unidad de refrigeración (17) conectada a la unidad de computo (11). Particularmente, la unidad de cómputo (11) está configurada además para generar una señal de control de refrigeración cuando se genera la señal de control y enviar dicha señal de refrigeración a la unidad de refrigeración (17). Dicha unidad de refrigeración (17) recibe la señal de control de refrigeración enviada por la unidad de cómputo (11) y se activa para para disminuir la temperatura dentro del reactor (1).

La unidad de refrigeración (17) se puede seleccionar del grupo conformado por ventiladores celdas de Peltier, intercambiadores de calor, y combinaciones de los anteriores. En un ejemplo particular, la unidad de refrigeración (17) es un ventilador configurado para ventilar el reactor.

Por otra parte, el electrolito (5) dentro del reactor (1) debido al proceso de electrólisis se va evaporar por lo que se necesita reposición, dicha reposición de electrolito (5) se puede hacer de forma manual o de forma controlada por un mecanismo de bombeo conectada a una fuente de electrolito que alberga el electrolito (5). En una modalidad de la invención y haciendo referencia a la FIG. 6, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) comprende un mecanismo de bombeo (18) conectado a la unidad de cómputo (11), a la entrada de electrolito (2) del rector (1) y a una fuente de electrolito (19). Particularmente, la unidad de cómputo (11) está configurada además para generar una señal de control de nivel cuando se genera la señal de control y enviar dicha señal al mecanismo de bombeo (18). Dicho mecanismo de bombeo (18) recibe la señal de control de nivel enviada por la unidad de cómputo (11) y se activa para bombear el electrolito (5) de la fuente de electrolito (19) hacia la entrada de electrolito (2) del reactor (1).

En una modalidad de la invención, entre el mecanismo de bombeo (18) y la entrada de electrolito (2) del reactor (1) se dispone un filtro, dicho filtro es un filtro de partículas para retener cualquier posibilidad de sedimentos y partículas de carbono, para evitar taponamientos en el cuerpo de separación (8).

Por otro lado, el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede contar con un dispositivo de captación de agua (20), el cual permite obtener agua. El dispositivo de captación de agua (20) se puede seleccionar del grupo conformado por dispositivo absorbente por líquido desecante, dispositivo absorbente por secado desecante, deshumificadores, residuos de un motor de combustión que utiliza hidrógeno y combinaciones de los anteriores. En un ejemplo particular, el dispositivo de captación (20) es el escape de un vehículo que utiliza un motor de combustión interna que utiliza hidrógeno, donde el agua que se obtiene del proceso de combustión llega al escape del vehículo y es enviada a la fuente de electrolito (19) para su tratamiento.

Siguiendo con la FIG. 6, la fuente de electrolito (19) se conecta con un dispositivo de captación de agua (20). Por otro lado, el sensor (10) es un sensor de nivel dispuesto dentro de la fuente de electrolito (19) que se conecta a la salida de oxígeno (3) por medio del mecanismo de bombeo (18). Por medio del sensor de nivel se puede medir el electrolito (5) dentro de la fuente de electrolito (19), con dicha medición se puede realizar una medición indirecta del nivel de electrolito dentro del reactor (1).

En una modalidad de la invención, entre la fuente de electrolito (19) y el dispositivo de captación de agua (20) se dispone un filtro que es un filtro de partículas para retener cualquier posibilidad de sedimentos y partículas de carbono, para evitar taponamientos en el cuerpo de separación (8).

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede contar con un mecanismo de control de fluido que controla el flujo y la dirección del hidrógeno y oxígeno generados por el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100), por ejemplo el mecanismo de control de fluido puede ser una válvula ubicada después de la salida de hidrógeno y/o la salida de oxígeno, la cual controla el flujo de los gases generados en caso que la aplicación así lo requiere. Por otro lado, el mecanismo de control puede ser una válvula multivías ubicada después de la salida de hidrógeno y/o la salida de oxígeno, la controla el envío de los gases generados a diferentes sitios donde los gases generados pueden tener aplicaciones diferentes. En un ejemplo particular, el mecanismo de control de flujo es un colector ubicada después de la salida de hidrógeno y/o la salida de oxígeno, el cual tiene una entrada y varias salidas, en donde las salidas cuentan con válvulas que determinan la dirección y el flujo que lleva el gas generado correspondiente. En una modalidad de la invención, el mecanismo de control de flujo se conecta con la unidad de cómputo (11), en donde la unidad de cómputo (11) está configurada para enviar una señal de control dicho mecanismo de control de flujo. Por ejemplo, el mecanismo de control de flujo puede ser una electroválvula ubicada después de la salida de hidrógeno y/o la salida de oxígeno, en donde cuando la electroválvula recibe la señal de control por parte de la unidad de cómputo (11) está se abre permitiendo el paso de del gas generado correspondiente.

Por otro lado, el oxígeno y el hidrógeno que se generan en el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) por medio del proceso de electrólisis, sirven individualmente o en combinación para diferentes aplicaciones, como lo pueden ser, enviar oxígeno a una zona específica (v.gr. interior del vehículo), gases de combustión de un vehículo, hidrógeno medicinal, oxígeno medicinal, entre otras.

Particularmente, en la aplicación en motores de combustión el hidrógeno y oxígeno mejoraran el proceso de combustión de este, por ejemplo, el hidrógeno permite la reducción de consumo de combustible entre un 30 a 50% en vehículos a gasolina con inyección electrónica, entre 25 a 60% en vehículos de carburador en buen estado, entre 15 a 30% en vehículos diésel y entre 20 a 30% en vehículos que usan GNV. Adicionalmente, la utilización hidrógeno en motores de combustión reduce de gases contaminantes del motor entre 40 y 60%, aumenta la potencia del motor entre 10 a 20% y reduce de la temperatura del motor. De igual manera, la utilización de oxígeno permite mejorar la vida útil del motor y emitir oxígeno al medio ambiente.

Por lo anterior y haciendo referencia a la FIG. 7, en una modalidad de la invención, la salida de hidrógeno (4) y/o la salida de oxígeno (3) se conecta a un motor de combustión interna (23), en donde el oxígeno y/o el hidrógeno generados ingresan al motor de combustión interna (23) para actuar en el proceso de combustión que se lleva a cabo en el motor de combustión interna (23).

Es importante señalar que todas las modalidades del sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) pueden utilizarse con el motor de combustión interna (23) y así en cada aplicación que tenga el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100), por ejemplo, es preferible que en la salida de hidrógeno (4) y en la salida de oxígeno (3) exista un condensador (15), que puede estar acompañado de un condensador adicional (31), que permita tener un gas seco libre de burbujas de electrolito (5), con lo cual se mejora la eficiencia del proceso de combustión. Del mismo modo, dependiendo de la aplicación puede ser preferible que se tenga una pluralidad de electrodos ánodos y cátodos (6, 7), con los cuales se obtiene una mayor producción de hidrógeno y oxígeno o que se tenga uno o más electrodos neutrales (12). Del mismo modo, la utilización de apilamientos usando elementos como los separadores (13) con sus perforaciones y los elementos de sellado (14) con sus perforaciones puede ser deseable para aumentar la eficiencia del proceso de electrólisis.

En un ejemplo particular, el motor de combustión interna (23) hace parte de un vehículo, en donde en este caso el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) se dispone en dicho vehículo. Haciendo referencia a la FIG. 7, el reactor (1) puede tener un dispositivo de captación de agua (20) asociado al vehículo donde se ubica el sistema de generación de generación de hidrógeno y oxígeno (100), particularmente, en este caso el dispositivo de captación de agua (20) es el escape del vehículo, el cual expulsa el agua que se genera por la utilización de hidrógeno en el proceso de combustión de motor de combustión interna (23) del vehículo.

Adicionalmente y haciendo referencia con la FIG. 7, el motor de combustión interna (23) se conecta un sistema de diagnóstico a bordo en vehículos (OBD), dicho OBD se conecta con la unidad de cómputo (11). El OBD se dispone en el vehículo y está encargado de controlar diferentes elementos del vehículo de acuerdo con los sensores que tiene el vehículo.

Particularmente, el OBD se configura para enviar datos de funcionamiento del motor de combustión interna (23) a la unidad de cómputo (11). Para lo anterior, la OBD puede contar con un módulo de comunicaciones que se conecta al módulo de comunicaciones de la unidad de cómputo (11) para enviar los datos.

Con el sistema y las modalidades de dicho sistema descrito anteriormente, la presente invención implementa unos métodos con los cuales se obtienen unos datos y se comparan con unos datos predeterminados que fueron establecidas por el usuario y así realizar acciones, como lo pueden ser habilitar el encendido del vehículo y/o enviar una notificación de alerta a un tercero.

Haciendo referencia a la FIG. 8, en una modalidad de la invención, el método para generar hidrógeno y oxígeno para su aplicación en sistemas energéticos, que comprende: a) obtener unos datos de funcionamiento de un reactor (1) mediante un sensor (10) dispuesto el reactor (1), dicho reactor (1) cuenta con al menos una entrada de electrolitos (2), al menos una salida de oxígeno (3) y una salida de hidrógeno (4), en donde dentro del reactor se dispone un electrodo ánodo (6), al menos un electrodo cátodo (7) espaciado una distancia (DE) del electrodo ánodo (6) y un cuerpo de separación (8) que divide el reactor (1) en secciones y separa el hidrógeno y el oxígeno para dirigirlos a las salidas correspondientes, dispuesta entre el electrodo ánodo (6) y el electrodo cátodo (7), la cual se encuentra conformada por dos placas (8A, 8B), donde cada placa (8A, 8B) cuenta con al menos una perforación pasante (8C); y un filtro (8D) entre las placas (8A, 8B), el cual cubre la perforación pasante (8C) de cada placa (8A, 8B); b) generar una señal de control mediante una unidad de cómputo (11) a partir de la comparación de los datos de funcionamiento obtenidos en la etapa a) con unos primeros datos de funcionamiento predeterminados almacenados en la unidad de computo (11); y c) enviar la señal de control a una fuente de energía eléctrica (9) conectada a los electrodos ánodos y cátodos (6,7).

Particularmente, la señal de control enviada a la fuente de energía eléctrica (9) en la etapa c), controla la corriente entregada a los electrodos ánodos y cátodos (6,7).

Obtención de datos de funcionamiento

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede contar con uno o una pluralidad de sensores (10) que miden diferentes características asociadas al proceso de electrólisis. Los sensores (10) obtienen unos datos de funcionamiento que representan los valores de las características medidas por dichos sensores (10), para luego enviarlos a la unidad de cómputo (11). Generación de señal de control

La unidad de cómputo (11) recibe los datos de funcionamiento y luego los compara con los datos de funcionamiento predeterminados, en una modalidad de la invención, el módulo de almacenamiento (21) almacena los datos de funcionamientos predeterminados. En este caso, la unidad de cómputo (11) accede a los datos de funcionamiento predeterminados a través del módulo de almacenamiento (21).

En un ejemplo particular, la unidad de cómputo (11) determina si el dato de funcionamiento es mayor que el dato de funcionamiento predeterminado y genera una señal. Por ejemplo, en el caso que el sensor (10) es un sensor de temperatura dispuesto en el reactor (1) que está midiendo la temperatura interna del reactor (1), el dato de funcionamiento predeterminado puede ser por ejemplo la temperatura de interna del reactor y el valor ingresado para esta es de 60°C. En este caso, si el dato de funcionamiento obtenido por el sensor (10) que es un sensor de temperatura es mayor a 60°C, la unidad de cómputo (11) genera la señal de control para disminuir la corriente entregada a los electrodos ánodos y cátodos (6, 7) o para detenerla totalmente.

Por otro lado, la unidad de cómputo (11) puede además generar una señal de control de refrigeración a partir de la comparación de los datos de funcionamiento obtenidos con unos segundos datos de funcionamiento predeterminados almacenados en la unidad de computo (11), la cual es enviada a una unidad de refrigeración (17) que recibe la señal de control de refrigeración enviada por la unidad de cómputo (11) y se activa para refrigerar el reactor (1). En este caso, como en el ejemplo anterior si el dato de funcionamiento predeterminado es la temperatura interna del reactor y el valor ingresado es 60 °C y el sensor (10) obtiene que el dato de funcionamiento que corresponde a la temperatura interna del reactor (1) es mayor que 60°C, la unidad de computo (11) puede generar la señal de control (11) y/o puede generar la señal de control de refrigeración.

En otro ejemplo particular, puede haber dos datos de funcionamiento de temperatura interna de reactor, específicamente, un dato de funcionamiento corresponda a la temperatura óptima de funcionamiento, que por ejemplo puede ser 30°C, y un dato de funcionamiento que corresponda a la temperatura límite de seguridad que por ejemplo puede ser 60°C. En este caso la unidad de cómputo (11) compara los datos de funcionamiento que corresponden con la temperatura interna del reactor (1) obtenidos por el sensor (10) siendo un sensor de temperatura, y los compara con los dos datos de funcionamiento almacenados. Ahora bien, en caso que el dato de funcionamiento correspondiente a la temperatura sea mayor que 30°C, la unidad de cómputo (11) únicamente genera la señal de control de refrigeración, es decir se activa la unidad de refrigeración. Sin embargo, si el dato de funcionamiento correspondiente a la temperatura es mayor a 60°C, entonces genera la señal de control con lo que se varía la corriente entregada a los electrodos ánodo y cátodo (6, 7), en este caso particular, la fuente de energía eléctrica (9) deja de alimentar los electrodos ánodo y cátodo (6, 7).

Envío de la señal de control

Una vez generada la señal de control se envía a la fuente de energía eléctrica (9), la cual controla la densidad de corriente eléctrica entregada, esto quiere decir que la unidad de cómputo (11) con dicha señal de control enciende la fuente de energía eléctrica (9), puede controlar la densidad de corriente entregada a los electrodos ánodos y cátodo (6, 7) y también puede apagar la fuente de energía eléctrica (9) de ser necesario.

Opcionalmente, la unidad de cómputo (11) además genera una señal de control de nivel, la cual es enviada al mecanismo de bombeo (18) que recibe la señal de control de nivel enviada por la unidad de cómputo (11) y se activa para bombear el electrolito (5) de la fuente de electrolito (19) hacia la entrada de electrolito del reactor. En donde la fuente de electrolito (19) se conecta con el mecanismo de bombeo (18). En este caso, el dato de funcionamiento es obtenido por un sensor (10) que es un sensor de nivel que puede estar ubicado en el reactor (1).

El método de la presente invención, puede contar con una etapa adicional anterior a la obtención de datos de funcionamiento. En dicha etapa anterior un usuario ingresa a la unidad de cómputo (11) los datos de funcionamiento predeterminados o un dato de ingreso que representa una solicitud al sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) que conlleva una acción que debe llevar a cabo el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100). Por ejemplo, el dato ingresado puede generar la solicitud de proveer una producción específica de hidrógeno o una producción específica de oxígeno obtenida por el reactor (1) y la acción puede ser generar la señal de control mediante la unidad de cómputo (11) para aumentar la corriente entregada a los electrodos ánodos y/o cátodos (6. 7). Otra solicitud puede ser el encendido o apagado del sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) y la acción en este caso sería generar la señal de control mediante la unidad de cómputo (11) para detener la corriente entregada a los electrodos ánodos y/o cátodos (6. 7).

En una modalidad de la invención, opcionalmente la señal de control se genera mediante la unidad de cómputo (11) a partir de la recepción del dato de ingreso, el cual es ingresando por medio de un dispositivo de entrada de usuario (HID), el cual está configurado para enviar el dato de ingreso a la unidad de cómputo (11). El HID puede estar in situ conectado a la unidad de cómputo (11) o puede estar asociado con un dispositivo externo (22). Que el dispositivo de entrada de usuario éste asociado con el dispositivo externo permite que un usuario en una ubicación remota pueda modificar algún dato de funcionamiento o pueda realizar una solicitud al sistema para modificar alguna configuración de sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100). Se entiende por in situ, al hecho de que un elemento se encuentre en el mismo lugar que el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100).

En una modalidad de la invención, los datos ingresados son unos datos de configuración inicial que representan los factores que no son variables del sistema, por ejemplo, números de electrodos, material de electrodos, distancias de electrodos (DE), numero de electrodos neutrales, materiales de los electrodos neutrales entre otros y un dato objetivo de producción que representa un cantidad de hidrógeno y oxígeno que se quiere producir, en este caso, la unidad de cómputo (11) procesa los datos de configuración inicial para obtener una señal de control, con la cual se va controlar la fuente de energía eléctrica (9) para enviar una densidad de corriente eléctrica necesario a los electrodos ánodos y cátodos (6,7) para obtener la producción de hidrógeno y oxígeno que requiere el dato objetivo de producción ingresado.

Como se mencionó anteriormente, en modalidad de la invención el sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) puede estar conectado al motor de combustión interna (23), que puede ser el motor de combustión interna de un vehículo. En este caso, la señal de control se puede generar mediante la unidad de cómputo (11) a partir de la comparación de unos datos de funcionamiento del motor predeterminados almacenados en la unidad de cómputo (11) y unos datos de funcionamiento del motor de combustión interna (23), los cuales son obtenidos por un sistema de diagnóstico a bordo en vehículos (OBD) conectado al motor de combustión interna (23). En un ejemplo particular, los datos de funcionamiento del motor predeterminados pueden corresponder con las emisiones de gases del motor de combustión interna (23) o el consumo de combustible del motor de combustión interna (23). En este caso, la unidad de cómputo (11) controla la corriente entregada a los electrodos ánodos y cátodos (6, 7) dependiendo si las emisiones de gases son muy altas o si el combustible sobrepasa un límite deseado.

En una modalidad de la invención, el dato ingresado es un dato relacionado con el motor de combustión interna (23), como una reducción esperada de combustible, con lo cual la unidad de cómputo (11) modifica alguna variable para obtener dicha reducción esperada de combustible.

EJEMPLO

Ejemplo 1 Sistema de generación de hidrógeno y oxígeno

Se diseñó un sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100), las características del sistema son las siguientes:

Para este ejemplo particular, el reactor (1) tenía una forma rectangular y estaba conformado por unas paredes laterales (32), unas paredes de extremo (33), una pared superior (34) y una pared inferior (35) conectadas entre ellas por medio de tornillos, asegurando un espacio cerrado totalmente sellado.

Además, el reactor (1) contó con dos salidas de oxígeno (3) y dos salidas de hidrógeno (4), de las cuales se ubicaban una salida de oxígeno (3) y una salida de hidrógeno (4) en cada pared extremo (33). El reactor (1) se llenó con un electrolito (5) que era agua destilada y un elemento alcalino , y se almacenaron 1,5 Litros de electrolito (5) dentro del reactor (1).

La celda electrolítica apilada que va en el interior del reactor (1) se conforma por dos electrodos ánodos (6), un electrodo cátodo (7), diez cuerpos de separación (8), ocho electrodos neutrales (12), veinticuatro separadores (13) y cincuenta y seis elementos de sellado (14).

Los electrodos ánodos (6) los electrodos cátodos (7) y los electrodos neutrales (12) fueron placas de acero inoxidable 316L.

La distancia (A) entre los electrodos ánodos y cátodos (6,7) y un electrodo neutral (12) fue de 11 mm, y la distancia (B) entre dos electrodos neutrales (12) fue de 7,5 mm.

El cuerpo de separación (8) se formó por medio de dos placas (8 A, 8B) que fueron de poliestireno (PS), un filtro (8D) que era una tela de polipropileno (PP) de paso de Ipm. El cuerpo de separación (8) cuenta con una pluralidad de perforaciones (8C), las cuales tiene un área de perforación del 30% con respecto al área activa de los electrodos ánodos y cátodo (6, 7).

El material de los separadores (13) fue poliestireno (PS) y el material de los elementos sellados (14) fue de caucho natural.

La fuente de energía eléctrica (9) fue una batería independiente de 13.5 V. La fuente de energía eléctrica estaba regulada por medio de una unidad de cómputo (11) que era un microcontrolador con 54 puntos de conexión digital de entrada y salida, de los cuales 15 tienen salida PWM (Pulse Width Modulation) que permiten generar salidas analógicas desde pines digitales. Además, la unidad de cómputo (11) contaba con 16 puertos análogos de entrada; una unidad de almacenamiento (21) que es una Memoria Flash de 256 KB; Memoria SRam (Static Random Access Memory, Memoria estática de acceso aleatorio) de 8 KB, Memoria EEProm (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, ROM programable y borrable eléctricamente) de 4KB. Adicionalmente, la unidad de cómputo (11) cuenta con un módulo de comunicaciones que contaba con 4 Puertos de comunicación TX-RX (TX: emisión - RX: recepción) y velocidad de proceso 16 MHz. En este ejemplo particular, la unidad de cómputo (11) controló la fuente de energía eléctrica (9) para entregar una corriente de 10 Amperios.

El sistema de generación de hidrógeno y oxígeno (100) cuenta con un condensador (15) y un condensador adicional (31) conectados con las salidas de oxígeno (3) y con las salidas de hidrógeno (4), respectivamente.

Además, el reactor (1) cuenta con tres sensores (10), un sensor de temperatura dispuesto en el interior del reactor (1) y es un circuito electrónico sensor LM 35, un sensor de nivel dispuesto en el condensador (15) conectado a las salidas de oxígeno (3), dicho sensor de nivel es un sensor de ultrasonido y un sensor de voltaje que es un circuito que permite determinar el voltaje entregado por la batería independiente.

Los separadores (13) y los elementos de sellado (14) cuentan con unas perforaciones (25, 27) y unas perforaciones adicionales (26, 28), las cuales se alinean con las primeras perforaciones (6A, 7A, 12A, 29), con las segundas perforaciones (6B, 7B, 12B, 30), las salidas de oxígeno (3) y las salidas de hidrógeno (4) formando ductos de hidrógeno y oxígeno, por los cuales los gases generados salían del reactor (1) en forma separada, en este caso, hacia los condensadores (15).

Con la configuración anterior, se logró generar por 1 amp 0.07 L/min de hidrógeno y 0.035 L/min de oxígeno y con un grado de pureza de 99.9%.

Ejemplo 2

El sistema del ejemplo 1, se instaló en una cajuela de un vehículo, particularmente la salida de gas seco del condensador adicional (31) se conecta con el motor de combustión interna (23) del vehículo. En este caso, el dispositivo de captación de agua (20) era el escape del vehículo que se conectaba a una fuente de electrolito (19), la cual se conectaba por medio de un mecanismo de bombeo (18) que era una bomba plástica sellada. Adicionalmente, la unidad de cómputo (11) se conectaba con la OBD del vehículo. En este caso, se obtuvo que el vehículo ahorró 60% en combustible, aumentó su potencia en un 16% y redujo la emisión de HC en un 50%, redujo la emisión de CO en 30% y la generación de CO2 se redujo en 32% por kilómetro recorrido.

Ejemplo 3

El sistema del ejemplo 1, se le retiran los cuerpos de separación (8) al sistema de generación de hidrógeno y oxígeno, y se obtuvo un gas Hidroxy HHO que es la mezcla de Hidrógeno y oxígeno, el cual es altamente explosivo. El oxígeno adicional que aporta este gas a un motor de combustión interna de gasolina hace que los sensores propios del vehículo inyecten más combustible para compensar el exceso de oxígeno.

Ejemplo 4

El sistema del ejemplo 1, se modificó el número de elementos de la siguiente manera:

La celda electrolítica apilada que va en el interior del reactor (1) se conforma por un electrodo ánodo (6), un electrodo cátodo (7), diez cuerpos de separación (8), cuatro electrodos neutrales (12), doce separadores (13) y veintiocho elementos de sellado (14). En este ejemplo particular, la unidad de cómputo (11) controló la fuente de energía eléctrica (9) para entregar una corriente de 5 Amperios.

Con la configuración anterior, se logró generar 0.391 L/min de hidrógeno y 0.195 L/min de oxígeno.

Se debe entender que la presente invención no se halla limitada a las modalidades descritas e ilustradas, pues como será evidente para una persona versada en el arte, existen variaciones y modificaciones posibles que no se apartan del espíritu de la invención, definido por las siguientes reivindicaciones.