CA2556150A1 - Circuit pour la production d'energie utilisant un melange hydrogene/oxygene - Google Patents

Abstract

L'invention s'attrait à un circuit pour la production d'énergie utilisant un mélange hydrogène/oxygène. Le circuit comprend un entreposage du mélange hydrogène/oxygène à l'état liquide qui est dissout dans un matériau dont l'inertie thermique est suffisamment grand pour empêcher le mélange d'atteindre une température trop élevé. Une quantité suffisante du d it matériau est ajouté au mélange hydrogène/oxygène pour empêcher une explosion du mélange hydrogène/oxygène. Le circuit comprend une thermopompe à compression et décompression.

Description

, = CA 02556150 2006-08-08 TITRE DE L'INVENTION

CIRCUIT POUR LA PRODUCTION D'ÉNERGIE UTILISANT
UN MÉLANGE HYDROGENE/OXYGENE

DOMAINE DE L'INVENTION

[0001] En générale, la présente invention s'attrait à la production d'énergie. Plus spécifiquement mais pas exclusivement, la présente invention s'attrait à un circuit pour la production d'énergie utilisant un mélange hydrogène/oxygène.

INFORMATIONS DE BASE

[0002] Tous les dirigeants des pays industrialisé parlent de trouver un moyen de mieux respecter l'environnement. Ce procédé pourrait être un outil nous permettant de répondre à tout les besoins énergétiques de la planète sans créer aucune pollution. Le procédé pourraient servir à mieux exploiter les sources d'énergies renouvelables que la nature nous fournie tel que; l'énergie solaire, l'énergie éolien, l'énergie géothermique, l'énergie hydraulique des vagues des océans, des cours d'eaux etc. . Ce procédé pourrait nous servir entre autre d'accumulateur à grande échelle et ainsi au lieux d'inonder de grandes surfaces pour accumuler l'énergie des cours d'eaux. II serait possible de transformer l'eau en une sorte de carburant sur place ou à distance en transportant l'énergie sur les réseaux de haute tension existant afin de les utiliser à leur maximum. Pour rendre le procédé plus sécuritaire il serait préférable de placer les réservoirs sous l'eau lorsque c'est possible. Ce procédé pourrait permettre de transporter plus d'énergie sur les réseaux existant puisqu'il serait possible d'utiliser le réseau au maximum de façon continue et d'emmagasiner l'énergie près des endroits ou cette énergie serait consommée. Même si le pourcentage d'efficacité d'un tel système peu paraître relativement faible pour l'instant. Ce coût énergétique sera compensé
par le fait qu'il permettrait d'exploiter des barrages hydroélectrique moins dispendieux à construire et dans certains cas même impossible à exploiter sans ces technologies puisqu'il n'est pas toujours possible d'inonder les régions avoisinantes d'un site potentiellement intéressant. Il est à noter qu'il sera possible d'améliorer ce rendement rapidement lorsque ces technologies seront utilisées à grandes échelles. Il est évidant que la géothermie combinée à cette technologie pourrait à elle seule combler les besoins de la planète en énergie.

OBJETS DE L'INVENTION

[0003] Un objet de l'invention est d'offir un procédé amélioré pour la production d'énergie.

SOMMAIRE DE L'INVENTION

[0004] Plus spécifiquement, l'invention s'attrait un circuit pour la production d'énergie utilisant un mélange hydrogène/oxygène comprenant un entreposage du mélange H2 + 02 à l'état liquide. Le mélange H2 + 02 est dissout dans un matériau dont l'inertie thermique est suffisamment grand (par exemple l'eau), pour empêcher le mélange d'atteindre une température trop élevé en ajoutant suffisamment du dit matériau au mélange 2H2 + 02 pour que même si nous produisions une étincelle de façon volontaire dans le mélange, l'énergie de la combustion H2 + 02 ne produise pas suffisamment de chaleur pour que les composantes H2, 02 deviennent monoatomique et qu'il ne puisse pas y avoir d'explosion. Le circuit comprend une thermopompe à compression et décompression. Dans le but de minimiser l'énergie nécessaire pour faire fonctionner la thermopompe du circuit nous utilisons une turbine activé par la pression des vapeurs de fréons qui fourni une partie de l'énergie mécanique faisant fonctionner la pompe à fréon.

BRIEVE DESCRIPTIONS DES FIGURES

[0005] Figures 1 a-1 b: Schémas de la récupération du mélange 2H2 +02 par dilatation selon une réalisation de I'inveniton.

[0006] Figures 2a-2b : Schémas de la récupération du mélange 2H2 +02 en chauffant une réalisation de l'inveniton.

[0007] Figures 2c : schéma représentant l'utilisation de la chaleur et la diminution de la pression pour récupérer toute le mélange H2 + 02 une réalisation de l'inveniton.

[0008] Figure 3: Schéma représentant une façon d'utiliser le mélange tout en nous permettant d'obtenir des rendements plus élevés grâce à des échangeurs thermiques et des thermo pompes une réalisation de I'inveniton.

[0009] Figure 4: Schéma montrant une thermopompe à compression et décompression une réalisation de I'inveniton.

[0010] Figure 5: Schéma montrant un échangeur à plusieurs paliers une réalisation de l'inveniton.

MÉMOIRE DESCRIPTIF

[0011] Une des particularité du mélange hydrogène oxygène que nous utilisons est qu'il se liquéfie à une pression relativement basse comparativement à la pression nécessaire pour obtenir le même résultat si on les comprime séparément, mais nous retrouvons alors, un liquide hautement explosif.

[00121 Pour rendre le procédé plus sécuritaire, puisque nous savons que le mélange 2H2 + 02 se trouve sous forme diatomique et qu'il doit atteindre une certaine température plus de 900 degrés pour devenir monoatomique pour pouvoir réagir et se transformer en H20 il suffit d'utiliser l'inertie thermique d'un matériel pouvant dissoudre le mélange 2H2 + 02, comme de l'eau par exemple, pour empêcher le mélange d'atteindre cet dite température en ajoutant suffisamment d'eau au mélange 2H2 + 02 pour que même si nous produisions une étincelle de façon volontaire dans le mélange l'énergie de la combustion H2 + 02 ne produise pas suffisamment de chaleur pour que les composantes H2, 02 deviennent monoatomique et qu'il ne puisse pas y avoir d'explosion. Nous mélangeons le tout avec un liquide, comme de l'eau par exemple, dans un ratio nous permettant de rendre le dit mélange tout à fait sécuritaire à température ambiante nous permettant d'utiliser idéalement le mélange comme carburant par la suite. D'après nos calculs il suffirait de respecter un ratio de 1.5 fois la masse de 2H20 par rapport au total des masses 2H2 + 02 pour stabiliser le tout. Mais nous pourrions aller jusqu'à un ratio de deux pour un tout en conservant la même valeur d'énergie Qoules par kilo de carburant) transporté que si nous transportions de l'essence. Lorsque nous utilisons des ratio minimums de 1.5 il suffit de préréchauffer le mélange à une température suffisamment élevé pour que la température résultante de la combustion nous permette d'obtenir l'énergie nécessaire pour transformer les composants diatomiques en composants monoatomiques pour que faire la combustion du mélange contenant du H2 + 02 + H20 sans avoir à séparer les composantes réactives.

[0013] La méthode la plus simple consisterait par la suite à utiliser les gaz qui s'évaporeraient par dilatation à l'intérieur du réservoir au fur et à
mesure que nous les laisserions s'échapper un peu comme dans le cas d'une bouteille de propane. Il est à noter qu'il sera nécessaire d'utiliser une protection contre un retour de flammes puisque le mélange qui s'échappe est alors hautement explosif. Dans le but d'éviter qu'il puisse s'y retrouver une trop grande quantité de H2 + 02 à l'état gazeux à l'intérieur du réservoir nous avons prévue les procédés tels qu'on peu les retrouver dans les schémas [0014] H2 + 101,000 cal. Par gramme mole = 2H
5 [0015] 02 + 117,000 cal. Par gramme mole = 20 [0016] De cette façon il suffit de pré réchauffer le mélange pour rendre l'hydrogène et l'oxygène à l'état gazeux ou simplement de diminuer la pression ou dans certains cas de pré réchauffer et de diminuer la pression pour obtenir le même résultat (voir les schémas des Figuresl a,1 b et 2) et par la suite de récupérer le mélange 2H2 + 02 pour ensuite le faire réagir dans un moteur traditionnel et d'utiliser l'énergie thermique résiduelle pour la transformer en énergie mécanique par la suite ou dans une chambre de combustion pour ensuite transformer l'énergie calorifique en énergie mécanique. Tout en contrôlant les ratios pour obtenir un carburant tout à la foi aussi sécuritaire à utiliser que performant au niveau du rendement.

[0017] Les schémas les plus sécuritaires consistent; en un réservoir sphérique de carburant contenant un ballon gonflé sous pression dont la paroi extérieur est constitué d'une membrane élastique ou un cylindre dans lequel se on trouve un piston libre contenant une quantité suffisante de gaz ou un cylindre auquel est fixé une bonbonne de gaz rare permettant de maintenir la pression suffisamment élevé pour garder le mélange H2 + 1/202 à l'état liquide dans le but d'éviter qu'il puisse se former un espace à l'intérieure du réservoir rempli de gaz explosif. Il est à noter qu'un tel dispositif est préférable mais pas absolument nécessaire si on compare avec les réservoirs d'essence conventionnels qui se retrouvent eux aussi avec un contenu explosif lorsqu'ils ne sont pas plains. Par la suite dans les schémas des Figures la etlb, à

l'aide d'un régulateur nous abaissons la pression suffisamment pour que le même mélange devienne gazeux dans le schéma de les Figures 2a-2b nous réchauffons le mélange pour finalement acheminer le mélange gazeux à un moteur à explosion en passant par un système de protection contre un retour de flamme.

[0018] Pour les plus grosses centrales thermiques à hydrogène oxygène on fonctionne avec des cycles combinés. Nous retrouvons sur Ila Figure 3, une façon d'utiliser le mélange tout en nous permettant d'obtenir des rendements plus élevés grâce à des échangeurs thermiques et des thermo pompes.

[0019] La pompe haute pression ne pompe que de l'eau. La pression à l'intérieur du réservoir basse pression est maintenue à une pression juste assez élevée pour permettre à la vapeur d'eau de se condenser. Cette petite pompe sert à éliminer les gaz qui auraient pu s'infiltrer à l'intérieur de la section basse pression puisque nous créons le vide le plus complet à la sortie des turbines nous permettant ainsi d'obtenir un rendement plus élevé. Cette pompe doit créer le vide le plus complet possible, elle ne pompe que de la vapeur. Tout en utilisant des échangeurs à rendements élevé nous recyclons tout l'énergie thermique disponible en utilisant au moins une thermopompe qui refroidit les vapeurs à la sortie des turbines pour préchauffer l'eau provenant des pompes hautes pression. Il va sans dire que tout les pressions, températures et autres donnés sont converti à l'aide de convertisseur analogique digital et traiter par ordinateur puis à l'aide de convertisseur digital analogique là ou c'est souhaitable afin de contrôler automatiquement tout les paramètres nous permettant d'optimiser du même coup le rendement.

[0020] Dans le but de minimiser l'énergie nécessaire pour faire fonctionner la thermopompe nous utilisons une turbine activé par la pression des vapeurs de fréons qui fourni une partie de l'énergie mécanique faisant fonctionner la pompe à fréon liquide. La balance de l'énergie nécessaire pour faire fonctionner la thermopompe étant fournie par un moteur comme nous pouvons le voir sur le schéma précédant. L' eau froide liquide provenant du réservoir basse pression en passant par une pompe et la vapeur d'eau chaude provenant des turbines. Dans le but de minimiser les coûts nous pourrions utiliser un échangeur thermique passif en série qui pourrait faire une bonne partie du travail suivit d'une ou de plusieurs thermopompe.

[0021] La présente invention peut être modifié dans le contexte du concept inventif.