sábado

Genera tu propio hidrógeno molecular con pocos recursos 1

Hace unos años registré un Modelo de Utilidad que, dado que no sé como llevarlo al mercado próximo, o mercado de toda la vida sin globalización del dispositivo, quiero compartir en este entorno. 

¿Por qué? Porque estoy cansado del interés, y de mi egoísmo. Esta decisión se ampara en una actitud crítica donde el auto sacrificio de la idea me parece lo más razonable. Bien es verdad que desarrollar el artefacto requirió tiempo y dinero, pero eso es el pasado. Y aún estoy vivo. Seguiré insistiendo en más inventos cuando tenga tiempo y dinero para ello. Solo el futuro dirá,

Saludos.


DISPOSITIVO ELECTROLIZADOR DE AGUA , CON ELECTRODOS DE HIERRO PROTEGIDO, ESTIMULADO POR LUZ, Y DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA.



SECTOR DE LA TÉCNICA


El sector de la técnica se encuadra en la disociación de la molécula de agua con recursos sencillos, abundantes, y económicos, y con una alta eficiencia energética gracias a la luz (o a la radiación infrarroja del espectro electromagnético).


ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN


El estado de la técnica, estimulada electromagnéticamente mediante radiación solar, no me aparece en las bases de datos consultadas. He buscado de varias formas y no me consta cosa idéntica. Hay que tener en cuenta que electrolizadores de agua hay múltiples patentados, pero este invento que quiero registrar no puede considerarse una identidad o una copia de los ya patentados, pues va enfocado a conseguir hidrógeno molecular a partir de agua con sosa, como soluto, y con una alta eficiencia energética (del 90% en el mejor de los casos) gracias a la transparencia del contenedor y a la energía que aporta el Sol durante el proceso electrolítico. También existen electrolizadores industriales de agua con potasa para producir hidrógeno molecular, pero no he localizado ninguno con estimulación electromagnética externa y solar (luz) y electrodos de hierro protegido, como es el caso que narro y quiero registrar.


EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN


Este artefacto se apoya en que un proceso energéticamente deficitario, como es la disociación de la molécula de agua en sus moléculas constituyentes (2 H2O + E ---- > 2 H2+ 1 O2), puede mejorarse energéticamente con el aporte de energía solar exterior, dada la especial sensibilidad de la molécula de agua al espectro infrarrojo. Dicho esto, que me parece significativo y explicativo, expreso lo que hace el dispositivo de dos maneras:

1- Incrementa la eficiencia energética de un proceso electrolítico, de agua con sosa, usando radiación electromagnética de origen solar.

2- Se trata de un electrolizador básico, cuyo electrolito es agua con sosa, que está compuesto por materiales accesibles, sencillos, abundantes, y cuya eficiencia energética máxima es del 90%. Al depender de la radiación solar recibida, su eficiencia energética fluctúa entre un 50%, sin radiación externa o de noche, y un 90 % a pleno Sol.

No tengo noticias de electrolizadores transparentes, como es mi caso, que aprovechen la energía solar para incrementar significativamente la eficiencia energética de un proceso que habitualmente ronda el 50%.

Este dispositivo mejora la eficiencia energética de un proceso de disociación molecular muy conocido. Además, lo hace con materiales de bajo coste económico.

El agua es el disolvente del electrolito, o disolución de trabajo, y según su origen necesitará un tratamiento previo u otro. Este artefacto puede usar agua de mar, con un tratamiento previo y sencillo, para evitar su competencia con el agua de consumo humano. Es, digamos, versátil en el caso de un recurso tan importante para los seres vivos. Además, una vez usado el hidrógeno molecular este vuelve al medio en forma de vapor de agua o, si se desea, reciclamos el agua buscando su condensación.

La sosa cáustica (NaOH) es el soluto del electrolito, o el soluto de la disolución de trabajo, que va añadida en un porcentaje del 4% en volumen, independientemente de la humedad que contenga la propia sosa.

El contenedor es un bote de polipropileno incoloro, sin colorantes añadidos, que es transparente a gran parte de la radiación solar, incluyendo el espectro infrarrojo. Además, dadas las características físicas del polipropileno, aguanta muy bien la insolación exterior durante horas.

Los electrodos están constituidos por lana de acero 0000# para mejorar la superficie de contacto de los electrodos con la disolución.

Para disminuir el proceso de oxidación del hierro uso un imán mediador, embutido en polietileno para evitar el cortocircuito, que incrementa la vida de los electrodos de manera muy significativa (asunto publicado en prensa científica). La orientación del imán respecto a la polaridad de los electrodos parece influir en el proceso. De las dos orientaciones posibles he elegido una que es la que me ha dado mejores resultados, y que es la que presento en esta memoria. El norte magnético del imán, que repele el norte de una brújula, va hacia el polo negativo de la fuente de alimentación (o cátodo del proceso electrolítico). El sur magnético del imán, su polo opuesto, va hacia el polo positivo de la fuente de alimentación (o ánodo del proceso electrolítico). La intensidad del campo magnético del imán está muy relacionada con el tamaño de los electrodos de lana de acero, si queremos evitar su rápida oxidación en FeO, FeO3,... y , evidentemente, la finalización del proceso de producción por deterioro rápido de electrodos. A mayor intensidad del campo magnético, mayor tamaño de los electrodos y mayor superficie de contacto de los electrodos con el electrolito. Digamos que se trata de una relación directamente proporcional entre la intensidad del campo magnético, el tamaño de los electrodos, y la superficie de contacto de los electrodos con el medio en que están inmersos. Los imanes son de neodimio (28x5 en este caso, y 28x10 en otros con eficiencias energéticas similares).

Experimentalmente he decidido que el tamaño de cada electrodo sea el especificado en las Figuras 1 y 4. Los electrodos, entiéndase ánodo y cátodo, son idénticos a excepción del color del cable de cobre de 6mm2 que conduce la electricidad hasta la lana de acero 0000#.

La lana de acero, cuya anchura es de 9cm (dada por el fabricante AKRON) y cuya longitud es de 40cm (cortada por un servidor), la enrollo manualmente y con cierta presión para compactarla un poco. Primero la pliego simétricamente a lo largo y después, para disminuir la dimensión más larga, la hago un rollito como si estuviese preparando sushi. Ya enrollada la sujeto con cable de cobre pelado de 6mm2 para que la lana quede prieta y sujeta. La sección del cable elegida busca minimizar pérdidas de energía por efecto Joule. Aunque las tensiones e intensidades en juego son relativamente bajas, el dispositivo trabaja en corriente continua y una sección gruesa minimiza las caídas de tensión durante el proceso y, paralelamente, mejora la entrega de energía a los electrodos.


Los hijos de cobre de 6mm2, de color diferente para cada uno de los electrodos, tienen una longitud de 50cm con una de las puntas pelada y la otra estañada 1 cm. La punta pelada, de 15.5cm, sirve para abrazar la lana de acero y sujetarla. Para la salida de oxigeno e hidrógeno disociados el dispositivo lleva un único tubo de salida que es donde termina la funcionalidad de este aparato que quiero registrar.


BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS


Antes de la presentación gráfica de todos los elementos del dispositivo relato brevemente, y con la mayor concisión posible, qué es lo que expresa cada una de las figuras presentadas, y cada uno de los indicadores de cada figura (número de la figura, y letras en orden alfabético desde la letra a).

Figura 1.1. Alzado del conjunto de electrodos y tapadera en escala 1:2

1a: Hilo color negro de 6mm2 que es el polo – de la fuente de alimentación, con su envoltura aislante.

1b: Hilo color azul de 6 mm2 que es el polo + de la fuente de alimentación, con su envoltura aislante.

1c: Cinta aislante negra de sujeción de cables y cubierta de polietileno del imán.

1d: Hilo pelado y “tonelizado” de 6mm2.

1e: Imán de neodimio, de 28x5, cubierto de polietileno de alta densidad (P.E.H.D) hasta las proximidades de la tapadera.

1 f: Rejilla de fibra de vidrio (mosquitera) para evitar cortocircuitos.

1 g: Lana de acero 0000#

1h: Tapadera del bote de polipropileno (P.P)

1k: Lana de acero 0000#

1m: Tapón de salida de gases.

1ñ: Rejilla de fibra de vidrio (mosquitera) para evitar cortocircuitos.

1p: Hilo pelado y “tonelizado”de 6 mm2.

Figura 1.2. Planta del conjunto de electrodos y tapadera en escala 1:2.

1h: Tapadera del bote de polipropileno (P.P)

1m: Tapón de salida de gases.

1r: Orificio del tapón de salida de gases.

1y: Agujeros para el paso de los cables a través de la tapadera del bote de polipropileno.

Figura 2. Detalles de los cables trenzados de cobre de 6mm2 de los electrodos. Dibujados en escala 1:2. Longitud total =50cm. Punta pelada y estañada de 1cm para conexión a ficha de empalme. Punta pelada de 15.5cm para abarcar su electrodo de lana de acero.

2 a: Puntas peladas,”tonelizadas”, y estañadas para conectar los electrodos a la fuente de alimentación (F.A.)

2 b: Cable con su aislante de color negro de cobre trenzado, de 6mm2, que uso como parte del electrodo negativo de la F.A.; o - .

2 c: Punta pelada y “tonelizada” para rodear, en este caso, la lana de acero del electrodo negativo en sí.

2 d: Cable con su aislante de color azul de cobre trenzado, de 6mm2, que uso como parte del electrodo positivo de la F.A.; o +.

Figuras 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5 Detalles del imán de neodimio (28x5) de los electrodos. Va embutido en plástico de polietileno de alta densidad para preservar la superficie metálica del imán de la electrolisis, para evitar que el imán cortocircuite la fuente de alimentación, y para alejar un poco los electrodos de presumibles hilos de lana de acero que puedan cortocircuitar la fuente de alimentación.

Figura 3.1: Perfil y alzado del imán neodimio 28x5 en escala 1:1.

Figura 3.2: Bolsa verde de polietileno de alta densidad. (P.E.H.D). Dibujo sin escala.

Figura 3.3: Introducción del imán en la bolsa de plástico. Dibujo sin escala.

Figura 3.4: Girado de la bolsa, con el imán dentro, y precintado desde el punto A hasta el punto B con cinta aislante negra para preservar el imán del proceso electrolítico. Dibujo sin escala.

Figura 3.5: Alzado de la bolsa de plástico con el imán embutido. Dibujo realizado en escala 1:1.

3 e: Bolsa de plástico trenzada y precintada con cinta aislante negra desde el punto A hasta el punto B.

3 f: Imán embutido en bolsa de plástico de P.E.H.D.

Figuras 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 y 4.6 Detalles del montaje de un electrodo de los electrodos .Plegado de la lana de acero 0000# y sujeción con el cable trenzado y pelado de cobre de 6 mm2.

Figura 4.1: Paso uno del montaje. Planta de la lana de acero en escala 1:6.

Figura 4.2: Paso dos del montaje. Planta de la lana de acero en escala 1:6. Doblado longitudinal de la lana de acero por la mitad de su anchura, o dimensión menor del dibujo.

Figura 4.3: Paso tres del montaje. Planta de la lana de acero en escala 1:6. Aspecto tras el primer pliegue o doblez.

Figura 4.4: Paso cuatro del montaje. Paso final. Perfil del electrodo construido. Dibujo en escala 1:1. Enrollo en espiral la lana de acero y la sujeto con el cable de cobre pelado y “tonelizado”.

Figura 4.5: Perfil del electrodo construido y terminado en escala 1:1.

Figura 4.6: Alzado del electrodo construido y terminado en escala 1:1.

Figuras 5.1 y 5.2 : Detalles de la rejilla de fibra de vidrio de los electrodos, con celda interior de 1 mm x 1 mm (mosquitera), para evitar el cortocircuito de la fuente de alimentación a causa de hilos de lana de acero, y para evitar cortocircuito por perforación del P.E. que protege al imán. Los hilos de lana de acero tienden a salir desde los electrodos unos cuantos milímetros que, si no se toman las medidas necesarias, interrumpen el proceso electrolítico al cortocircuitar la fuente de alimentación.

Figura 5.1: Perfil de la rejilla de fibra de vidrio en escala 1:1.

Figura 5.2: Alzado de la rejilla de fibra de vidrio en escala 1:1.

Figuras 6.1, 6.2 y 6.3 Más detalles de la configuración del conjunto de electrodos: imán, lanas de acero plegadas (electrodo junto al hilo de cobre pelado), rejillas de fibra de vidrio e hilos de cobre. Figuras dibujadas en escala 1:2.

Figura 6.1: Perfil del conjunto de electrodos, solo se ve uno de ellos.

6 e: Perfil de la rejilla de fibra de vidrio con celda interior de 1mm x 1mm.

Figura 6.2: Alzado del conjunto de electrodos.

6 a: Cables de cobre de 6 mm2 sin pelar, o con su aislante, que van hacia la tapadera de polipropileno.

6 b: Lana de acero 0000# liada sobre sí misma y sujeta por cable de cobre pelado (un electrodo de los dos). Los dos electrodos son físicamente iguales. Solo cambia el color del cable y su posición respecto al imán.

6 h: Bolsa de plástico, de P.E.H.D., trenzada y sujeta con cinta aislante para preservar el imán del electrolito y aislar los electrodos próximos. Los cables, con su aislante, van sujetos al plástico trenzado.

6 i: Cinta aislante negra de fijación. Une los cables sin pelar con el plástico trenzado que viene del imán.

Figura 6.3: Planta del conjunto de electrodos.

6 c: Hilo de cobre pelado de 6 mm2, y “tonelizado”, que va a un polo de la fuente de alimentación.

6 d: Imán, protegido con plástico, entre las rejillas y los electrodos del conjunto de electrodos en sí.

6 e: Rejillas de fibra de vidrio con celda interior de 1mm x 1mm.

6 f: Hilo de cobre pelado de 6 mm2, y “tonelizado”, que va al otro polo de la fuente de alimentación.

6 g: Lana de acero 0000# liada sobre sí misma y sujeta por el hilo de cobre.

6 k: Lana de acero 0000# liada sobre sí misma y sujeta por el hilo de cobre.

Figuras 7.1 y 7.2: Dos vistas de la tapa del bote cilíndrico de polipropileno, con una capacidad de 4600cc. , tapón de salida de gases de P.E. de alta densidad, y tubo de salida de gases. Ambas figuras dibujadas en escala 1:2.

Figura 7.1: Alzado de la tapadera del bote, del tapón de salida de gases, y del tubo de salida de gases.

7 a: Tubo de salida de gases transparente “ARINCRISTAL” 8x11.

7 b: Brida para sujeción del tubo al tapón de salida de gases.

7 d: Tapón de salida de gases.

7 e: Fieltro amarillo para minimizar pérdidas por evaporación.

Figura 7.2: Planta de la tapadera del bote, del tapón de salida de gases, y del tubo de salida de gases.

7 c: Taladros pasa hilos en la tapadera de polipropileno, tapadera que pertenece a su bote o contenedor que es del mismo material plástico.

Figuras 8.1, 8.2 y 8.3: Detalles de la tapadera del bote cilíndrico de 4600cc, posición de electrodos tras el paso de los cables a través de la tapadera, y salida de gases. Figuras dibujadas en escala 1:3.

Figura 8.1: Perfil del conjunto de electrodos con los cables atravesando la tapadera.

Figura 8.2: Alzado del conjunto de electrodos con los cables atravesando la tapadera de polipropileno.

Figura 8.3: Planta del conjunto de electrodos con los cables atravesando la tapadera (los electrodos no están dibujados).

Figuras 9.1 y 9.2: Detalles del tapón de P.E. para la salida de gases junto a la cabeza de su bote de procedencia para la construcción de la salida de gases del artefacto, junto al tubo que sale desde el tapón hacia el exterior. Figuras dibujadas en escala 1:1.

Figura 9.1: Alzado con detalles del tapón de P.E. para la salida de gases junto a la cabeza de su bote de procedencia para la construcción de la salida de gases del artefacto, junto al tubo que sale desde el tapón hacia el exterior.

9 a: Tubo transparente “ARINCRISTAL” DE 8X11.

9 b: Corte transversal del tapón del bote salsera.

9 c: Parte del bote salsera cortado transversalmente 4mm después de la rosca. Entre esta parte y el tapón va teflón.

9 g: Brida de sujeción.

9 f: Tapadera transparente, de polipropileno, del bote contenedor del electrolito. La capacidad total del bote, que también es de polipropileno (un tipo de plástico), es de 4600 cc.

Figura 9.2: Planta con detalles del tapón de P.E. para la salida de gases junto a la cabeza de su bote de procedencia para la construcción de la salida de gases del artefacto, junto al tubo que sale desde el tapón hacia el exterior.

9 d: Agujeros en la tapadera por donde van a pasar los cables que vienen de los electrodos.

9 e: Vista del tapón del bote salsera.

9 f: Tapadera transparente del bote contenedor del electrolito. La capacidad del bote contenedor es de 4600 cc.


No presento figura del contenedor del electrolito, o bote de polipropileno tan transparente como su tapadera y del mismo material plástico, porque puede ser cualquier bote de polipropileno, de 4600 cc o capacidad próxima o semejante, cuya tapadera cumpla las dimensiones aproximadas y dibujadas en las múltiples figuras presentadas en esta memoria.


REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN


- Instrumentación y aparatos utilizados:

Un cronometro XL-010 de la marca AnyTime.

Dos básculas de cocina con peso máximo de 5Kg y división, o máxima resolución, de 1 gramo. Peso cocina digital GERIMPORT, y Kitchen scale digital JASM SCALES Ref 1182561 (EUROXNTY).

Tijeras, cinta aislante negra, bridas de Poliamida 6.6, alicates de corte, linterna de leds, destornilladores de pala para fichas eléctricas de empalme, lupa, agitadores, fichas de empalme eléctricas, mesa de pruebas, guantes de vinilo, gafas de protección, embudos de varios tamaños, pinzas de plástico de varios tamaños, bolígrafo multicolores.

Juego de cucharas volumétricas de 1ml, 5ml, 15ml, y 100 ml, IKEA

Un bote salsera traslucido de 1000cc de P.E.H.D. (o A.D. -alta densidad-) para la salida de gases. USEPLASTICOS Ref.1352

Un bote contenedor de polipropileno (PP), o envase de plástico de 4600cc, marca BONELA.

Tres metros de cable trenzado de cobre de 6mm2, normalizado para el interior de viviendas. Con estos tres metros construyo dos patas de metro y medio de color diferente, para diferenciar los dos polos, y dentro de cada una de esas longitudes de pata están incluíos los 50cm que requiere cada electrodo de tal forma que la distancia máxima entre la fuente de alimentación y cada electrodo es de un metro y medio.

Agua.

Lana de acero 0000# marca AKRON .

Sosa cáustica en perlas, o hidróxido de sodio, marca DIRNA.

Fuente de alimentación de cc DC Power Supply , Silver Electronics EP-603, 0-30V,2.5 A. con amperímetro y voltímetro insertados en el propio aparato.

Polímetro Test Mate 810 usado como amperímetro de corriente alterna.

Polímetro DT-830B usado como voltímetro de corriente alterna.

Dos polímetros DT-830B usados como voltímetros de corriente continua en dos puntos del cable trenzado de 6mm2 (puntos 1 y 2 expresados en la metodología utilizada)

Lector láser de temperatura a distancia YH 64. Infrared thermometer Range :-32 a 375 ºC . D:s=12:1. Output láser <1mW Wave lenght (longitud de onda ) 630-670 mm. Para conocer la evolución de la temperatura en el tiempo y en varios puntos concretos durante el proceso electrolítico.

Cámara de fotos Fujifilm L55 con macro para registrar detalles concretos en los múltiples ensayos hasta llegar a la configuración que quiero registrar mediante esta memoria descriptiva.

Reloj digital de cuarzo para conocer la hora de recogida de datos in situ.

Hoja de protocolo de recogida de datos, en formato A4.

Hoja de protocolo de recogida de pesos, en formato A4.

Varios metros de tubo ARINCRISTAL 8X11para la salida final de los gases producidos.

Pesa de 100 gr, de una balanza, para usar como referencia, y minimizar errores durante los diferentes procesos de pesada antes y después de los procesos electrolíticos.

Imán de neodimio WOLFPACK 28X10 (Ref. 05411150); o 28x5. He usado los dos tamaños con resultados semejantes.


-Metodología utilizada:

Mediante una hoja protocolo de recogida de pesos peso dos artefactos: un dispositivo funcional, que va a recibir la corriente desde la fuente de alimentación, y otro dispositivo de control, que no va a recibir corriente y que, estando a la vera del otro durante todo el proceso de producción, me va a servir para conocer las pérdidas de masa no relacionadas con el proceso electrolítico.

El protocolo de pesadas implica al principio:

- Siete pesadas del dispositivo funcional al principio y en cada una de las dos básculas. El peso medio de las siete pesadas en cada báscula dará un valor. La media aritmética de esos dos valores será el peso de inicio del dispositivo funcional.

- Siete pesadas del dispositivo control al principio y en cada una de las dos básculas. El peso medio de las siete pesadas en cada báscula dará un valor. La media aritmética de esos dos valores será el peso de inicio del dispositivo de control.

- Intercalo varias pesadas de una pesa de 100 gr. (de las usadas en balanzas) para comprobar que las básculas están funcionando correctamente.

El protocolo de pesadas implica al final de la producción:

- Siete pesadas del dispositivo funcional al final del proceso de producción y en cada una de las dos básculas. El peso medio de las siete pesadas en cada báscula dará un valor. La media aritmética de esos dos valores será el peso final del dispositivo funcional.

- Siete pesadas del dispositivo control al final del proceso de producción y en cada una de las dos básculas. El peso medio de las siete pesadas en cada báscula dará un valor. La media aritmética de esos dos valores será el peso final del dispositivo de control.

-Intercalo varias pesadas de una pesa de 100 gr. (de las usadas en balanzas) para comprobar que las básculas están funcionando correctamente.

Entonces:

Trabajando con estos datos deduzco la masa disociada mínima, por ejemplo T, durante el proceso de producción. La llamo mínima porqué habrá algo de oxidación de electrodos, y dicha oxidación habrá implicado a parte del oxigeno que no ha salido al exterior. Así pues, existe una masa disociada máxima que incluye una parte del oxigeno disociado que se ha combinado con el hierro de los electrodos e, incluso aunque mucho menos, con el cobre que sujeta a los electrodos de hierro. También se sobreentiende que el valor tras la pesada, al tratarse de una báscula digital, es la masa del objeto pesado. La pesa de 100 gramos hace honor a tal consideración. Sí es verdad que durante las pesadas tengo el error de la resolución de las básculas, que es de 1 gramo.

Para concretar el procedimiento de cálculo indicar que la masa disociada mínima (variable T ya comentada) la obtengo así:

- Primero, calculo la masa media perdida desde el dispositivo control. Resto a la masa media inicial, la masa media final. Entiéndase P como masa perdida.

- Segundo, calculo la masa media disociada desde el dispositivo funcional. Resto a la masa media inicial, la masa media final. Entiéndase D como masa disociada.

- Tercero, calculo la masa disociada mínima T restando a la masa media disociada la masa media perdida. Entonces: T = (D-P) gramos.

Mediante una hoja de protocolo de recogida de datos registro los valores de diferentes variables durante todo el proceso de producción del gas H2 y del gas O2 mezclados. Sitúo los dos aparatos juntos a un metro y veinte centímetros del suelo, en exterior, y orientados hacia el sur para que los dispositivos, control y funcional, reciban la máxima luz posible durante todo el día. Los datos que ofrezco en las páginas siguientes surgen del ensayo 170, aunque he conseguido resultados semejantes en más ocasiones. Es por esto que surge este documento y la solicitud de cierta protección sobre la autoría de este invento.

Alimento el dispositivo funcional con una fuente de alimentación de corriente continua, especificada en “Instrumentación y aparatos utilizados”, que a parte de su voltímetro y amperímetro incorporados lleva conectados dos polímetros, con función de voltímetro, al principio de la salida de la fuente de alimentación (punto 1 para próximas menciones) e inmediatamente antes de los cables trenzados de cobre de los electrodos (punto 2 para próximas menciones). Estos voltímetros que van conectados en distintos puntos de la línea de alimentación evidencian caída de tensión por efecto Joule y ayudan a ir conociendo la energía que estoy entregando al aparato y al proceso. Evidentemente, explicaré en breve como calculo la energía media aportada y, también, la energía que puede desarrollar el hidrógeno generado o disociado.

Tras el inicio de la alimentación apunto la hora de inicio, busco el menor amperaje posible que sea coherente con una disociación visible macroscópicamente (que se vea cierto burbujeo entre los electrodos del equipo funcional, vamos; y que en mi caso es una intensidad de 1 Amperio). A continuación recojo los valores de unas variables iniciales y de unas variables redundantes que iré tomando durante todo el tiempo de producción.

La fuente de alimentación, cuando ajusto el amperaje, modifica el voltaje entregado que va a ir fluctuando durante el proceso alrededor de los 2.05 +- 0.10 Voltios en el punto dos, y que en los electrodos debe suponer una tensión estimada de 1.95 +- 0.10 Voltios, en base a la caída de tensión observada entre los puntos 1 y 2.

Busco el menor aporte de energía posible durante el proceso para que sea la radiación exterior del sol la que aporte la energía extra. En múltiples ensayos subía amperaje y tensión y lo que conseguía, básicamente, era calentar el agua y bajar drásticamente la eficiencia energética del proceso que pasaba a rondar el 30%. Resumiendo, aplicar más energía directa, a través de mi sistema de alimentación eléctrico, supone una pérdida de eficiencia energética del proceso de producción.

Realizado el ajuste del amperaje inicial, a 1 Amperio, las variaciones de tensión vendrán después. Cuando el aparato está siendo irradiado por el Sol la tensión que suministra la fuente de alimentación baja a 1.96 Voltios cc, de hecho es la tensión más baja que recojo en el punto 2, y el burbujeo se mantiene. También, evidentemente, sube la temperatura del electrolito y del aparato.

Iniciado el proceso, la electrolisis la alargo todo lo posible en el tiempo para:

- minimizar errores relacionados con la pérdida de masa y las tolerancias o resoluciones de mis básculas que, en ambos casos, son de 1 gramo (o técnicamente +- 1 gramo). Una electrolisis más larga supone una mayor disociación de masa para un mismo error de medida de mis instrumentos de medida (V.L.R).

- promediar mejor la energía entregada desde la fuente de alimentación con Sol y sin él.

- conocer la estabilidad del aparato y su funcionamiento en el tiempo.

- saber temperaturas alcanzadas y estabilidades dimensionales, o no, de los materiales utilizados.

- conocer mejor las pérdidas por evaporación y condensación. El contenedor, por ejemplo, de llevar film con cinta aislante arriba durante los primeros ensayos pasó a ser un bote de polipropileno con tapa. Este cambio, por ejemplo, bajó mucho las pérdidas por evaporación y condensación. Durante algunos ensayos de 8 horas en interior, con el bote con tapa, apenas detectaba perdidas por estos conceptos en el dispositivo de control. Alargar el tiempo del ensayo implicó datos más concretos sobre las pérdidas expresadas.

La hoja de protocolo de ensayos lleva información inicial e información redundante.

La información inicial indica las siguientes variables: número de ensayo, fecha de inicio, hora de inicio, información sobre los electrodos en uso, cantidad de disolvente en litros (normalmente agua de grifo pero puede ser agua para planchas -destilada-o de mar -requiere tratamiento previo-), cantidad de soluto en ml -mililitros- o de sosa (NaOH) en perlas, temperatura y humedad relativa del ambiente, consideraciones en el ensayo, u otros datos de interés para el ensayo en curso.

La información redundante indica las siguientes variables que se repiten cada cierto tiempo durante todo el proceso de producción: hora de toma de datos, amperaje de la fuente de alimentación, tensiones en los dos voltímetros (situados el punto 1 y en el punto 2) que alimentan los electrodos, temperatura ambiente cerca de la fuente de alimentación (que suele estar a la sombra para su supervivencia), humedad relativa cerca de la fuente de alimentación, temperatura en un punto del dispositivo funcional tomada con el lector láser YH 64 especificado en “Instrumentación y aparatos utilizados”, temperatura en un punto del dispositivo control tomada con el mismo lector láser YH64, situación del dispositivo funcional respecto al Sol (ausencia de Sol directo: tarde, noche o sombra ; o Sol directo: sol), estimaciones subjetivas de burbujeo, espuma y su altura -si hay-, presencia de oxidación férrica (rojo), ferrosa (gris), o del cobre que rodea los electrodos de lana de acero (azul-verdoso).


-Cálculos de eficiencia energética del proceso de producción:

Ciñéndome al ensayo 170, que es el que define esta memoria, expreso a continuación como realizo los cálculos correspondientes.

En primera instancia calculo la masa disociada mínima de H2 y O2 (gas de Braum), entiéndase T, por el equipo funcional durante sus 89 horas de funcionamiento. Desde la masa disociada mínima T deduzco la masa disociada mínima de H2 (Y).

T= (D-P); T= 46.5 - 7.43= 39.07 gramos.

Dado que el peso molecular de la molécula de agua (H2O) se debe fundamentalmente al peso atómico del Oxigeno, pues el peso atómico del hidrógeno es muy pequeño, se deduce que el hidrógeno molecular (H2) constituye solo el 11 por ciento de la masa de la molécula de agua. Entonces, la masa de H2 disociada es el 11 % de T, ó lo que es lo mismo (T x 11)/100 = Y. Entonces la masa disociada mínima de H2 (Y) es de: 4.30 gramos

A continuación calculo la energía eléctrica gastada en Julios durante todo el tiempo de producción, y lo hago de la siguiente manera:

Egastada = Potencia media consumida x número de horas x 3600 (número de segundos que tiene una hora). Entonces Egastada = (2.0692 V x 1 A) x 89 horas x 3600 s. (a sabiendas de que la tensión promedio en los electrodos es inferior a 2.0692 V , pero este dato sería deducido antes que observado). Entonces, en base a los datos obtenidos, la E gastada en el ensayo 170, considerando los valores de tensión media observada en el punto dos, ha sido de 662971.68 Julios.

Ahora calculo la energía que se puede producir en base al poder calorífico del Hidrógeno molecular disociado. Como dicha molécula posee dos valores teóricos de poder calorífico, que tiene que ver con el tipo de reacción exotérmica en que puede participar desde diferentes condiciones de inicio, me dedico a realizar cálculos máximos, mínimos, y promedio, en base al poder calorífico superior del H2 (PCS), en base al poder calorífico inferior del H2 (PCI), y considerando un promedio entre los dos. Entonces, desde esta visión:

La Energía inferior que puede generar el H2 producido será, (en el ensayo 170 que estoy utilizando como ejemplo): 4.3x120x1000= 516000 Julios.

La Energía superior que puede generar el H2 producido será, (en el ensayo 170 que estoy utilizando como ejemplo): 4.3x140x1000= 602000 Julios.

La Energía promedio que puede generar el H2 producido será, en el ensayo 170 que estoy utilizando como ejemplo, la media aritmética de las dos energías anteriores: 559000 Julios.

Resumiendo en porcentajes energéticos, que ofrecen una perspectiva más descriptiva, este dispositivo funcional tiene una eficiencia energética superior del: 90.8 %; una eficiencia energética inferior del: 77.8 %; y una eficiencia energética promedio del: 84.3%

Estos datos son importantes al constituir una de las especificaciones del diseño que estoy en proceso de registrar. El total de ensayos, que me han llevado a este dispositivo, ha sido de 170, repartidos a lo largo de varios años. La mayoría de los ensayos fueron en el lavadero de mi piso con extractores de seguridad después de hacer un curso de 150 horas con SEAS (Procesos de Hidrógeno y Pilas de combustible). Evidentemente, tuve un trabajo de prácticas para el curso de SEAS durante el año 2015, sobre el asunto de la electrolisis de agua. Este curso, y las prácticas realizadas en mi lavadero, me dieron orientaciones sobre el diseño y sobre los procedimientos de seguridad.

Los ensayos más eficientes han ido llegando progresivamente. Los más vistosos comenzaron con la estimulación de una lámpara de infrarrojos de 150W en mi lavadero de Sevilla y, a partir de ahí, viendo la significativa mejora de los resultados energéticos (desestimando la energía gastada por la lámpara infrarroja), prescindí de la lámpara, dejé el lavadero cerrado de mi piso, y apunté hacia el Sol. Comencé a realizar ensayos en exterior en Aracena (Huelva), lugar donde disponía, en primera instancia, de una terraza y, después, de un patio orientado hacia el sur en la casa de uno de mis hermanos.

Este dispositivo también es un generador de hidrógeno de bajo coste, y alta eficiencia energética, con una capacidad de producción pequeña. Pretendo, en la mayor brevedad posible, mejorar la capacidad de producción con nuevos dispositivos basados en estas mismas ideas junto a otras nuevas.


-Posibles aplicaciones industriales:

Producción de gas de Braum, y por defecto de Hidrogeno molecular, con recursos básicos para usarlo como fuente de energía de bajo coste y acceso abundante, casi universal. Mejorar el acceso a la energía para los ciudadanos. Este primer modelo de utilidad, en primera instancia, tiene una capacidad de producción pequeña que puede incrementarse, sí se desea, aumentando el número de dispositivos. Trabajando con sus salidas de gases, antes que compartiendo el electrolito, solo habrá que multiplicar las producciones y canalizar correctamente los gases hacia un depósito homologado.

El tamaño del dispositivo, básicamente dado por el bote de polipropileno o envase de 4600cc, puede disminuirse pero esa configuración hacia abajo generará espuma, y esa espuma dificultará el funcionamiento del diseño expresado, siquiera en base a mi experiencia. Evidentemente este asunto no es un absoluto.



REIVINDICACIONES


1. ELECTROLIZADOR DE AGUA CON ELECTRODOS DE HIERRO PROTEGIDO, ESTIMULADO POR LUZ, Y DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA que constituye un dispositivo formado por nueve piezas básicas (1a,1b,1h,1m,1e,1g,1k,1f , y 1ñ ) unidas entre sí. Los cables con su aislante (1a) y (1b) son los polos positivo y negativo de la fuente de alimentación. Ambos transmiten la corriente continua hasta los mismos cables pelados en un tramo de sí mismos (1p, que es la parte pelada del cable 1a) y (1d, que es la parte pelada del cable 1b) que a su vez transmiten la corriente hasta los electrodos de lana de acero (1g) y (1k) que serán los principales actores del proceso electrolítico. Entre los electrodos (1g) y (1k) aparecen: el elemento rejilla (1f y 1ñ) en dos ocasiones, una por cada electrodo, y el imán de neodimio (1e) que está embutido en polietileno de alta densidad. Así mismo los cables con su aislante (1a) y (1b) pasan por los agujeros (1y) de la tapadera del bote contenedor (1h) que es necesariamente transparente al espectro infrarrojo. Además la tapadera (1h) permite la salida de los gases por un orificio (1r) del tapón de salida (1m). Antes de colocar las piezas básicas dentro del bote contenedor, llenamos este con el electrolito hasta que, una vez colocada la tapadera, queden inundados completamente los electrodos (1g) y (1k) por el electrolito.

2. ELECTROLIZADOR DE AGUA CON ELECTRODOS DE HIERRO PROTEGIDO, ESTIMULADO POR LUZ Y DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA, según la reivindicación 1, caracterizado porque el material de la tapadera (1h), y del bote contenedor de 4600cc que forma pareja con esta tapadera, son del material plástico conocido como polipropileno.


Posdata:Los dibujos y fotos los subiré en próximas entradas. Ahora mismo no los tengo accesibles. Disculpen.

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