CA1058696A - Pile a combustible perfectionnee - Google Patents
Pile a combustible perfectionneeInfo
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- CA1058696A CA1058696A CA236,947A CA236947A CA1058696A CA 1058696 A CA1058696 A CA 1058696A CA 236947 A CA236947 A CA 236947A CA 1058696 A CA1058696 A CA 1058696A
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Abstract
Pile à combustible perfectionnée, comportant un bloc de pile pourvu d'orifices appropriés permettant l'introduction et l'évacuation d'un combustible, d'un comburant et d'un électrolyte qui, pendant le fonctionnement de la pile, circulent dans des compartiments adjacents appropriés du bloc de pile, délimités par des électrodes, l'électrolyte étant délivré par un circuit d'alimentation connecté au bloc, qui comprend au moins un réservoir d'électrolyte ayant un orifice d'entrée qui communique avec l'orifice d'évacuation de l'électrolyte ayant traversé le bloc de pile et un orifice de sortie qui communique avec l'orifice d'introduction de l'électrolyte dans le bloc de pile par l'intermédiaire d'une pompe de mise en pression ayant un orifice d'admission et un orifice de refoulement. La pile comporte également des circuits de récupération de l'électrolyte infiltre dans les compartiments du bloc de pile qui pendant le fonctionnement de la pile ne sont pas alimentés en électrolyte, ces circuits étant en communication avec le circuit d'alimentation du bloc de pile en électrolyte. La pile est caractérisée en ce qu'elle comporte un organe adapté à créer une perte de charge de valeur déterminée dans la portion de circuit d'alimentation en électrolyte comprise entre le réservoir et la pompe, en ce que le réservoir et la pompe sont maintenus l'un par rapport à l'autre, dans une position pour laquelle l'orifice de sortie du réservoir est situé à un niveau supérieur à celui de l'orifice d'admission de la pompe et en ce que les circuits de récupération sont connectés à l'orifice d'admission de la pompe,
Description
~058696 La presente invention se rapporte a une pile à
combustible perfectionnee.
De façon générale, l'invention concerne une dispo-sition particulière des élements con~tituant une pile a combustible. Cette disposition permet de reduire le nombre des accessoires de la pile et d'obtenir une diminution de son poids et de son encombrement.
Plus particulièrement, l'invention propose une pile à combustible dans laquelle la recuperation et la recirculation des fuites d'electrolyte sont facilitées et obtenues directement par les accessoires équipant le circuit d'alimentation de la pile en électrolyte.
Selon la presente invention, il est prévu une pile à combustible perfectionnée,comportant un bloc de pile pourvu d'orifices appropries permettant l'introduction et l'évacuation d'un combustible, d'un comburant et d'un electrolyte qui, pendant le fonctionnement de la pile, circulent dans des compartiments adjacents appropries du bloc de pile, delimites par des electrodes, l'electrolyte etant delivr~ par un circuit d'alimentation connecte au bloc, qui comprend au moins un reser~
voir d'électrolyte ayant un orifice d'entree qui communique avec l'ori~ice d'évacuation de l'électrolyte ayant traversé le bloc de pile et un orifice de sortie qui communique avec l'orifice d'introduction de l'~lectrolyte dans le bloc de pile par l'lnterm~diaire d'une pompe de mise en pression ayant un orifice d'admis~lon et un orifice de refoulement, cette pile comportant ~alement des circuits de récupération de l'électrolyte infiltr~
dans les compartiments du b-loc de pile qui pendant le fonction-nement de la pile ne sont pas alimentes en electrolyte, ces circuits etant en communication avec le circuit d'alimentation du bloc de pile en electrolyte. La pile est caracterisee en ce ~`
qu'elle comporte un organe adapté à créer une perte de charge de valeur déterminée dans la p~rtion de circuit d'alimentation en électrolyte comprise entre le réservoir et la pompe, en ce que le réservoir et la pompe sont maintenus, l'un par rapport à l'autre, dans une position pour laquelle l'orifice de sortie du reservoir est situe à un niveau superieur a celui de l'orifice d'admission de la pompe et en ce que les circuits de récupération sont connectés à l'orifice d'admission de la pompe.
L'invention pourra 8tre bien comprise et ses avan-tages apparaltront a la lecture de la description qui suit, il-lustrée par les figures annexées dans lesquelles:
- La figure 1 represente schématiquement une pile `, -à combustible selon llart anterieur, - La figure 2 illustre un premier mode de reali-sation de l'invention, et - La figure 3 représente le mode prefere de reali-sation de l'invention.
Sur les differentes figures les mêmes references ont ete utilisees pour designer les mêmes elements.
Sur la ~igure 1 qui represente schematiquement une pile ~ combustible selon l'art anterieur, la reference 1 desi~ne un bloc de pile dans lequel des ~lectrodes delimitent par exemple -des compartimentæ devant contenir du combustible,des compartiments recevant du comburant et des compartiments alimentes en electro-ly~e, Les circuits d'alimentation du bloc de pile 1 en com~ustible et en comburant ne sont pas representes.
Le circuit d'alimentation du bloc de pile 1 en electrolyte est dessine en traits continus. Il comporte un r~servoir d'electrolyte 2, dont l~ori~ice de s~xtle est relie a -~
l'orifice d'entree d'une pompe 4 par une canalisation 3. Une canalisation 5 fait communiquer l~orifice de sortie de la pompe 4 avec ~
- la -l'orifice d'entrée du bloc de pile 1. L'orifice de sortie du bloc de pile 1 est relié par la canalisation 6-6a à l'orifice d'entrée du réservoir d'électrolyte 2, ~ travers un échangeur de chaleur 7.
La circulation de l'électrolyte dans ce circuit d'alimentation est assurée par la pompe 4. Après avoir traversé
le bloc de pile, l'électrolyte est refroidl dans l'échangeur de chaleur 7 qui est conçu pour créer dans le circuit une perte de charge aussi faible que possible.
Lors du passage de l'électrolyte dans le bloc de pile, on constate généralement qu'une faible quantité d'électro-lyte pénètre dans les compartiments réservés au combustible et au comburant, provoquant une diminution des performances de la pile.
Pour éviter cet inconvénient, on prévoit généralement des circuits de récupération et de recirculation des fuites d'électrolyte, représentés en traits interrompus sur la figure 1. Ces circuits qui peuvent être de tout type connu comprennent, par exemple, un réservoir 8 de récupération de l'~lectrolyte qui a pénétré dan9 le9 compartiments à combustible et un réservoir 9 de r~cupération de l'électrol~te qui s'est infiltr~ dans les compartiments à comburant.
Le réservoir 8 est relié par la canali~ation 10 aux espaces inter-~lectrodes alimentés en combustible, tandi9 -, qu'une canali9ation 11 met en communication le r~servoir 9 ~t 1~9 compartimRnts du bloc de pile 1 alimentés en comburant.
C~9 deux r~servoirs sont reliés par une canalisation de recirculation 12 au circuit d'alimentation du bloc de pile en ~lectrolyte.
On utili9e, en association avec chaque réservoir de récupération, un dispo9itif d'obturation de la canalisation 12 qui évite qu'une partie du combustible ou du comburant ne
combustible perfectionnee.
De façon générale, l'invention concerne une dispo-sition particulière des élements con~tituant une pile a combustible. Cette disposition permet de reduire le nombre des accessoires de la pile et d'obtenir une diminution de son poids et de son encombrement.
Plus particulièrement, l'invention propose une pile à combustible dans laquelle la recuperation et la recirculation des fuites d'electrolyte sont facilitées et obtenues directement par les accessoires équipant le circuit d'alimentation de la pile en électrolyte.
Selon la presente invention, il est prévu une pile à combustible perfectionnée,comportant un bloc de pile pourvu d'orifices appropries permettant l'introduction et l'évacuation d'un combustible, d'un comburant et d'un electrolyte qui, pendant le fonctionnement de la pile, circulent dans des compartiments adjacents appropries du bloc de pile, delimites par des electrodes, l'electrolyte etant delivr~ par un circuit d'alimentation connecte au bloc, qui comprend au moins un reser~
voir d'électrolyte ayant un orifice d'entree qui communique avec l'ori~ice d'évacuation de l'électrolyte ayant traversé le bloc de pile et un orifice de sortie qui communique avec l'orifice d'introduction de l'~lectrolyte dans le bloc de pile par l'lnterm~diaire d'une pompe de mise en pression ayant un orifice d'admis~lon et un orifice de refoulement, cette pile comportant ~alement des circuits de récupération de l'électrolyte infiltr~
dans les compartiments du b-loc de pile qui pendant le fonction-nement de la pile ne sont pas alimentes en electrolyte, ces circuits etant en communication avec le circuit d'alimentation du bloc de pile en electrolyte. La pile est caracterisee en ce ~`
qu'elle comporte un organe adapté à créer une perte de charge de valeur déterminée dans la p~rtion de circuit d'alimentation en électrolyte comprise entre le réservoir et la pompe, en ce que le réservoir et la pompe sont maintenus, l'un par rapport à l'autre, dans une position pour laquelle l'orifice de sortie du reservoir est situe à un niveau superieur a celui de l'orifice d'admission de la pompe et en ce que les circuits de récupération sont connectés à l'orifice d'admission de la pompe.
L'invention pourra 8tre bien comprise et ses avan-tages apparaltront a la lecture de la description qui suit, il-lustrée par les figures annexées dans lesquelles:
- La figure 1 represente schématiquement une pile `, -à combustible selon llart anterieur, - La figure 2 illustre un premier mode de reali-sation de l'invention, et - La figure 3 représente le mode prefere de reali-sation de l'invention.
Sur les differentes figures les mêmes references ont ete utilisees pour designer les mêmes elements.
Sur la ~igure 1 qui represente schematiquement une pile ~ combustible selon l'art anterieur, la reference 1 desi~ne un bloc de pile dans lequel des ~lectrodes delimitent par exemple -des compartimentæ devant contenir du combustible,des compartiments recevant du comburant et des compartiments alimentes en electro-ly~e, Les circuits d'alimentation du bloc de pile 1 en com~ustible et en comburant ne sont pas representes.
Le circuit d'alimentation du bloc de pile 1 en electrolyte est dessine en traits continus. Il comporte un r~servoir d'electrolyte 2, dont l~ori~ice de s~xtle est relie a -~
l'orifice d'entree d'une pompe 4 par une canalisation 3. Une canalisation 5 fait communiquer l~orifice de sortie de la pompe 4 avec ~
- la -l'orifice d'entrée du bloc de pile 1. L'orifice de sortie du bloc de pile 1 est relié par la canalisation 6-6a à l'orifice d'entrée du réservoir d'électrolyte 2, ~ travers un échangeur de chaleur 7.
La circulation de l'électrolyte dans ce circuit d'alimentation est assurée par la pompe 4. Après avoir traversé
le bloc de pile, l'électrolyte est refroidl dans l'échangeur de chaleur 7 qui est conçu pour créer dans le circuit une perte de charge aussi faible que possible.
Lors du passage de l'électrolyte dans le bloc de pile, on constate généralement qu'une faible quantité d'électro-lyte pénètre dans les compartiments réservés au combustible et au comburant, provoquant une diminution des performances de la pile.
Pour éviter cet inconvénient, on prévoit généralement des circuits de récupération et de recirculation des fuites d'électrolyte, représentés en traits interrompus sur la figure 1. Ces circuits qui peuvent être de tout type connu comprennent, par exemple, un réservoir 8 de récupération de l'~lectrolyte qui a pénétré dan9 le9 compartiments à combustible et un réservoir 9 de r~cupération de l'électrol~te qui s'est infiltr~ dans les compartiments à comburant.
Le réservoir 8 est relié par la canali~ation 10 aux espaces inter-~lectrodes alimentés en combustible, tandi9 -, qu'une canali9ation 11 met en communication le r~servoir 9 ~t 1~9 compartimRnts du bloc de pile 1 alimentés en comburant.
C~9 deux r~servoirs sont reliés par une canalisation de recirculation 12 au circuit d'alimentation du bloc de pile en ~lectrolyte.
On utili9e, en association avec chaque réservoir de récupération, un dispo9itif d'obturation de la canalisation 12 qui évite qu'une partie du combustible ou du comburant ne
- 2 -~ 1058696 pénètre dans le circuit d'électrolyte.
Ces dispositifs d'obturation peuvent être, par exemple, mais non exclusivement, réalisés sous forme de clapets actionnés par des flotteurs placés dans les réservoirs de récupération ou, comme schématisé sur la figure 1, ils sont constitués par des électro-vannes 13 et 14 dont l'ouverture et la fermeture sont provoquées en fonction d'un signal produit, par exemple, par les déplacements de flotteurs modifiant les caractéristiques magnétiques de circuits auxquels ils sont associés.
Des dispositifs connus, non représentés, peuvent être prévus pour récupérer, après condensation, la vapeur d'eau formée dans le bloc de pile 1, ces dispositifs étant de préférence connectés en amont des électro-vannes 13 et 14.
De fa~on générale ces dispositifs d'obturation sont adaptés à mettre les réservoirs de récupération 8 et 9 en communication avec la canalisation de recirculation 12 lorsque le niveau d'électrolyte dans le~ réservoirs de récupération a atteint, en croissant, une valeur maximale prédéterminée et à :
interrompre cette communication lorsque ce niveau d'électrolyte atteint, en décroissant, une valeur minimale prédeterminée.
Une pompe auxiliaire 15 permet de reintroduire ~:
l'~lectrolyte ain9i récup~x~ dan9 le circuit d'alimentation du bloc de pile. Pour cela, la pompe auxiliaire 15 augmente la prc9sion de l'~lectrolyte récuper~ à une valeur 9upérieure la pression atmosphérique qui règne dans les résexvoirs de r~cup~ration 8 et 9 et dans le réservoir 2.
Il est également connu de remplacer la pompe auxiliaire .
15 par un organe tel qu'une pompe à vide qui crée, dans le ré~ervoix 2, une dépression suffisante pour que l'électrolyte 9'écoule de la canalisation 12 dans le réservoir 2, sous l'action de la différence des pressions qui ragnent respective-
Ces dispositifs d'obturation peuvent être, par exemple, mais non exclusivement, réalisés sous forme de clapets actionnés par des flotteurs placés dans les réservoirs de récupération ou, comme schématisé sur la figure 1, ils sont constitués par des électro-vannes 13 et 14 dont l'ouverture et la fermeture sont provoquées en fonction d'un signal produit, par exemple, par les déplacements de flotteurs modifiant les caractéristiques magnétiques de circuits auxquels ils sont associés.
Des dispositifs connus, non représentés, peuvent être prévus pour récupérer, après condensation, la vapeur d'eau formée dans le bloc de pile 1, ces dispositifs étant de préférence connectés en amont des électro-vannes 13 et 14.
De fa~on générale ces dispositifs d'obturation sont adaptés à mettre les réservoirs de récupération 8 et 9 en communication avec la canalisation de recirculation 12 lorsque le niveau d'électrolyte dans le~ réservoirs de récupération a atteint, en croissant, une valeur maximale prédéterminée et à :
interrompre cette communication lorsque ce niveau d'électrolyte atteint, en décroissant, une valeur minimale prédeterminée.
Une pompe auxiliaire 15 permet de reintroduire ~:
l'~lectrolyte ain9i récup~x~ dan9 le circuit d'alimentation du bloc de pile. Pour cela, la pompe auxiliaire 15 augmente la prc9sion de l'~lectrolyte récuper~ à une valeur 9upérieure la pression atmosphérique qui règne dans les résexvoirs de r~cup~ration 8 et 9 et dans le réservoir 2.
Il est également connu de remplacer la pompe auxiliaire .
15 par un organe tel qu'une pompe à vide qui crée, dans le ré~ervoix 2, une dépression suffisante pour que l'électrolyte 9'écoule de la canalisation 12 dans le réservoir 2, sous l'action de la différence des pressions qui ragnent respective-
- 3 - . .
ment dans les réservoirs de récupération 8 et 9 et dans le réservoir 2.
Selon la présente invention cet organe auxiliaire est supprimé en disposant les éléments du circuit d'alimentation du bloc de pile comme représenté sur la figure 2.
Le réservoir 2 est placé de telle sorte que le niveau ho d'électrolyte dans ce réservoir est au moins égal et de préférence supérieur au niveau hl de l'orifice par lequel l'électrolyte sort du bloc de pile, l'électrolyte étant, dans ce réservoir, soumis à la pression atmosphérique. La pompe 4 est placée plus bas que le réservoir 2, de sorte que l'orifice de sortie du réservoir 2 soit placé à un niveau h2 supérieur au niveau h3 de l'orifice d'entrée de la pompe 4. De plus, on interpose dans la canalisation 3-3a reliant l'orifice de sortie du réservoir 2 à l'entrée de la pompe 4 un organe 16 créant, dans l'écoulement de l'électrolyte, une perte de charge dynamique telle que sa valeur soit au moins égale à la valeur de la pression hydrostatique de l'électrolyte correspondant à la différence de niveau h3 - ho = H, et inférieure à la valeur de la pression de refoulement de la pompe 4 définie colnme la di~férence des pressions entre les orifices de refoulement et d'entrée de la pompe.
On a constaté que, dans ces conditions, la pression de l'~lectrolyte à l'orifice d'entrée de la pompe e9t inférieure à la pres~ion atmo~ph~ri~ue, c'est-~-dire inférieure à la pres~ion de 1' ~lectrolyte dans le~ re9ervoirs de récupération.
En xeliant la canalisation de recirculation 12 à
1 'entr~ de la pompe 4, comme le montre la figure 2, les fuites d'~lectrolyte sont automatiquement réintroduites dans le circuit d'alimentation du bloc de pile, sans nécessiter d'organe auxiliaire tournant.
Selon le mode de r~alisation préféré de l'invention,
ment dans les réservoirs de récupération 8 et 9 et dans le réservoir 2.
Selon la présente invention cet organe auxiliaire est supprimé en disposant les éléments du circuit d'alimentation du bloc de pile comme représenté sur la figure 2.
Le réservoir 2 est placé de telle sorte que le niveau ho d'électrolyte dans ce réservoir est au moins égal et de préférence supérieur au niveau hl de l'orifice par lequel l'électrolyte sort du bloc de pile, l'électrolyte étant, dans ce réservoir, soumis à la pression atmosphérique. La pompe 4 est placée plus bas que le réservoir 2, de sorte que l'orifice de sortie du réservoir 2 soit placé à un niveau h2 supérieur au niveau h3 de l'orifice d'entrée de la pompe 4. De plus, on interpose dans la canalisation 3-3a reliant l'orifice de sortie du réservoir 2 à l'entrée de la pompe 4 un organe 16 créant, dans l'écoulement de l'électrolyte, une perte de charge dynamique telle que sa valeur soit au moins égale à la valeur de la pression hydrostatique de l'électrolyte correspondant à la différence de niveau h3 - ho = H, et inférieure à la valeur de la pression de refoulement de la pompe 4 définie colnme la di~férence des pressions entre les orifices de refoulement et d'entrée de la pompe.
On a constaté que, dans ces conditions, la pression de l'~lectrolyte à l'orifice d'entrée de la pompe e9t inférieure à la pres~ion atmo~ph~ri~ue, c'est-~-dire inférieure à la pres~ion de 1' ~lectrolyte dans le~ re9ervoirs de récupération.
En xeliant la canalisation de recirculation 12 à
1 'entr~ de la pompe 4, comme le montre la figure 2, les fuites d'~lectrolyte sont automatiquement réintroduites dans le circuit d'alimentation du bloc de pile, sans nécessiter d'organe auxiliaire tournant.
Selon le mode de r~alisation préféré de l'invention,
- 4 -représenté par la figure 3, l'organe qui crée la perte de charge entre le réservoir 2 et la pompe 4 est constitué par l'organe échangeur de chaleur 7 qui est conçu de façon à pré-senter une perte de charge dynamique comme définie ci-dessus.
Dans la pratique la hauteur H aura une valeur voisine de celle de la hauteur du bloc de pile 1 et l'échangeur de chaleur sera composé, par exemple, d'une tube calibré en forme de serpentin muni d'ailettes de refroidissement.
.
' ' ' ' ' ; :
Dans la pratique la hauteur H aura une valeur voisine de celle de la hauteur du bloc de pile 1 et l'échangeur de chaleur sera composé, par exemple, d'une tube calibré en forme de serpentin muni d'ailettes de refroidissement.
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' ' ' ' ' ; :
- 5 -.. . .
Claims (4)
1. Pile à combustible perfectionnée, comportant un bloc de pile pourvu d'orifices appropriés permettant l'introduc-tion et l'évacuation d'un combustible, d'un comburant et d'un électrolyte qui, pendant le fonctionnement de la pile, circulent dans des compartiments adjacents appropriés du bloc de pile, délimités par des électrodes, l'électrolyte étant délivré par un circuit d'alimentation connecté au bloc, qui comprend au moins un réservoir d'électrolyte ayant un orifice d'entrée qui communi-que avec l'orifice d'entrée qui communique avec l'orifice d'éva-cuation de l'électrolyte ayant traversé le bloc de pile et un orifice de sortie qui communique avec l'orifice d'introduction de l'électrolyte dans le bloc de pile par l'intermédiaire d'une pompe de mise en pression ayant un orifice d'admission et un orifice de refoulement, cette pile comportant également des circuits de récupération de l'électrolyte infiltré dans les compartiments du bloc de pile qui pendant le fonctionnement de la pile ne sont pas alimentés en électrolyte, ces circuits étant en communication avec le circuit d'alimentation du bloc de pile en électrolyte, carac-térisée en ce qu'elle comporte un organe adapté à créer une perte de charge de valeur déterminée dans la portion de circuit d'ali-mentation en électrolyte comprise entre ledit réservoir et ladite pompe, en ce que ledit réservoir et ladite pompe sont maintenus, l'un par rapport à l'autre, dans une position poux laquelle l'ori-fice de sortie dudit réservoir est situé à un niveau supérieur à
celui de l'orifice d'admission de ladite pompe et en ce que lesdits circuits de récupération sont connectés audit orifice d'admission de la pompe.
celui de l'orifice d'admission de ladite pompe et en ce que lesdits circuits de récupération sont connectés audit orifice d'admission de la pompe.
2. Pile à combustible selon la revendication 1 dont l'électrolyte est soumis à la pression atmosphérique dans ledit réservoir, caractérisée en ce que la valeur de la perte de charge créée par ledit organe est comprise entre la valeur de la pression hydrostatique de l'électrolyte au niveau de l'orifice d'admission de la pompe et la valeur de la pression de refoulement de la pompe.
3. Pile à combustible selon la revendication 2, carac-térisée en ce que ledit réservoir et ledit bloc de pile sont main-tenus, l'un par rapport à l'autre, dans une position telle que l'orifice d'entrée dudit réservoir est situé à un niveau supérieur celui de l'orifice d'évacuation de l'électrolyte ayant traversé
le bloc de pile.
le bloc de pile.
4. Pile à combustible selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit organe créant la perte de charge est composé d'un organe échangeur de chaleur assurant le refroidisse-ment de l'électrolyte après son passage dans le bloc de pile.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7434193A FR2287784A1 (fr) | 1974-10-09 | 1974-10-09 | Pile a combustible perfectionnee |
Publications (1)
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|---|---|
| CA1058696A true CA1058696A (fr) | 1979-07-17 |
Family
ID=9143966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA236,947A Expired CA1058696A (fr) | 1974-10-09 | 1975-10-01 | Pile a combustible perfectionnee |
Country Status (12)
| Country | Link |
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| BE (1) | BE834213A (fr) |
| CA (1) | CA1058696A (fr) |
| CH (1) | CH592965A5 (fr) |
| DE (1) | DE2545098A1 (fr) |
| ES (1) | ES441571A1 (fr) |
| FR (1) | FR2287784A1 (fr) |
| GB (1) | GB1528198A (fr) |
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| US3525643A (en) * | 1966-04-13 | 1970-08-25 | Anita Ryhiner | Process for producing electrical energy in a fuel cell |
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| FR2104636B1 (fr) * | 1969-10-17 | 1973-10-19 | Inst Francais Du Petrole | |
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1974
- 1974-10-09 FR FR7434193A patent/FR2287784A1/fr active Granted
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1975
- 1975-09-12 CH CH1188275A patent/CH592965A5/xx not_active IP Right Cessation
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