ES1286168U - Deposito de almacenamiento de hidrogeno comprimido en sistema criogenico - Google Patents

Abstract

Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, caracterizado por que está constituido a partir de un recipiente de almacenamiento primario (1), materializado en un recipiente a presión, capaz de soportar altas presiones y bajas temperaturas, recipiente al que se vincula una cámara de refrigeración por la que se hace circular un fluido refrigerante, habiéndose previsto que exteriormente a este conjunto se disponga una capa de aislamiento térmico (3) que recubre todo el conjunto, con la particularidad de que el recipiente primario (1) incorpora dos o más conexiones tubulares para la entrada y salida del hidrógeno (8) que se almacena en su seno, asociadas a llaves de corte y de regulación de caudal.

Description

DESCRIPCIÓN

Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a un recipiente a presión o depósito, dedicado al almacenamiento comprimido de hidrogeno gas.

El sistema aumenta notablemente la capacidad de almacenamiento, manteniendo el gas comprimido a temperaturas criogénicas.

Para un determinado volumen y presión, con relación al almacenamiento a la temperatura ambiente, se consigue triplicar la masa de hidrógeno almacenada.

Su principal característica es la reducción del volumen de los recipientes para almacenar hidrógeno, o bien el aumento de la capacidad de almacenamiento para un determinado volumen.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Con el aumento del interés por el hidrógeno y su generación con electrolizadores, por medio de las energías alternativas, se presenta la necesidad de almacenamientos en volúmenes grandes, de amplias decenas de metros cúbicos, y a presiones inferiores a las usuales de las botellas. En este tipo de depósitos, en general de acero, se necesita mucho espesor en paredes, por lo que están limitados por las dimensiones, pesos, y posibilidades de transporte por carretera para llevarlos a destino.

El almacenamiento de hidrógeno en estado líquido es el más eficiente en términos de mayor densidad de producto, no obstante, el paso al estado líquido requiere el consumo de mucha energía y, además, es necesario mantenerlo licuado a temperaturas muy bajas. Debido a estos inconvenientes, la opción más común es el almacenamiento del hidrógeno, manteniéndolo comprimido con altas presiones y a temperatura ambiente.

En el sistema de almacenamiento como gas comprimido, debido a las altas presiones y a los espesores de pared que se necesitan, se recurre al almacenamiento en recipientes pequeños. El ejemplo típico son las botellas de unos 50 litros, con al uso individual, o formando bloques de botellas manejables.

Los recipientes de almacenamiento de varias decenas de metros cúbicos están limitados en presión para no tener elevados espesores de pared. Esto implica una baja densidad de producto almacenado.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico de la invención resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en base a una solución sumamente eficaz, aumentando la densidad de almacenamiento y proporcionando por tanto un sistema que aumenta la capacidad de almacenamiento del hidrógeno, para un volumen y presión determinada.

Para ello, y de forma más concreta, la invención consta de un recipiente primario a presión, que está refrigerado por medio de una cámara envolvente, por la que circula un fluido frio.

Todo el conjunto es recubierto con un aislamiento térmico de un material de baja conductividad térmica.

El aislamiento térmico tiene como función que la entrada de calor desde el ambiente sea muy pequeña y también minimizar el consumo de fluido refrigerante.

El aislamiento se puede realizar con muchos tipos de materiales. Usualmente se realizará con un aislamiento equivalente al de un recipiente criogénico, formando una cámara de aislamiento estanca, que se rellena de material aislante, y a la que se le realiza el vacío para aumentar la capacidad de aislamiento térmico.

El recipiente interno tiene las conexiones necesarias para las funciones usuales en esos tipos de almacenamiento: Se dispone de tubuladuras para el llenado, el vaciado, las válvulas de seguridad, los sensores de presión y de temperatura, pudiéndose agrupar varias de esas funciones en una si la operativa de manejo lo permite.

Estas conexiones son conducidas al exterior del conjunto por medio de tuberías con extremos terminados en roscas, o en bridas.

El fluido de refrigeración de referencia es nitrógeno líquido, cuya función es conservar la temperatura interior, compensando la introducción de calor que se produce desde el ambiente a través del material aislante.

La cámara de refrigeración también estará conectada con el exterior por medio de tuberías, para posibilitar la circulación del fluido refrigerante.

El fluido refrigerante procederá de otra instalación, no contemplada en esta invención, con la que puede formar un circuito cerrado, o bien un circuito abierto con consumo continuado de fluido refrigerante.

El objetivo principal de la invención es aumentar la densidad de almacenamiento de hidrógeno para un determinado volumen, o bien disminuir el volumen de almacenamiento, o bien disminuir la presión de almacenamiento para una determinada cantidad de hidrógeno.

A partir de esta estructuración se derivan las siguientes ventajas:

• Aumento de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno, para un recipiente de volumen determinado.

• Disminución de la energía que se tiene que dedicar a la compresión del hidrógeno para almacenarlo.

• Posibilidad de uso del almacenamiento con refrigeración o sin ella, proporciona elasticidad en el almacenamiento, ya que variando la temperatura se puede variar la capacidad del almacenamiento.

• Mayor facilidad de ubicación y transporte que los depósitos de almacenamiento a temperaturas ambientales.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una vista esquemática en perfil y en sección de un depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de la figura reseñada, puede observarse como el depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico participa un recipiente de almacenamiento primario (1), materializado en un recipiente a presión, capaz de soportar altas presiones y bajas temperaturas, en cuyo seno se introduce en hidrógeno en estado gaseoso, recipiente al que se vincula una cámara de refrigeración, que puede materializarse en una envolvente externa primaria estanca (2), la cual puede envolver totalmente al recipiente de almacenamiento, o bien parcialmente, como se muestra en el ejemplo de realización de la figura 1, o bien materializarse en un serpentín de tubos situados en el interior (6) del recipiente primario (1) de almacenamiento del hidrógeno.

Exteriormente a este conjunto se dispone una capa de aislamiento térmico (3) que recubre todo el conjunto.

El aislamiento térmico (3) se puede realizar con material aislante simplemente superpuesto y fijado, o bien por medio de un recipiente envolvente estanco (4), que se rellena con material aislante. La capacidad de aislamiento se puede mejorar realizando el vacío en la cámara estanca que contiene el producto aislante.

Por su parte, en la envolvente externa primaria estanca (2) se define una cámara de refrigeración (5) por cuyo seno está destinado a hacerse circular un fluido refrigerante, incluyendo para ello conexiones tubulares (7) para la entrada y salida de dicho fluido refrigerante. Estas serán al menos dos, si bien podría incluir un mayor número de conexiones por motivos de seguridad.

Estas conexiones estarán igualmente previstas en la variante de realización en la que la cámara de refrigeración se constituye a partir de un serpentín interno al recipiente primario (1).

Dicho fluido refrigerante puede materializarse, por ejemplo, en nitrógeno en estado líquido o gaseoso, si bien podrá materializarse en cualquier otro fluido, con el que se consiga un enfriamiento adecuado.

Igualmente, el recipiente primario (1) incorporará conexiones tubulares para la entrada y salida del hidrógeno (8) que se almacena en su seno. El número de conexiones podrá variar en función de criterios de diseño, utilidad y seguridad.

Adicionalmente incorporará conexiones para válvulas de seguridad y para los instrumentos de medición de presión y temperatura.

El recipiente primario de almacenamiento del hidrógeno puede ser esférico, o bien cilíndrico con los extremos del cilindro tapados por discos, semiesferas, o fondos convexos.

A partir de esta estructuración, el hidrógeno a almacenar, se introduce por alguna de las conexiones tubulares de entrada de hidrógeno (8). Usualmente se introducirá a presión por medios externos de compresión del gas. También se podrá sacar el hidrogeno que se destina a consumo o a trasvase, por medio de alguna de dichas conexiones.

Estas conexiones dispondrán de llaves de corte y de regulación de caudal, para procurar la estanqueidad y para las operaciones de trasvase.

Por su parte, el fluido refrigerante, que será preferentemente nitrógeno en estado líquido se hace fluir a través de la cámara de refrigeración (5), lo que provoca un enfriamiento del hidrógeno almacenado, para conseguir aumentar la densidad del contenido, aumentando con ello el peso de hidrógeno almacenado en el recipiente.

Como se ha dicho con anterioridad, este conjunto está recubierto por una envolvente estanca exterior (4) configurando un espacio que se rellena con una capa de aislamiento térmico (3). A esta cámara de aislamiento se le puede realizar el vacío, para aumentar su capacidad de aislamiento.

De esta forma, mediante este sistema combinado de recipiente a presión y refrigeración, se consigue aumentar la capacidad de almacenamiento del hidrogeno, en fase gas.

Como ejemplo, mediante este sistema, para un volumen y presión fijado la masa de producto almacenado se triplica.

Otro ejemplo es que se puede igualar la densidad de almacenamiento de las botellas a 200 bar, por medio de temperaturas y presiones bajas: Se iguala con almacenamiento a 77 oK y presión de 55 bar.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, caracterizado por que está constituido a partir de un recipiente de almacenamiento primario (1), materializado en un recipiente a presión, capaz de soportar altas presiones y bajas temperaturas, recipiente al que se vincula una cámara de refrigeración por la que se hace circular un fluido refrigerante, habiéndose previsto que exteriormente a este conjunto se disponga una capa de aislamiento térmico (3) que recubre todo el conjunto, con la particularidad de que el recipiente primario (1) incorpora dos o mas conexiones tubulares para la entrada y salida del hidrógeno (8) que se almacena en su seno, asociadas a llaves de corte y de regulación de caudal.

   2- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicación 1-, caracterizado por que la cámara de refrigeración se materializa en una envolvente externa primaria estanca (2) en la que se establece una cámara de refrigeración (5) por cuyo seno se hace circular un fluido refrigerante, incluyendo para ello dos o mas conexiones tubulares (7) para la entrada y salida de dicho fluido refrigerante.

   3- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicación 1-, caracterizado por que la cámara de refrigeración se materializa en un serpentín de tubos situados en el interior (6) del recipiente primario (1) de almacenamiento del hidrógeno por el que se hace circular un fluido refrigerante, incluyendo para ello dos o mas conexiones tubulares (7) para la entrada y salida de dicho fluido refrigerante.

   4- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicación 1-, caracterizado por que incorpora conexiones para válvulas de seguridad y para instrumentos de medición de presión y temperatura.

   5- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicaciones 1- y 2-, caracterizado por que la cámara de refrigeración envuelve parcialmente al recipiente de almacenamiento primario (1).

   6- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicaciones 1- y 2-, caracterizado por que la cámara de refrigeración envuelve totalmente al recipiente de almacenamiento primario (1).

   7- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicación 1-, caracterizado por que el aislamiento térmico (3) se materializa en material aislante superpuesto y fijado al conjunto formado por el recipiente de almacenamiento primario (1) y la cámara de refrigeración.

   8- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicación 1-, caracterizado por que el aislamiento térmico (3) se materializa en un recipiente envolvente estanco (4), que se rellena con material aislante y al que es susceptible de aplicarse vacío.

   9- .- Depósito de almacenamiento de hidrógeno comprimido en sistema criogénico, según reivindicación 1-, caracterizado por que el recipiente primario (1) de almacenamiento del hidrógeno puede ser esférico, o bien cilindrico con los extremos del cilindro tapados por discos, semiesferas, o fondos convexos.