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1. WO2020130771 - DISPOSITIVO GENERADOR DE HIDRÓGENO PARA AHORRO DE COMBUSTIBLE

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DISPOSITIVO GENERADOR DE HIDRÓGENO PARA AHORRO DE

COMBUSTIBLE

cancro TÉCNICO DB LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo técnico de la mecánica, la electrónica, la química, la termodinámica, la transformación de la materia y el uso de energías renovables, ya que aporta un dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible.

MITECEDMITES DI IA IHVKNCIÓH

Ahorrar en combustible siempre ha sido un tema primordial para todos los que conducen un automóvil a diario .

En el mercado comercial se pueden encontrar diferentes ahorradores de combustible, algunos realmente reducen el consumo de combustible mientras que otros no hacen absolutamente nada, queda a cada usuario revisar bien el producto que quieren comprar e instalar en sus automóviles y vehículos.

Un ahorrador de gasolina sería aquel que reduce realmente el consumo de gasolina, reduciendo las emisiones resultantes de la combustión del motor y manteniendo la potencia del mismo.

Después de instalar un ahorrador de gasolina se debe notar que se han logrado recorrer más kilómetros por tanque de gasolina que antes de su instalación.

La relativa popularidad de estos ahorradores de gasolina se debe a la ambigüedad con la que, a menudo, se calcula el consumo de combustible en un automóvil, tan dependiente de las circunstancias particulares de cada vehículo y conductor.

Existen diferentes tipos de ahorradores de gasolina, que ofrecen diversas formas de operación y ahorros significativos en el consumo de combustible, por ejemplo:

Accesorios que modifican ls transmisión: sí que pueden llegar a generar ahorro y elevar el rendimiento del coche . Consisten en una alteración de los accionamientos que dotan al motor de mayor potencia. Aditivos de aceite y combustible: tratan de incrementar la densidad energética del combustible. Sin embargo, pueden producir daños al motor cuando se añaden al cárter.

e Dispositivos evaporadores : remiten a la transformación en vapor de combustible líquido, un proceso que se aplica en los motores.

Dispositivos electrónicos: entre ellos, destacan el circuito que utiliza LEDs y el ionizador electrónico para ahorro de combustible.

e Generadores de Hidrógeno: inyectan hidrógeno a la cámara de combustión mediante la separación de las moléculas de agua.

Lo que refiere a los generadores de hidrógeno, se puede señalar que éste es un elemento químico que, en condiciones normales de presión y temperatura, es un gas incoloro, inodoro, insípido y altamente inflamable, debido a su tendencia a combinarse con el oxígeno para formar agua (H20) . La mayor parte del hidrógeno presente de forma natural en el medio ambiente es en forma de agua. Por tanto, el hidrógeno no se puede considerar una fuente de energía, se trata más bien de un vector energético y es necesario generarlo.

Para producir hidrógeno, los generadores existentes en el mercado utilizan la electricidad de la batería durante la conducción. Una vez obtenido el hidrógeno a partir del agua, éste es inyectado en el motor, donde se mezcla con el combustible existente, sin necesidad de ser almacenado .

Un generador de Hidrógeno se conpone esencialmente de una celda electrolítica que es una celda electroquímica que sufre una reacción cuando se aplica energía eléctrica. Con mayor frecuencia se utiliza para separar compuestos químicos, en un proceso llamado electrólisis; la palabra griega lisis significa romper. Cuando se aflade energía eléctrica al sistema, se aumenta la energía química . Ejemplos importantes de electrólisis son la descomposición del agua en hidrógeno y oxigeno, y la bauxita en aluminio, así como otros productos químicos .

Una celda electrolítica tiene tres componentes : un electrolito y dos electrodos (un cátodo y un ánodo) . El electrolito es por lo general una solución de agua u otros disolventes en el que se disuelven iones. Sales fundidas tales como cloruro de sodio también son electrolitos. Cuando accionamos un voltaje externo aplicándolo a los electrodos, los iones en el electrolito son atraídos a un electrodo con la carga opuesta, la carga de transferencia (también llamados corriente galvánica o redox) dan lugar a reacciones químicas. Sólo con una potencial eléctrico externo (es decir, voltaje) con la polaridad correcta y suficiente magnitud puede una celda electrolítica descomponer un conpuesto químico normalmente estable o inerte en la solución.

Las ventajas que ofrece un generador de Hidrógeno son que su instalación es muy sencilla y no requiere de mantenimiento, mejora el proceso de combustión, reduciendo asi entre un 20-60% el consumo de combustible y la cantidad de gases contaminantes (CO, C02 y NOX) liberados a la atmósfera, alarga la vida del motor, mejora el rendimiento del vehículo, no ensucia el aceite, por lo que llegan menos residuos de carbono al motor y su aplicación puede ser para vehículos de gasolina, diésel y gas licuado del petróleo (GLP) .

Se realizó una búsqueda del estado de la técnica para dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible, donde se encontró que se han desarrollado diferentes dispositivos con ese fin, como se menciona en el documento de patente número US9932891 (B2) , con fecha de publicación del 03 de abril del 2018, que tiene como título "SISTEMA DE MOTOR”, que describe un sistema de motor que se caracteriza por tener un primer dispositivo de electrolización para separar agua en hidrógeno y oxígeno, un motor que funciona con la combustión de un gas mixto del hidrógeno y oxigeno generado por el primer dispositivo de electrolización, una batería para almacenar electricidad, una bobina de refuerzo para aumentar el voltaje de la electricidad almacenada en la batería y suministrar la electricidad de alto voltaje al primer dispositivo de electrolización y los enchufes de encendido del motor, y un alternador para generar electricidad a partir del funcionamiento del motor y el suministro de la electricidad generada a la batería . El sistema del motor se puede accionar simplemente rellenando el agua sin requerir la construcción de bases de recarga o el reemplazo de los tanques .

Otro documento que se encontró es la solicitud de patente número CN107191263 (A) , con fecha de publicación del 22 de septiembre del 2017, que tiene como título "SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON MOTOR DE GAS OXIHIDRÓGENO QUE UTILIZA AGUA COMO COMBUSTIBLE", que menciona una invención que proporciona un sistema de generación de energía con motor de gas oxihidrógeno que utiliza agua como combustible. El sistema de generación de energía del motor de gas oxihidrógeno que utiliza agua como combustible comprende un motor, un generador eléctrico, un generador de hidrógeno, un sistema de control y un centro de distribución, en donde el generador de hidrógeno está conectado con el motor a través de una tubería; el generador eléctrico está conectado con el motor a través de un eje y está conectado eléctricamente con el centro de distribución y el generador de hidrógeno; y el generador de hidrógeno, el motor, el generador eléctrico y el centro de distribución están conectados eléctricamente con el sistema de control. El hidrógeno y el vapor de agua se generan a través del motor por electrólisis del agua, el hidrógeno y el vapor de agua se envían a los cilindros respectivamente, se comprimen mediante pistones y luego se encienden con encendedores electrónicos, y luego se libera energía; el combustible y el producto están casi libres de contaminación, y se mejora la confiabilidad del motor; un cárter está conectado a los pistones por medio de tubos de válvula de una vía, el aceite lubricante está dispuesto en el cárter, la abrasión de los componentes mecánicos se reduce y el valor de mercado es alto.

También se encontró el documento de patente número US7789048 (B2), con fecha de publicación del 07 de septiembre del 2010, que tiene como título "ELECTROLIZADOR ALIMENTADO POR TURBINA DE VAPOR EN UN TUBO DE ESCAPE DEL MOTOR", que habla de un método para proporcionar combustible para motores de vehículos o centrales eléctricas, incluida la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno por electrólisis y catalizar la reformación del vapor de agua por catálisis por chispa. El aparato de acuerdo con la invención incorpora la utilización de una turbina de vapor y paneles solares para proporcionar energía eléctrica adicional para la electrólisis del combustible de agua.

Por último, se encontró el documento de solicitud de patente número EP3191703 (Al) , con fecha de publicación del 19 de julio del 2017, que tiene como titulo "SISTEMA DE REDUCCIÓN DE EMISIONES DE VEHÍCULOS", donde, dicho documento describe un sistema de reducción de emisiones de los niveles de NOx y/o partículas de las emisiones de los motores de combustión. El sistema comprende un depósito de agua de alimentación, una celda electrolítica capaz de convertir agua en hidrógeno, oxígeno y vapor de agua sustancialmente puros. Se proporciona un burbujeador de gas para evitar la acumulación de hidrógeno y para actuar como un supresor de llamas del motor de combustión. El hidrógeno producido por la celda electrolítica se alimenta a través del burbujeador de gas a un motor de combustión interna .

Ninguno de los documentos anteriormente citados muestra evidencia de contar con un generador ultrasónico de baja intensidad y alta frecuencia, lo que permite que, por medio de la vibración, el agua contenida se fraccione y se convierta en vapor de agua, la cual pasa a la celda electrolítica por medio de una conexión. La electrólisis funciona por medio de dicho vapor de agua y no con agua, como lo mencionan los documentos anteriores .

Tampoco describen que, por medio de unas conexiones, el oxigeno generado se envía al depósito de agua, lo que permite que dicha agua permanezca con un pH alcalino, lo que permite facilitar la separación del hidrógeno y oxigeno con un menor esfuerzo y gasto de energía de los electrodos, lo que aumenta su tiempo de vida.

Otra diferencia con los aparatos descritos es que éstos no se pueden conecten al dren del aire acondicionado donde es posible obtener el agua condensada .

OBJETO DE XA INVENCIÓN

Es, por lo tanto, objeto de la presente invención, proporcionar un dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible, que resuelve los problemas anteriormente mencionados .

BREVE DESCRIPCIÓN DE XAS FIGURAS

Los detalles característicos de este novedoso dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, así como una ilustración de aquella, y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes mostradas. Sin embargo, dichas figuras se muestran a manera de ejemplo y no deben de ser consideradas como limitativas para la presente invención .

La figura 1 muestra una vista en perspectiva posterior del dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva izquierda del dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva posterior del dispositivo con un corte longitudinal del depósito de agua del generador de hidrógeno para ahorro de combustible.

La figura 4 muestra una viste en perspectiva frontal con un corte longitudinal de la celda electrolítica del dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva posterior con un corte longitudinal del depósito de agua del dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DR LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión de la invención, a continuación, se enlistan las partes que componen el dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible:

1. Celda electrolítica

2. Anodo

3. Salida de hidrogeno

4. Cátodo

5. Orificio de salida de oxígeno

6. Depósito de agua

7. Generador ultrasónico

8. Manguera de alimentación

9. Orificio de llenado

10. Ducto de Oxígeno

11. Orificio de entrada de oxígeno

12. Orificio de salida de vapor de agua

13. Orificio de entrada de vapor de agua

Con referencia a las figuras, el dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible, está conformado por una celda electrolítica (1) configurada para operar con vapor o micropartículas de agua y electrolitos, lo que permite separar el hidrógeno y el oxígeno de dicho vapor o micropartículas de agua; un ánodo (2) se encuentra instalado en la parte interna de la celda electrolítica (1), dicho ánodo (2) preferentemente es de zinc, y está configurado para realizar la separación de hidrógeno del vapor o micropartículas de agua, el hidrógeno obtenido es canalizado a través de una salida de hidrógeno (3) que se encuentra instalada en la parte superior de la celda electrolítica (1), esta configuración permite introducir el hidrógeno dentro de una cámara de combustión de una máquina de combustión interna por medio de un ducto (no ilustrado) que se coloca en la salida de hidrógeno (3) ; el hidrógeno se mezcla con el combustible con la finalidad de logra mejorar la ignición en la cámara de combustión; el combustible puede ser gasolina, diésel o gas licuado del petróleo.

ün cátodo (4), se encuentra instalado en la parte interna de la celda electrolítica (1), a un costado del ánodo (2), dicho cátodo (4) preferentemente es de cobre, y está configurado para realizar la separación de oxígeno del vapor o micropartículas de agua, el oxígeno obtenido es dirigido a un orificio de salida de oxígeno (5) que está dispuesto en la parte superior de la celda electrolítica (1), preferentemente en el lado opuesto de la salida de hidrógeno (3) , permitiendo dirigir el oxígeno, por medio de un ducto de oxígeno (10), que se conecta a un orificio de entrada de oxígeno (11), dispuesto en la parte baja de un depósito de agua (6) el cual se encuentra unido a una de las paredes de la celda electrolítica (1), donde, el oxígeno es mezclado con agua que se encuentra dentro del depósito de agua (6), esto con la finalidad de mantener un pH alcalino, preferentemente de 7 a 8.5, lo que permite facilitar la separación de hidrógeno y oxígeno del vapor o micropartículas de agua, esto con un menor tiempo y disminuyendo el desgaste del ánodo (2), el cátodo (4) y la celda electrolítica (1), alargando su vida de uso y disminuyendo el mantenimiento que se requiere para su uso.

Un generador ultrasónico (7), se encuentra instalado en el fondo de la parte interna del depósito de agua (6), dicho generador ultrasónico (7) preferentemente es de baja intensidad y de alta frecuencia y tiene, al menos, un piezoeléctrico que permite convertir el agua en micropartículas o vapor de agua por medio de la vibración generada. Una vez generado el vapor o micropartículas de agua se llena el depósito de agua (6) y es forzado a salir por presión a través de un orificio de salida de vapor de agua (12) que está en una pared del depósito de agua (6) en la parte superior.

Una manguera de alimentación (8) se encuentra instalada por medio de uno de sus extremos en el orificio dé salida de vapor de agua (12) y el extremo opuesto se coloca en un orificio de entrada de vapor de agua (13) el cual está dispuesto en el costado inferior de la celda electrolítica (1); dicha manguera de alimentación (8) está configurada para suministrar el vapor o micropartículas de agua generado dentro del depósito de agua (6) por medio del generador ultrasónico (7), a la celda electrolítica (1) para que se haga la electrólisis y separar el oxígeno e hidrogeno.

Un orificio de llenado (9) se encuentra instalado en la parte superior del depósito de agua (6) y está configurado para el suministro de agua ya sea de manera manual y/o conectando una manguera (no ilustrada) proveniente del dren del aire acondicionado y/o la calefacción para suministrar la

condensación al mismo depósito de agua (6) . El orificio de llenado (9) tiene instalado un tapón removible.

Una fuente de poder (no ilustrada) que puede ser una batería y/o un generador, suministra energía eléctrica al ánodo (2) , el cátodo (4) y el generador ultrasónico (7) para su correcto funcionamiento .

Un colector de agua (no ilustrado) se puede conectar del dren del aire acondicionado y/o a la calefacción al orificio de llenado (9), donde, por medio de un sensor de nivel (no ilustrado) instalado dentro del depósito de agua (6) activa una bomba (no ilustrada) dispuesta para el suministro de condensados al depósito de agua (6) de manera automática, cuando el nivel de agua dentro de dicho depósito es bajo.

REALIZACIÓN DE XA INVENCIÓN

Ejemplo·

Los siguientes ejemplos ilustran una manera preferente, de cómo llevar a cabo la realización de la presente invención, por lo que no deben ser considerados como limitativos de la misma .

Ejemplo 1. Proceso de electrólisis del dispositivo generador de hidrógeno para ahorro de combustible.

Con referencia a las figuras antes mencionadas, se retira el tapón del orificio de llenado (9) del depósito de agua (6), para posteriormente llenar de agua dicho depósito, cuando es puesto en marcha la máquina de combustión interna, se activa el generador ultrasónico (7) y por medio de la vibración se fracciona el agua hasta convertirse en micropartículas o vapor de agua, el cual asciende y por la misma presión

generada es conducido a la celda electrolítica (1) por medio de la manguera de alimentación (8) .

El ánodo (2) separa el hidrógeno del vapor o micropartículas de agua y lo canaliza a la cámara de combustión por medio del ducto (no ilustrado) conectado a la salida de hidrógeno (3), haciendo más eficiente el proceso de combustión, lo que permite utilizar menos combustible al momento de hacer la combustión.

El cátodo (4) realiza la separación del oxígeno del vapor o micropartículas de agua para enviarlo al depósito de agua (6) a través del orificio de salida de oxígeno (5) por medio del ducto de oxígeno (10), para posteriormente ser mezclado con el agua que se encuentra en el depósito de agua (6) y mantener la alcalinidad de la misma.

El invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, sin embargo, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.