EP2686901A1 - Hydrogen offloading in an electrochemical generator unit including a hydrogen fuel cell - Google Patents

Hydrogen offloading in an electrochemical generator unit including a hydrogen fuel cell

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EP2686901A1
EP2686901A1 EP12706872.4A EP12706872A EP2686901A1 EP 2686901 A1 EP2686901 A1 EP 2686901A1 EP 12706872 A EP12706872 A EP 12706872A EP 2686901 A1 EP2686901 A1 EP 2686901A1
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EP
European Patent Office
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hydrogen
water
hydride
water vapor
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12706872.4A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Eric MUNIER
Jean-Marie BOURGEAIS
Marion DE GENTILE
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Airbus DS SAS
Original Assignee
Cassidian SAS
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
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    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
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    • F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical generating unit comprising a hydrogen battery and a method for removing hydrogen from such a unit.
  • the electrochemical generating unit comprises, in addition to the hydrogen battery, a storage tank for storing hydrogen.
  • Storage tanks are usually bottles that store hydrogen under very high pressure. Bottles must be replenished.
  • Hydrogen can be produced by electrolysis of water to avoid a fuel supply.
  • the hydrogen produced by an electrolyser must be compressed under very high pressure and stored in bottles on site, which requires heavy, complex and expensive means incompatible with a transportable electrochemical generating unit.
  • the regulation on the storage of hydrogen under high pressure is binding and the storage of hydrogen in the bottles must be secured by a guard.
  • a water source must be provided at the site for the operation of the electrolyser.
  • an electrochemical generating unit comprising a hydrogen cell, an electrolyser and a hydrogen storage tank of this type is not self-sufficient in water for the electrolyser.
  • the invention aims to remedy the aforementioned drawbacks in order to render autonomous, in particular in water, an electrochemical generating unit with a hydrogen battery.
  • a method for removing hydrogen stored in a hydride which simultaneously comprises a heat transfer from a steam-laden air to an endothermic reaction of the hydride to an alloy and hydrogen and a hydride.
  • condensation of the water vapor in condensation water is characterized in that it comprises a forcing of the air charged with water vapor on a heat exchanger in contact with the hydride, so as to facilitate the transfer of heat of the air charged with water vapor to the endothermic reaction.
  • the autonomy in water to be supplied to an electrolyzer in an electrochemical generating unit with a hydrogen battery is acquired by means of a condensation of the water vapor which is suspended in the air at the site of installation of the generator unit, in condensed water during the destocking of hydrogen.
  • the alloy can be based on a rare earth and a metal.
  • the decrease in the temperature of the air charged with water vapor during the heat transfer must not be greater than the temperature of the water. dew of the air.
  • the steam-laden air may comprise, in part, hot air charged with water vapor released by the hydrogen fuel cell receiving hydrogen. removed from storage.
  • the method may further include electrolysis of the condensation water to produce hydrogen for hydride storage, particularly when the generating unit comprises an electrolyzer.
  • the invention also relates to an electrochemical generating unit comprising a hydrogen battery and a storage tank capable of storing hydrogen in a hydride to destock hydrogen to the cell.
  • the generating unit is characterized in that it comprises means capable of cooperating with the storage tank for simultaneously transferring heat from a steam-laden air to an endothermic reaction of the hydride in an alloy and in hydrogen and condense water vapor in condensation water.
  • said means capable of cooperating with the hydrogen storage tank may comprise a condenser for condensing water vapor in condensation water, a heat exchanger which is able to be in contact with the charged air water vapor in the condenser and with the hydride in the storage tank, and a convection means in the condenser to force the steam-laden air on the heat exchanger.
  • a water collecting tank for collecting the condensation water
  • an electrolyzer capable of being electrically powered to produce hydrogen to be stored in the hydride in the storage tank by electrolysis of the water. 'water of collected condensation.
  • a purifier may be provided to purify the condensed water collected in purified water to be supplied to the electrolyzer.
  • the convection means in the condenser may be able to force outside air charged with steam. water and hot air charged with water vapor released by the hydrogen cell on the heat exchanger.
  • the electrochemical generating unit can be used to compensate for a breakdown or a lack of electrical power generated by a source of intermittent electrical power, such as a renewable energy source or an electrical distribution network, having to power an electrical equipment.
  • a source of intermittent electrical power such as a renewable energy source or an electrical distribution network
  • the battery may be able to power the electrical equipment and charge batteries during the destocking of the hydrogen as soon as the power of the batteries is at a first power threshold, such as a discharge threshold and until the batteries charged by the battery reach a second power threshold, such as a threshold of full load, greater than the first threshold.
  • a first power threshold such as a discharge threshold
  • a second power threshold such as a threshold of full load
  • an electrochemical generating unit 1 comprises, in the form of modules that can be transported, a hydrogen cell 10, an electrolyser 11, a hydrogen storage tank 12, a condenser 13, a collecting tank water 14 and a water purifier 16.
  • the operation of the electrochemical generator unit 1 is managed by a power supply management unit 2 to manage the charging of an electrical energy storage module 3 comprising batteries 31 and the power supply. electrical equipment 4 and unit 1.
  • the electrical equipment 4 acts as an electrical charge of the electrochemical generating unit 1 and is for example a telecommunications station operating as a transmitter and receiver for terminals. and communicating with at least one terrestrial telecommunication centralization equipment or a telecommunications satellite.
  • the equipment 5 is continuously supplied under the control of the management unit 2, with a variable electrical power depending on the services provided by the equipment. For example, the equipment is supplied with a DC voltage of 48 V corresponding to the nominal voltage at the output of the batteries 31.
  • the hydrogen cell 10 is for example proton exchange membrane technology PEM ("Proton Exchange Membrane" in English).
  • the hydrogen in the form of dihydrogen is discharged from the hydrogen storage module 12 via a line 16 having a solenoid valve 16EV open under the control of the management unit 2, to oxidize to the anode 10A of the cell.
  • Oxygen from ambient air is reduced on the cathode 10C of the cell with an ion exchange to provide electric power at the outlet of the cell 10 and the steam-laden air in a 17P line. which, according to a variant, can be connected to the condenser 13.
  • the electrolyser 1 1 can be supplied with electricity by the batteries 31.
  • the electrolyser 1 1 is supplied with water by the reservoir-collector 14 through a pipe 18 having an 18EV solenoid valve open under the control of the management unit 2, and through the water purifier 15.
  • the electrolyser operates at low pressure and low temperature to break down the collected and purified water into oxygen and hydrogen.
  • the oxygen escapes into the air.
  • the cathode 1 1 C of the electrolyser the hydrogen is produced under low pressure to be stored in the tank 12 via a pipe 19 having an open solenoid valve 19EV under the control of the management unit 2.
  • the electrolyser 11 is compact and comprises a solid state electrolyte such as a PEM polymer membrane.
  • the electrolysis of the water is triggered in the electrolyser 1 1 by a supply of electricity at the output of the management unit 2 which manages the duration of the electrolysis and the opening of the solenoid valves 18EV and 19EV up to the hydrogen storage tank 42 is full.
  • the hydrogen storage tank 12 and the steam condenser 13 are in the form of at least one container.
  • the reservoir 12 contains, for example, boxes 12C, which can be in the form of bottles and which are stacked vertically according to the illustrated embodiment.
  • Each box 12C has a 12S storage input connected to the line 19 for directly storing the hydrogen produced by the cathode 1 1 C of the electrolyser 1 1 and a destocking outlet 12D connected to the pipe 16 to destock the hydrogen directly to the anode 10A of the cell 10.
  • the 42S input and the 42D output are combined into a single storage / retrieval chamber of the housing.
  • the condenser 13 is for example in the form of a hollow metal column having at the top an air inlet inlet 13AE for admitting ambient air 17E, and in the lower part an exhaust air outlet 13S to the outside and a condensate recovery outlet 13EC directed to the water collecting tank 14.
  • the condenser 13 contains a forced convection air system and a heat exchanger.
  • the convection system is for example constituted by a 13V electric fan controlled by the management unit 2 and disposed in the upper part in front of the air inlet 13AE.
  • the heat exchanger is for example in the form of a radiator 13R having fins oriented towards the inside of the condenser 13 to be in contact with the ventilated air and a base constituting a thermally conductive partition, for example made of graphite, common at the condenser and the boxes 12C of the storage tank 12.
  • the water-collecting tank 14 comprises a tank for collecting by gravity the condensation water 13EC which is produced by the condenser 13. Optionally, the collecting tank 14 collects rain water 14p.
  • the reservoir-collector 14 is connected by the pipe 18 whose solenoid valve 18EV is open under the control of the management unit 2 to supply water to the purifier 15 and the electrolyser 1 1 when it is electrically powered under the control of the management unit 2 to produce hydrogen to be stored.
  • the purifier 15 purifies the collected water to satisfy the water quality required by the electrolyser 1 1.
  • the hydrogen storage tank 12 directly stores the hydrogen produced by the electrolyser 11 and directly supplies hydrogen as an energy carrier to the hydrogen cell 10.
  • the tank 12 is charged with the hydrogen produced at a low pressure typically of about ten bar by the electrolyser 1 1 via the solenoid valve 19EV open under the control of the management unit 2 in the pipe 19.
  • Each box 12C in the tank 12 contains an alloy based on rare earth and metal, such as a lanthanum and nickel alloy, in contact with the base of the radiator 13R.
  • the alloy having a high reversible mass adsorption capacity adsorbs the hydrogen produced by the electrolyser 1 1 to form a hydride substrate, such as hydride LaNi 5 H 6 , with a heat release to the outside.
  • a hydride substrate such as hydride LaNi 5 H 6
  • This direct storage of the hydrogen produced does not use a compression of several hundreds of bar of hydrogen as for the storage of hydrogen gas or liquid in bottles and has a very high energy efficiency.
  • the reservoir 12 despoils the hydrogen stored by desorption by means of a transfer of the heat supplied by the air 17E admitted into the condenser 13 to the endothermic reaction transforming the hydride into an alloy and hydrogen. .
  • the hydrogen is destocked under a lower destocking pressure and at a higher temperature, via the discharge line 16 with the solenoid valve 16EV opened by the management unit 2.
  • the destocking pressure of a few bars is lower than that of hydrogen storage and substantially greater than atmospheric pressure and corresponds to the pressure of the battery 10.
  • the metal then passes from the hydride state to its original state ready to store hydrogen produced again .
  • the 13V fan is operated by the management unit 2 so that the amount of heat necessary for desorption is provided by the relatively moist outside air 17E.
  • the temperature of the air passes to a temperature of about 1 ° C., higher than the temperature of dew of the air, without the condensation water reaches the freezing temperature and freezes, in order to convert the saturated water vapor 13EC recoverable liquid water by the reservoir-collector 14.
  • a controller in the management unit 2 is connected to a thermometer in the condenser 13 to monitor that the temperature on the surface of the radiator 13R does not reach 0 ° C.
  • the reservoir 12 and the condenser 13 are sized so that the condenser provides sufficient water to the electrolyzer via the purifier 15 and so that the electrolyser provides sufficient hydrogen to be stored for the cell 10 to rapidly supply water.
  • electrical energy to the batteries 31 to recharge typically in a few hours, while supplying the equipment 4.
  • the batteries 31 are quickly charged by the battery 40, and slowly discharge to supply equipment 4.
  • the amount of heat removed by the storage tank 12 exceeds the water requirements of the electrolyser for the production of hydrogen necessary for the operation of the battery during charging of the batteries from a discharge power P3m to a full load power P3M.
  • the heat supplied by the outside air 17E and taken by the reservoir 12 via the radiator 13R during destocking can be filled by the flow of hot air 17P charged with steam, released by the chemical reaction in the battery 10 which is in operation during destocking.
  • the hot air 17P charged with water vapor is fed from the cell 10 via a line to an intake inlet 13AP of the condenser 13 in front of the fan 13V.
  • the water vapor produced by the operation of the hydrogen cell 10 does not provide enough condensate water 13EC that a reserve of hydrogen in the tank 12 produced by the electrolyser 11 is sufficient for the production of hydrogen.
  • electricity of the battery 10 necessary for recharging the batteries 31.
  • the management unit 2 is coupled to a source of intermittent electrical power 5 so that the intermittent source supplies priority to the electrical equipment 4.
  • the intermittent power source 5 may be a renewable energy device comprising a wind module and a solar energy module.
  • the wind turbine module may include one or more wind generators.
  • the solar energy module may include one or more photovoltaic solar panels.
  • Unit 1 serves to overcome a long predetermined period without wind and without sunshine, for example at least about 10 days, and therefore inactivity of the intermittent source 5 during which the electrical equipment 4 is first powered by the batteries 31, or if necessary by the electrochemical generating unit 1 when the batteries are to be recharged.
  • the intermittent power source 5 is a local electrical energy distribution network, and the electrochemical generating unit 1 with the batteries 31 serves as an emergency electrical generator in the event of failure of the local electrical network to continue to powering the equipment 5.
  • the failure of the local power grid may be due to a more or less frequent failure, but also to a deterioration of the network following a natural disaster, such as a storm, an earthquake or a tsunami.
  • the management unit 2 may comprise switches connected to the intermittent source 5 and to the electrochemical generating unit 1, current converters each including a charge regulator and connected to the batteries 31, to the equipment 4 and the electrochemical generator unit 1, and a controller for controlling the switches and the converters and the unit 1 according to the power supplied by the source 5 and the power consumption of the equipment 4, the batteries 31 and of the electrolyser 1 1.
  • the management unit 2 may comprise switches connected to the intermittent source 5 maintains the continuity of the power supply of the equipment 4 with the least possible use of the electrochemical generating unit 1 to supply the equipment 4 and the unit 2 which increases the longevity of the electrochemical generating unit and the autonomy of the supply system 1 -5 and reduces the maintenance thereof, and making use as much as possible of the intermittent source 5 and the batteries 31 for feed the equipment.
  • the longevity of the hydrogen cell included in the generating unit is independent of the power it delivers, but is dependent on the number of activation-deactivation of the battery, while a battery has a long life of many years even if it suffers a very high number of charges and discharges.
  • the aforementioned conditions also reduce the frequency of maintenance of the supply system, in particular of the electrochemical generating unit.
  • the electrolyser 41 produces and stores hydrogen in the tank 42 when the electrolyser, the equipment 4 and the unit 2 are supplied by the intermittent source 5 only if the following very specific double condition is satisfied: the power of the intermittent source 5 exceeds the operating power of the equipment and the batteries 31 have a power at least equal to a first power threshold, such as a threshold of full load.
  • a first power threshold such as a threshold of full load.
  • the destocking of hydrogen from the tank 12 to the stack 10 and simultaneously a supply of the equipment 4 and the unit 2 by the battery and batteries 31 are charged by the battery 10 only when the power of the batteries reaches a second power threshold, such as a discharge threshold, lower than the first threshold and until the batteries charged by the battery reach full load power.
  • a second power threshold such as a discharge threshold
  • the equipment 4 and the unit 2 are powered by the source 5 and / or the batteries 31 as long as the power of the batteries remains between the two only power, without resorting to the energy stored in the tank 12 and therefore to the energy generated by the battery 10.
  • the intermittent source 5 exceeds the operating power of the equipment 4 and the batteries 31 do not have the power of full load , the intermittent source supplies the equipment 4 and the management unit 2 and charges the batteries 31 if necessary.
  • the batteries 31 When the power of the intermittent source 5 is less than the operating power of the equipment 4 and the batteries 31 have a power greater than the second power threshold, that is to say between the discharge threshold and the power at full load, at least the batteries 31, that is to say either the batteries 31 and the intermittent source 5, or only the batteries 31 if the power of the source is zero, supply the equipment 4 and the unit management 2.
  • the batteries 31 may be lithium-ion in order to offer a longevity of several years, with a very large number of battery charge-discharge cycle.
  • the management unit 2 may be connected in parallel. The number of units 1 depends on the capacity of the batteries and the desired speed of recharging the batteries by the hydrogen cells included in the electrochemical generating units.
  • a hydrogen storage tank, a condenser, a water collecting tank and a water purifier are common to the units 1 each comprising an individual hydrogen cell 10 and an individual electrolyser 11.

Abstract

In order to render an electrochemical generator unit including a hydrogen fuel cell (10) autonomous particularly in terms of water, the generator unit (1) includes a condenser (13) provided with a fan (13V) and a radiator (13R) contacting a tank (12) for storing hydrogen as a hydride. The condenser simultaneously transfers the heat from steam-laden air (17E) to an endothermic reaction of the hydride into an alloy and hydrogen via the radiator, and condenses the steam into condensed water (13EC) which is collected by a tank (14) supplying an electrolyzer (11) with water in order to generate hydrogen to be stored.

Description

Déstockage d'hydrogène dans une unité génératrice électrochimique comprenant une pile à hydrogène  Destocking of hydrogen in an electrochemical generating unit comprising a hydrogen battery
La présente invention concerne une unité génératrice électrochimique comprenant une pile à hydrogène et un procédé pour déstocker de l'hydrogène dans une telle unité. The present invention relates to an electrochemical generating unit comprising a hydrogen battery and a method for removing hydrogen from such a unit.
L'unité génératrice électrochimique comprend outre la pile à hydrogène un réservoir de stockage pour stocker de l'hydrogène. Les réservoirs de stockage sont le plus souvent des bouteilles qui stockent sous une pression très élevée l'hydrogène. Les bouteilles doivent être réapprovisionnées.  The electrochemical generating unit comprises, in addition to the hydrogen battery, a storage tank for storing hydrogen. Storage tanks are usually bottles that store hydrogen under very high pressure. Bottles must be replenished.
L'hydrogène peut être produit par électrolyse de l'eau pour éviter un approvisionnement en combustible. Dans ce cas, l'hydrogène produit par un électrolyseur doit être compressé sous pression très élevée et stocké dans des bouteilles sur site ce qui requiert des moyens lourds, complexes et coûteux incompatibles avec une unité génératrice électrochimique transportable. En outre, la réglementation sur le stockage d'hydrogène sous haute pression est contraignante et le stockage d'hydrogène dans les bouteilles doit être sécurisé par un gardiennage. Une source d'alimentation en eau doit être prévue sur le site pour le fonctionnement de l'électrolyseur.  Hydrogen can be produced by electrolysis of water to avoid a fuel supply. In this case, the hydrogen produced by an electrolyser must be compressed under very high pressure and stored in bottles on site, which requires heavy, complex and expensive means incompatible with a transportable electrochemical generating unit. In addition, the regulation on the storage of hydrogen under high pressure is binding and the storage of hydrogen in the bottles must be secured by a guard. A water source must be provided at the site for the operation of the electrolyser.
Pour remédier aux inconvénients du stockage de l'hydrogène dans des bouteilles, des réservoirs de stockage d'hydrogène fondés sur une réaction d'hydruration réversible ont été conçus récemment. Cependant une unité génératrice électrochimique comportant une pile à hydrogène, un électrolyseur et un réservoir de stockage d'hydrogène de ce type n'est pas autonome en eau pour l'électrolyseur.  To overcome the disadvantages of storing hydrogen in bottles, hydrogen storage tanks based on a reversible hydriding reaction have been designed recently. However, an electrochemical generating unit comprising a hydrogen cell, an electrolyser and a hydrogen storage tank of this type is not self-sufficient in water for the electrolyser.
L'invention vise à remédier aux inconvénients précités afin de rendre autonome notamment en eau une unité génératrice électrochimique à pile à hydrogène. The invention aims to remedy the aforementioned drawbacks in order to render autonomous, in particular in water, an electrochemical generating unit with a hydrogen battery.
A cette fin, un procédé pour déstocker de l'hydrogène stocké en un hydrure, qui comprend simultanément un transfert de chaleur d'un air chargé de vapeur d'eau à une réaction endothermique de l'hydrure en un alliage et en hydrogène et une condensation de la vapeur d'eau en eau de condensation, est caractérisé en ce qu'il comprend un forçage de l'air chargé de vapeur d'eau sur un échangeur thermique en contact avec l'hydrure, de manière à faciliter le transfert de chaleur de l'air chargé de vapeur d'eau à la réaction endothermique. Ainsi selon l'invention, l'autonomie en eau à fournir à un électrolyseur dans une unité génératrice électrochimique à pile à hydrogène est acquise grâce à une condensation de la vapeur d'eau qui est en suspension dans l'air sur le site d'installation de l'unité génératrice, en eau de condensation pendant le déstockage d'hydrogène. To this end, a method for removing hydrogen stored in a hydride, which simultaneously comprises a heat transfer from a steam-laden air to an endothermic reaction of the hydride to an alloy and hydrogen and a hydride. condensation of the water vapor in condensation water, is characterized in that it comprises a forcing of the air charged with water vapor on a heat exchanger in contact with the hydride, so as to facilitate the transfer of heat of the air charged with water vapor to the endothermic reaction. Thus, according to the invention, the autonomy in water to be supplied to an electrolyzer in an electrochemical generating unit with a hydrogen battery is acquired by means of a condensation of the water vapor which is suspended in the air at the site of installation of the generator unit, in condensed water during the destocking of hydrogen.
L'alliage peut être à base d'une terre rare et d'un métal.  The alloy can be based on a rare earth and a metal.
Afin de recueillir de l'eau destinée à l'électrolyseur sans que l'eau ne gèle, la diminution de la température de l'air chargé de vapeur d'eau au cours du transfert de chaleur ne doit pas être supérieure à la température de rosée de l'air.  In order to collect water intended for the electrolyser without the water freezing, the decrease in the temperature of the air charged with water vapor during the heat transfer must not be greater than the temperature of the water. dew of the air.
En fonction des conditions climatiques du site d'installation de l'unité génératrice, l'air chargé de vapeur d'eau peut comprendre pour partie de l'air chaud chargé de vapeur d'eau dégagé par la pile à hydrogène recevant l'hydrogène déstocké.  Depending on the climatic conditions of the installation site of the generating unit, the steam-laden air may comprise, in part, hot air charged with water vapor released by the hydrogen fuel cell receiving hydrogen. removed from storage.
Le procédé peut comprendre en outre une électrolyse de l'eau de condensation pour produire de l'hydrogène à stocker en l'hydrure, en particulier lorsque l'unité génératrice comprend un électrolyseur. L'invention concerne également une unité génératrice électrochimique comprenant une pile à hydrogène et un réservoir de stockage apte à stocker de l'hydrogène en un hydrure pour déstocker de l'hydrogène vers la pile. L'unité génératrice est caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen apte à coopérer avec le réservoir de stockage pour simultanément transférer de la chaleur d'un air chargé de vapeur d'eau à une réaction endothermique de l'hydrure en un alliage et en hydrogène et condenser de la vapeur d'eau en eau de condensation.  The method may further include electrolysis of the condensation water to produce hydrogen for hydride storage, particularly when the generating unit comprises an electrolyzer. The invention also relates to an electrochemical generating unit comprising a hydrogen battery and a storage tank capable of storing hydrogen in a hydride to destock hydrogen to the cell. The generating unit is characterized in that it comprises means capable of cooperating with the storage tank for simultaneously transferring heat from a steam-laden air to an endothermic reaction of the hydride in an alloy and in hydrogen and condense water vapor in condensation water.
Selon une réalisation particulière, ledit moyen apte à coopérer avec le réservoir de stockage d'hydrogène peut comprendre un condenseur pour condenser de la vapeur d'eau en eau de condensation, un échangeur thermique qui est apte à être en contact avec l'air chargé de vapeur d'eau dans le condenseur et avec l'hydrure dans le réservoir de stockage, et un moyen de convection dans le condenseur pour forcer l'air chargé de vapeur d'eau sur l'échangeur thermique. Dans cette réalisation sont alors prévus un réservoir- collecteur d'eau pour collecter l'eau de condensation, et un électrolyseur apte à être alimenté électriquement pour produire de l'hydrogène à stocker en l'hydrure dans le réservoir de stockage par électrolyse de l'eau de condensation collectée. Un purificateur peut être prévu pour purifier l'eau de condensation collectée en eau purifiée à fournir à l'électrolyseur. According to a particular embodiment, said means capable of cooperating with the hydrogen storage tank may comprise a condenser for condensing water vapor in condensation water, a heat exchanger which is able to be in contact with the charged air water vapor in the condenser and with the hydride in the storage tank, and a convection means in the condenser to force the steam-laden air on the heat exchanger. In this embodiment are then provided a water collecting tank for collecting the condensation water, and an electrolyzer capable of being electrically powered to produce hydrogen to be stored in the hydride in the storage tank by electrolysis of the water. 'water of collected condensation. A purifier may be provided to purify the condensed water collected in purified water to be supplied to the electrolyzer.
Si les conditions climatiques du site d'installation de l'unité génératrice sont insuffisantes pour fournir de l'air suffisamment humide à l'électrolyseur, le moyen de convection dans le condenseur peut être apte à forcer de l'air extérieur chargé de vapeur d'eau et de l'air chaud chargé de vapeur d'eau dégagé par la pile à hydrogène sur l'échangeur thermique.  If the climatic conditions of the installation site of the generating unit are insufficient to supply sufficiently moist air to the electrolyser, the convection means in the condenser may be able to force outside air charged with steam. water and hot air charged with water vapor released by the hydrogen cell on the heat exchanger.
Comme on le verra par la suite, l'unité génératrice électrochimique peut servir à pallier une panne ou une insuffisance de puissance électrique générée par une source de puissance électrique intermittente, telle qu'une source d'énergie renouvelable ou un réseau de distribution électrique, devant alimenter un équipement électrique. Afin d'accroître la longévité de la pile à hydrogène, la pile peut être apte à alimenter l'équipement électrique et à charger des batteries pendant le déstockage de l'hydrogène dès que la puissance des batteries est à un premier seuil de puissance, tel qu'un seuil de décharge et jusqu'à ce que les batteries chargées par la pile atteignent un second seuil de puissance, tel qu'un seuil de pleine charge, supérieur au premier seuil. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels la figure unique 1 est un bloc-diagramme schématique d'une unité génératrice électrochimique à hydrogène incluse dans un système d'alimentation électrique.  As will be seen later, the electrochemical generating unit can be used to compensate for a breakdown or a lack of electrical power generated by a source of intermittent electrical power, such as a renewable energy source or an electrical distribution network, having to power an electrical equipment. In order to increase the longevity of the hydrogen battery, the battery may be able to power the electrical equipment and charge batteries during the destocking of the hydrogen as soon as the power of the batteries is at a first power threshold, such as a discharge threshold and until the batteries charged by the battery reach a second power threshold, such as a threshold of full load, greater than the first threshold. Other features and advantages of the present invention will emerge more clearly on reading the following description of several embodiments of the invention given by way of non-limiting examples, with reference to the corresponding appended drawings in which single FIG. schematic block diagram of a hydrogen electrochemical generating unit included in a power supply system.
En référence à la figure 1 , une unité génératrice électrochimique 1 comprend sous forme de modules qui peuvent être transportables, une pile à hydrogène 10, un électrolyseur 1 1 , un réservoir de stockage d'hydrogène 12, un condenseur 13, un réservoir-collecteur d'eau 14 et un purificateur d'eau 16. With reference to FIG. 1, an electrochemical generating unit 1 comprises, in the form of modules that can be transported, a hydrogen cell 10, an electrolyser 11, a hydrogen storage tank 12, a condenser 13, a collecting tank water 14 and a water purifier 16.
Selon la réalisation illustrée, le fonctionnement de l'unité génératrice électrochimique 1 est géré par une unité de gestion d'alimentation électrique 2 pour gérer la charger d'un module de stockage d'énergie électrique 3 comprenant des batteries 31 et l'alimentation d'un équipement électrique 4 et de l'unité 1 .  According to the embodiment illustrated, the operation of the electrochemical generator unit 1 is managed by a power supply management unit 2 to manage the charging of an electrical energy storage module 3 comprising batteries 31 and the power supply. electrical equipment 4 and unit 1.
L'équipement électrique 4 fait office de charge électrique de l'unité génératrice électrochimique 1 et est par exemple une station de télécommunications fonctionnant en émetteur et récepteur pour terminaux mobiles et communiquant avec au moins un équipement terrestre de centralisation de télécommunications ou un satellite de télécommunications. L'équipement 5 est alimenté en permanence sous le contrôle de l'unité de gestion 2, avec une puissance électrique de fonctionnement variable en fonction des services assurés par l'équipement. Par exemple, l'équipement est alimenté sous une tension continue de 48 V correspondant à la tension nominale en sortie des batteries 31 . The electrical equipment 4 acts as an electrical charge of the electrochemical generating unit 1 and is for example a telecommunications station operating as a transmitter and receiver for terminals. and communicating with at least one terrestrial telecommunication centralization equipment or a telecommunications satellite. The equipment 5 is continuously supplied under the control of the management unit 2, with a variable electrical power depending on the services provided by the equipment. For example, the equipment is supplied with a DC voltage of 48 V corresponding to the nominal voltage at the output of the batteries 31.
La pile à hydrogène 10 est par exemple de technologie à membrane d'échange de protons PEM ("Proton Exchange Membrane" en anglais). L'hydrogène sous forme de dihydrogène est déchargé du module de stockage d'hydrogène 12 via une conduite 16 ayant une électrovanne 16EV ouverte sous la commande de l'unité de gestion 2, pour s'oxyder à l'anode 10A de la pile. L'oxygène provenant de l'air ambiant est réduite sur la cathode 10C de la pile avec un échange d'ions pour fournir du courant électrique en sortie de la pile 10 et de l'air chargé de vapeur d'eau dans une conduite 17P qui, selon une variante, peut être reliée au condenseur 13. The hydrogen cell 10 is for example proton exchange membrane technology PEM ("Proton Exchange Membrane" in English). The hydrogen in the form of dihydrogen is discharged from the hydrogen storage module 12 via a line 16 having a solenoid valve 16EV open under the control of the management unit 2, to oxidize to the anode 10A of the cell. Oxygen from ambient air is reduced on the cathode 10C of the cell with an ion exchange to provide electric power at the outlet of the cell 10 and the steam-laden air in a 17P line. which, according to a variant, can be connected to the condenser 13.
Sous la commande de l'unité de gestion 2, l'électrolyseur 1 1 peut être alimenté en électricité par les batteries 31 . L'électrolyseur 1 1 est alimenté en eau par le réservoir-collecteur 14 à travers une conduite 18 ayant une électrovanne 18EV ouverte sous la commande de l'unité de gestion 2, et à travers le purificateur d'eau 15. L'électrolyseur opère à faible pression et basse température pour décomposer l'eau collectée et purifiée en oxygène et en hydrogène. A l'anode 1 1A de l'électrolyseur, l'oxygène s'échappe dans l'air. A la cathode 1 1 C de l'électrolyseur, l'hydrogène est produit sous faible pression pour être stocké dans le réservoir 12 via une conduite 19 ayant une électrovanne 19EV ouverte sous la commande de l'unité de gestion 2. Par exemple, l'électrolyseur 1 1 est compact et comprend un électrolyte à l'état solide comme une membrane polymère PEM. L'électrolyse de l'eau est déclenchée dans l'électrolyseur 1 1 par un apport d'électricité en sortie de l'unité de gestion 2 qui gère la durée de l'électrolyse et de l'ouverture des électrovannes 18EV et 19EV jusqu'à ce que le réservoir de stockage d'hydrogène 42 soit plein.  Under the control of the management unit 2, the electrolyser 1 1 can be supplied with electricity by the batteries 31. The electrolyser 1 1 is supplied with water by the reservoir-collector 14 through a pipe 18 having an 18EV solenoid valve open under the control of the management unit 2, and through the water purifier 15. The electrolyser operates at low pressure and low temperature to break down the collected and purified water into oxygen and hydrogen. At the anode 11A of the electrolyser, the oxygen escapes into the air. At the cathode 1 1 C of the electrolyser, the hydrogen is produced under low pressure to be stored in the tank 12 via a pipe 19 having an open solenoid valve 19EV under the control of the management unit 2. For example, The electrolyser 11 is compact and comprises a solid state electrolyte such as a PEM polymer membrane. The electrolysis of the water is triggered in the electrolyser 1 1 by a supply of electricity at the output of the management unit 2 which manages the duration of the electrolysis and the opening of the solenoid valves 18EV and 19EV up to the hydrogen storage tank 42 is full.
Le réservoir de stockage d'hydrogène 12 et le condenseur de vapeur d'eau 13 sont sous la forme d'au moins un conteneur.  The hydrogen storage tank 12 and the steam condenser 13 are in the form of at least one container.
Le réservoir 12 contient par exemple des caissons 12C, qui peuvent être sous forme de bouteilles et qui sont empilés verticalement suivant la réalisation illustrée. Chaque caisson 12C a une entrée de stockage 12S raccordée à la conduite 19 pour stocker directement l'hydrogène produite par la cathode 1 1 C de l'électrolyseur 1 1 et une sortie de déstockage 12D raccordée à la conduite 16 pour déstocker directement l'hydrogène vers l'anode 10A de la pile 10. En variante, l'entrée 42S et la sortie 42D sont réunies en une seule bouche de stockage/déstockage du caisson. The reservoir 12 contains, for example, boxes 12C, which can be in the form of bottles and which are stacked vertically according to the illustrated embodiment. Each box 12C has a 12S storage input connected to the line 19 for directly storing the hydrogen produced by the cathode 1 1 C of the electrolyser 1 1 and a destocking outlet 12D connected to the pipe 16 to destock the hydrogen directly to the anode 10A of the cell 10. As a variant the 42S input and the 42D output are combined into a single storage / retrieval chamber of the housing.
Le condenseur 13 est par exemple sous la forme d'une colonne creuse métallique ayant en partie haute une entrée d'admission d'air 13AE pour admettre de l'air ambiant 17E, et en partie basse une sortie d'échappement d'air 13S vers l'extérieur et une sortie de récupération d'eau de condensation 13EC dirigée vers le réservoir-collecteur d'eau 14. Le condenseur 13 contient un système de convection forcé d'air et un échangeur thermique. Le système de convection est par exemple constitué par un ventilateur électrique 13V commandé par l'unité de gestion 2 et disposé en partie haute devant l'entrée d'air 13AE. L'échangeur thermique est par exemple sous la forme d'un radiateur 13R ayant des ailettes orientées vers l'intérieur du condenseur 13 pour être au contact de l'air ventilé et un socle constituant une cloison thermiquement conductrice, par exemple en graphite, commune au condenseur et aux caissons 12C du réservoir de stockage 12.  The condenser 13 is for example in the form of a hollow metal column having at the top an air inlet inlet 13AE for admitting ambient air 17E, and in the lower part an exhaust air outlet 13S to the outside and a condensate recovery outlet 13EC directed to the water collecting tank 14. The condenser 13 contains a forced convection air system and a heat exchanger. The convection system is for example constituted by a 13V electric fan controlled by the management unit 2 and disposed in the upper part in front of the air inlet 13AE. The heat exchanger is for example in the form of a radiator 13R having fins oriented towards the inside of the condenser 13 to be in contact with the ventilated air and a base constituting a thermally conductive partition, for example made of graphite, common at the condenser and the boxes 12C of the storage tank 12.
Le réservoir-collecteur d'eau 14 comprend une cuve pour collecter par gravité de l'eau de condensation 13EC qui est produite par le condenseur 13. Optionnellement, le réservoir-collecteur 14 collecte de l'eau de pluie 14p. Le réservoir-collecteur 14 est relié par la conduite 18 dont l'électrovanne 18EV est ouverte sous la commande de l'unité de gestion 2 pour alimenter en eau le purificateur 15 et l'électrolyseur 1 1 lorsque celui-ci est alimenté électriquement sous la commande de l'unité de gestion 2 pour produire de l'hydrogène à stocker. Le purificateur 15 purifie l'eau collectée pour satisfaire la qualité d'eau requise par l'électrolyseur 1 1 .  The water-collecting tank 14 comprises a tank for collecting by gravity the condensation water 13EC which is produced by the condenser 13. Optionally, the collecting tank 14 collects rain water 14p. The reservoir-collector 14 is connected by the pipe 18 whose solenoid valve 18EV is open under the control of the management unit 2 to supply water to the purifier 15 and the electrolyser 1 1 when it is electrically powered under the control of the management unit 2 to produce hydrogen to be stored. The purifier 15 purifies the collected water to satisfy the water quality required by the electrolyser 1 1.
Le réservoir de stockage d'hydrogène 12 stocke directement l'hydrogène produit par l'électrolyseur 1 1 et fournit directement de l'hydrogène en tant que vecteur énergétique à la pile à hydrogène 10. Le réservoir 12 est chargé avec l'hydrogène produit à une pression basse typiquement d'une dizaine de bar par l'électrolyseur 1 1 via l'électrovanne 19EV ouverte sous la commande de l'unité de gestion 2 dans la conduite 19. Chaque caisson 12C dans le réservoir 12 contient un alliage à base de terre rare et de métal, tel qu'un alliage de lanthane et nickel, au contact du socle du radiateur 13R.  The hydrogen storage tank 12 directly stores the hydrogen produced by the electrolyser 11 and directly supplies hydrogen as an energy carrier to the hydrogen cell 10. The tank 12 is charged with the hydrogen produced at a low pressure typically of about ten bar by the electrolyser 1 1 via the solenoid valve 19EV open under the control of the management unit 2 in the pipe 19. Each box 12C in the tank 12 contains an alloy based on rare earth and metal, such as a lanthanum and nickel alloy, in contact with the base of the radiator 13R.
Lors du stockage d'hydrogène exothermique, l'alliage présentant une capacité d'adsorption massique réversible élevée adsorbe l'hydrogène produit par l'électrolyseur 1 1 pour former un substrat d'hydrure, tel que l'hydrure LaNi5H6, avec un dégagement de chaleur vers l'extérieur. Ce stockage direct de l'hydrogène produit ne recourt pas à une compression de plusieurs centaines de bar de l'hydrogène comme pour le stockage d'hydrogène gazeux ou liquide dans des bouteilles et présente un rendement énergétique très élevé. During the storage of exothermic hydrogen, the alloy having a high reversible mass adsorption capacity adsorbs the hydrogen produced by the electrolyser 1 1 to form a hydride substrate, such as hydride LaNi 5 H 6 , with a heat release to the outside. This direct storage of the hydrogen produced does not use a compression of several hundreds of bar of hydrogen as for the storage of hydrogen gas or liquid in bottles and has a very high energy efficiency.
La réaction d'hydruration étant réversible, le réservoir 12 déstocke l'hydrogène stocké par désorption au moyen d'un transfert de la chaleur fournie par l'air 17E admis dans le condenseur 13 à la réaction endothermique transformant l'hydrure en alliage et hydrogène. L'hydrogène est déstocké sous une pression de déstockage plus faible et sous une température plus élevée, via la conduite de décharge 16 avec l'électrovanne 16EV ouverte par l'unité de gestion 2. La pression de déstockage de quelques bars est plus faible que celle du stockage d'hydrogène et sensiblement supérieure à la pression atmosphérique et correspond à la pression de la pile 10. Le métal passe alors de l'état d'hydrure à son état d'origine prêt à stocker de l'hydrogène produit à nouveau. Pour le déstockage d'hydrogène, le ventilateur 13V est mis en fonctionnement par l'unité de gestion 2 afin que la quantité de chaleur nécessaire à la désorption soit apportée par l'air extérieur relativement humide 17E. L'air 13F forcé par le ventilateur 13V dans le condenseur 13, par exemple avec un débit de 1 m3/s environ, se refroidit au contact des ailettes du radiateur 13R dont le socle est en contact avec l'hydrure qui prélève la chaleur nécessaire au déstockage d'hydrogène endothermique. Since the hydriding reaction is reversible, the reservoir 12 despoils the hydrogen stored by desorption by means of a transfer of the heat supplied by the air 17E admitted into the condenser 13 to the endothermic reaction transforming the hydride into an alloy and hydrogen. . The hydrogen is destocked under a lower destocking pressure and at a higher temperature, via the discharge line 16 with the solenoid valve 16EV opened by the management unit 2. The destocking pressure of a few bars is lower than that of hydrogen storage and substantially greater than atmospheric pressure and corresponds to the pressure of the battery 10. The metal then passes from the hydride state to its original state ready to store hydrogen produced again . For the removal of hydrogen, the 13V fan is operated by the management unit 2 so that the amount of heat necessary for desorption is provided by the relatively moist outside air 17E. The air 13F forced by the fan 13V in the condenser 13, for example with a flow rate of about 1 m 3 / s, cools in contact with the fins of the radiator 13R whose base is in contact with the hydride which takes the heat necessary for the destocking of endothermic hydrogen.
Lors du refroidissement de l'air forcé 13F dans le condenseur au cours de l'échange thermique avec l'hydrure via le radiateur 13R, la température de l'air passe à une température d'environ 1 °C, supérieure à la température de rosée de l'air, sans que l'eau de condensation n'atteigne la température de congélation et ne gèle, afin de transformer la vapeur d'eau saturée en eau liquide 13EC récupérable par le réservoir-collecteur 14. Un contrôleur dans l'unité de gestion 2 est relié à un thermomètre dans le condenseur 13 pour surveiller que la température à la surface du radiateur 13R n'atteigne pas 0°C.  During the cooling of the forced air 13F in the condenser during the heat exchange with the hydride via the radiator 13R, the temperature of the air passes to a temperature of about 1 ° C., higher than the temperature of dew of the air, without the condensation water reaches the freezing temperature and freezes, in order to convert the saturated water vapor 13EC recoverable liquid water by the reservoir-collector 14. A controller in the management unit 2 is connected to a thermometer in the condenser 13 to monitor that the temperature on the surface of the radiator 13R does not reach 0 ° C.
Le réservoir 12 et le condenseur 13 sont dimensionnés de sorte que le condenseur fournisse suffisamment d'eau à l'électrolyseur via le purificateur 15 et de sorte que l'électrolyseur fournisse suffisamment d'hydrogène à stocker pour que la pile 10 fournisse rapidement de l'énergie électrique aux batteries 31 à recharger typiquement en quelques heures, tout en alimentant l'équipement 4. Cycliquement sous la commande de l'unité de gestion 2, les batteries 31 sont chargées rapidement par la pile 40, et se déchargent lentement pour alimenter l'équipement 4. La quantité de chaleur retirée par le réservoir de stockage 12 excède les besoins en eau de l'électrolyseur pour la production d'hydrogène nécessaire au fonctionnement de la pile pendant la recharge des batteries depuis une puissance de décharge P3m à une puissance de pleine charge P3M. Par exemple, pendant le déstockage d'hydrogène, 3 litres d'eau de condensation environ peut être produit en seulement 60 minutes environ et serviront à la production de 3,75 Nm3 (Normal mètre cube) d'hydrogène par l'électrolyseur. La consommation en hydrogène de la pile pour 4 kW pour 3h est de 1 1 Nm3 environ et permet la production de 9 litres d'eau de condensation environ ainsi que la production de 12 kWh pour recharger rapidement les batteries. Une réserve d'eau renouvelable lors de la maintenance annuelle de l'unité 1 peut être prévue pour cette variante. The reservoir 12 and the condenser 13 are sized so that the condenser provides sufficient water to the electrolyzer via the purifier 15 and so that the electrolyser provides sufficient hydrogen to be stored for the cell 10 to rapidly supply water. electrical energy to the batteries 31 to recharge typically in a few hours, while supplying the equipment 4. Cyclically under the control of the management unit 2, the batteries 31 are quickly charged by the battery 40, and slowly discharge to supply equipment 4. The amount of heat removed by the storage tank 12 exceeds the water requirements of the electrolyser for the production of hydrogen necessary for the operation of the battery during charging of the batteries from a discharge power P3m to a full load power P3M. For example, during the destocking of hydrogen, about 3 liters of water of condensation can be produced in only about 60 minutes and will be used to produce 3.75 Nm 3 (Normal cubic meter) of hydrogen by the electrolyser. The hydrogen consumption of the battery for 4 kW for 3h is about 1 1 Nm 3 and allows the production of about 9 liters of water of condensation and the production of 12 kWh to quickly recharge the batteries. A renewable water reserve during the annual maintenance of unit 1 may be provided for this variant.
En variante, si l'hygrométricité et/ou la température de l'air sur le site d'installation de l'unité 1 sont trop faibles ou deviennent trop faibles, la chaleur apportée par l'air extérieur 17E et à prélever par le réservoir 12 via le radiateur 13R pendant le déstockage peut être comblée par le flux d'air chaud 17P chargé de vapeur d'eau, dégagé par la réaction chimique dans la pile 10 qui est en fonctionnement lors du déstockage. Dans cette variante, l'air chaud 17P chargé de vapeur d'eau est amené de la pile 10 par une conduite à une entrée d'admission 13AP du condenseur 13 devant le ventilateur 13V. La vapeur d'eau produite par le fonctionnement de la pile à hydrogène 10 ne fournit pas assez d'eau de condensation 13EC pour qu'une réserve d'hydrogène dans le réservoir 12 produite par l'électrolyseur 1 1 soit suffisante à la production d'électricité de la pile 10 nécessaire à la recharge des batteries 31 . Selon une première utilisation de l'unité génératrice électrochimique 1 , l'unité de gestion 2 est couplée à une source de puissance électrique intermittente 5 afin que la source intermittente alimente en priorité l'équipement électrique 4.  Alternatively, if the hygrometry and / or the temperature of the air at the installation site of the unit 1 are too low or too low, the heat supplied by the outside air 17E and taken by the reservoir 12 via the radiator 13R during destocking can be filled by the flow of hot air 17P charged with steam, released by the chemical reaction in the battery 10 which is in operation during destocking. In this variant, the hot air 17P charged with water vapor is fed from the cell 10 via a line to an intake inlet 13AP of the condenser 13 in front of the fan 13V. The water vapor produced by the operation of the hydrogen cell 10 does not provide enough condensate water 13EC that a reserve of hydrogen in the tank 12 produced by the electrolyser 11 is sufficient for the production of hydrogen. electricity of the battery 10 necessary for recharging the batteries 31. According to a first use of the electrochemical generating unit 1, the management unit 2 is coupled to a source of intermittent electrical power 5 so that the intermittent source supplies priority to the electrical equipment 4.
La source de puissance intermittente 5 peut être un dispositif d'énergie renouvelable comprenant un module éolien et un module d'énergie solaire. Le module éolien peut comprendre une ou plusieurs génératrices éoliennes. Le module d'énergie solaire peut comprendre un ou plusieurs panneaux solaires photovoltaïques. L'unité 1 sert à pallier une longue période prédéterminée sans vent et sans ensoleillement, par exemple d'au moins 10 jours environ, et donc une inactivité de la source intermittente 5 pendant laquelle l'équipement électrique 4 est d'abord alimenté par les batteries 31 , ou le cas échéant par l'unité génératrice électrochimique 1 lorsque les batteries sont à recharger. Selon une deuxième utilisation, la source de puissance intermittente 5 est un réseau de distribution d'énergie électrique local, et l'unité génératrice électrochimique 1 avec les batteries 31 sert de générateur électrique de secours en cas de défaillance du réseau électrique local pour continuer à alimenter l'équipement 5. La défaillance du réseau électrique local peut être due à une panne plus ou moins fréquente, mais aussi à une détérioration du réseau faisant suite à une catastrophe naturelle, comme une tempête, un séisme ou un tsunami. The intermittent power source 5 may be a renewable energy device comprising a wind module and a solar energy module. The wind turbine module may include one or more wind generators. The solar energy module may include one or more photovoltaic solar panels. Unit 1 serves to overcome a long predetermined period without wind and without sunshine, for example at least about 10 days, and therefore inactivity of the intermittent source 5 during which the electrical equipment 4 is first powered by the batteries 31, or if necessary by the electrochemical generating unit 1 when the batteries are to be recharged. According to a second use, the intermittent power source 5 is a local electrical energy distribution network, and the electrochemical generating unit 1 with the batteries 31 serves as an emergency electrical generator in the event of failure of the local electrical network to continue to powering the equipment 5. The failure of the local power grid may be due to a more or less frequent failure, but also to a deterioration of the network following a natural disaster, such as a storm, an earthquake or a tsunami.
Pour ces utilisations, l'unité de gestion 2 peut comprendre des commutateurs reliés à la source intermittente 5 et à l'unité génératrice électrochimique 1 , des convertisseurs de courant incluant chacun un régulateur de charge et reliés aux batteries 31 , à l'équipement 4 et à l'unité génératrice électrochimique 1 , et un contrôleur pour commander les commutateurs et les convertisseurs et l'unité 1 en fonction de la puissance fournie par la source 5 et de la consommation en courant de l'équipement 4, des batteries 31 et de l'électrolyseur 1 1 . L'unité de gestion 2 peut comprendre des commutateurs reliés à la source intermittente 5 maintient la continuité de l'alimentation électrique de l'équipement 4 en recourant le moins possible à l'unité génératrice électrochimique 1 pour alimenter l'équipement 4 et l'unité 2 ce qui accroît la longévité de l'unité génératrice électrochimique et l'autonomie du système d'alimentation 1 -5 et réduit la maintenance de celui-ci, et en recourant le plus possible à la source intermittente 5 et aux batteries 31 pour alimenter l'équipement. En effet, la longévité de la pile à hydrogène incluse dans l'unité génératrice est indépendante de la puissance qu'elle délivre, mais est dépendante du nombre d'activation-désactivation de la pile, tandis qu'une batterie a une longévité élevée de plusieurs années même si elle subit un nombre très élevé de charges et décharges. Les conditions précitées diminuent également la fréquence de la maintenance du système d'alimentation, en particulier de l'unité génératrice électrochimique.  For these uses, the management unit 2 may comprise switches connected to the intermittent source 5 and to the electrochemical generating unit 1, current converters each including a charge regulator and connected to the batteries 31, to the equipment 4 and the electrochemical generator unit 1, and a controller for controlling the switches and the converters and the unit 1 according to the power supplied by the source 5 and the power consumption of the equipment 4, the batteries 31 and of the electrolyser 1 1. The management unit 2 may comprise switches connected to the intermittent source 5 maintains the continuity of the power supply of the equipment 4 with the least possible use of the electrochemical generating unit 1 to supply the equipment 4 and the unit 2 which increases the longevity of the electrochemical generating unit and the autonomy of the supply system 1 -5 and reduces the maintenance thereof, and making use as much as possible of the intermittent source 5 and the batteries 31 for feed the equipment. Indeed, the longevity of the hydrogen cell included in the generating unit is independent of the power it delivers, but is dependent on the number of activation-deactivation of the battery, while a battery has a long life of many years even if it suffers a very high number of charges and discharges. The aforementioned conditions also reduce the frequency of maintenance of the supply system, in particular of the electrochemical generating unit.
D'une part, l'électrolyseur 41 ne produit et stocke de l'hydrogène dans le réservoir 42 lorsque l'électrolyseur, l'équipement 4 et l'unité 2 sont alimentés par la source intermittente 5 que si la double condition très particulière suivante est satisfaite: la puissance de la source intermittente 5 excède la puissance de fonctionnement de l'équipement et les batteries 31 ont une puissance au moins égale à un premier seuil de puissance, tel qu'un seuil de pleine charge.  On the one hand, the electrolyser 41 produces and stores hydrogen in the tank 42 when the electrolyser, the equipment 4 and the unit 2 are supplied by the intermittent source 5 only if the following very specific double condition is satisfied: the power of the intermittent source 5 exceeds the operating power of the equipment and the batteries 31 have a power at least equal to a first power threshold, such as a threshold of full load.
D'autre part, le déstockage d'hydrogène du réservoir 12 vers la pile 10 et simultanément une alimentation de l'équipement 4 et de l'unité 2 par la pile et un chargement des batteries 31 par la pile 10 ne sont réalisés que dès que la puissance des batteries atteint un second seuil de puissance, tel qu'un seuil de décharge, inférieur au premier seuil et jusqu'à ce que les batteries chargées par la pile atteignent la puissance de pleine charge. On the other hand, the destocking of hydrogen from the tank 12 to the stack 10 and simultaneously a supply of the equipment 4 and the unit 2 by the battery and batteries 31 are charged by the battery 10 only when the power of the batteries reaches a second power threshold, such as a discharge threshold, lower than the first threshold and until the batteries charged by the battery reach full load power.
En dehors des conditions particulières définies ci-dessus, l'équipement 4 et l'unité 2 sont alimentés par la source 5 et/ou les batteries 31 tant que la puissance des batteries demeure comprise entre les deux seuls de puissance, sans recourir à l'énergie stockée dans le réservoir 12 et donc à l'énergie générée par la pile 10. Lorsque la puissance de la source intermittente 5 excède la puissance de fonctionnement de l'équipement 4 et les batteries 31 n'ont pas la puissance de pleine charge, la source intermittente alimente l'équipement 4 et l'unité de gestion 2 et charge les batteries 31 si nécessaire. Lorsque la puissance de la source intermittente 5 est inférieure à la puissance de fonctionnement de l'équipement 4 et les batteries 31 ont une puissance supérieure au deuxième seuil de puissance, c'est-à-dire comprise entre le seuil de décharge et la puissance de pleine charge, au moins les batteries 31 , c'est- à-dire soit les batteries 31 et la source intermittente 5, soit seulement les batteries 31 si la puissance de la source est nulle, alimentent l'équipement 4 et l'unité de gestion 2.  Apart from the particular conditions defined above, the equipment 4 and the unit 2 are powered by the source 5 and / or the batteries 31 as long as the power of the batteries remains between the two only power, without resorting to the energy stored in the tank 12 and therefore to the energy generated by the battery 10. When the power of the intermittent source 5 exceeds the operating power of the equipment 4 and the batteries 31 do not have the power of full load , the intermittent source supplies the equipment 4 and the management unit 2 and charges the batteries 31 if necessary. When the power of the intermittent source 5 is less than the operating power of the equipment 4 and the batteries 31 have a power greater than the second power threshold, that is to say between the discharge threshold and the power at full load, at least the batteries 31, that is to say either the batteries 31 and the intermittent source 5, or only the batteries 31 if the power of the source is zero, supply the equipment 4 and the unit management 2.
Afin d'accroître encore la longévité du système d'alimentation, les batteries 31 peuvent être au lithium-ion afin d'offrir une longévité de plusieurs années, avec un très grand nombre de cycle de charge-décharge des batteries. En variante, plusieurs unités génératrices électrochimiques 1 gérées par l'unité de gestion 2 peuvent être connectées en parallèle. Le nombre d'unités 1 dépend de la capacité des batteries et de la rapidité souhaitée de la recharge des batteries par les piles à hydrogène incluses dans les unités génératrices électrochimiques. En variante, un réservoir de stockage d'hydrogène, un condenseur, un réservoir-collecteur d'eau et un purificateur d'eau sont communs aux unités 1 comprenant chacune une pile à hydrogène individuelle 10 et un électrolyseur individuel 1 1 .  In order to further increase the longevity of the power supply system, the batteries 31 may be lithium-ion in order to offer a longevity of several years, with a very large number of battery charge-discharge cycle. As a variant, several electrochemical generating units 1 managed by the management unit 2 may be connected in parallel. The number of units 1 depends on the capacity of the batteries and the desired speed of recharging the batteries by the hydrogen cells included in the electrochemical generating units. Alternatively, a hydrogen storage tank, a condenser, a water collecting tank and a water purifier are common to the units 1 each comprising an individual hydrogen cell 10 and an individual electrolyser 11.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour déstocker de l'hydrogène stocké en un hydrure, qui comprend simultanément un transfert de chaleur d'un air chargé de vapeur d'eau (17E) à une réaction endothermique de l'hydrure en un alliage et en hydrogène et une condensation (E) de la vapeur d'eau en eau de condensation (13EC), 1 - Process for removing hydrogen stored in a hydride, which simultaneously comprises a heat transfer from a water vapor laden air (17E) to an endothermic reaction of the hydride in an alloy and hydrogen and a condensation (E) of water vapor in condensation water (13EC),
caractérisé en ce qu'il comprend un forçage de l'air chargé de vapeur d'eau (17E) sur un échangeur thermique (13R) en contact avec l'hydrure. characterized in that it comprises a forcing of the steam-laden air (17E) on a heat exchanger (13R) in contact with the hydride.
2 - Procédé selon la revendication 1 , comprenant une diminution de la température de l'air chargé de vapeur d'eau (17E) supérieure à la température de rosée de l'air au cours du transfert de chaleur. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, selon lequel l'air chargé de vapeur d'eau comprend pour partie de l'air chaud chargé de vapeur d'eau (17P) dégagé par une pile à hydrogène (10) recevant l'hydrogène déstocké. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant une électrolyse de l'eau de condensation (13EC) pour produire de l'hydrogène à stocker sous forme d'hydrure. 2 - Process according to claim 1, comprising a decrease in the temperature of the air charged with water vapor (17E) greater than the dew point of the air during the heat transfer. 3 - Process according to one of claims 1 or 2, wherein the steam-laden air comprises in part hot air charged with water vapor (17P) released by a hydrogen battery (10) receiving the destocked hydrogen. 4 - Process according to one of claims 1 to 3, comprising an electrolysis of the water of condensation (13EC) to produce hydrogen to be stored in hydride form.
5 - Unité génératrice électrochimique (1 ) comprenant une pile à hydrogène (10) et un réservoir de stockage (12) apte à stocker de l'hydrogène en un hydrure pour déstocker de l'hydrogène vers la pile, 5 - an electrochemical generating unit (1) comprising a hydrogen battery (10) and a storage tank (12) capable of storing hydrogen in a hydride to destock hydrogen to the cell,
ladite unité comprenant un moyen (13) apte à coopérer avec le réservoir de stockage (12) pour simultanément transférer de la chaleur d'un air chargé de vapeur d'eau (17E) à une réaction endothermique de l'hydrure en un alliage et en hydrogène et condenser de la vapeur d'eau en eau de condensationsaid unit comprising means (13) adapted to cooperate with the storage tank (12) for simultaneously transferring heat of a steam-laden air (17E) to an endothermic reaction of the hydride into an alloy and in hydrogen and condense water vapor into condensation water
(13EC), (13EC)
caractérisée en ce que ledit moyen (13) apte à coopérer avec le réservoir de stockage d'hydrogène comprend un condenseur (13) pour condenser de la vapeur d'eau en eau de condensation (13EC), un échangeur thermique (13R) qui est apte à être en contact avec l'air chargé de vapeur d'eau (17E) dans le condenseur et avec l'hydrure dans le réservoir de stockage (12), et un moyen de convection (13V) dans le condenseur pour forcer l'air chargé de vapeur d'eau (17E) sur l'échangeur thermique (13R). 6 - Unité selon la revendication 5, comprenant un réservoir-collecteur d'eau (14) pour collecter l'eau de condensation (13EC), et un électrolyseur (1 1 ) apte à être alimenté électriquement pour produire de l'hydrogène à stocker en l'hydrure dans le réservoir de stockage (12) par électrolyse de l'eau de condensation collectée. characterized in that said means (13) adapted to cooperate with the hydrogen storage tank comprises a condenser (13) for condensing water vapor in water of condensation (13EC), a heat exchanger (13R) which is adapted to be in contact with the steam-laden air (17E) in the condenser and with the hydride in the storage tank (12), and a convection means (13V) in the condenser to force the steam-laden air (17E) on the heat exchanger (13R). 6 - Unit according to claim 5, comprising a water-collecting tank (14) for collecting the water of condensation (13EC), and an electrolyzer (1 1) capable of being electrically powered to produce hydrogen to store hydride it into the storage tank (12) by electrolysis of the condensed water collected.
7 - Unité selon la revendication 6, comprenant un purificateur (15) pour purifier l'eau de condensation collectée en eau purifiée à fournir à l'électrolyseur (1 1 ). 7 - Unit according to claim 6, comprising a purifier (15) for purifying the condensed water collected in purified water to be supplied to the electrolyser (1 1).
8 - Unité selon l'une des revendications 5 à 7, dans laquelle le moyen de convection (13V) dans le condenseur (13) est apte à forcer de l'air extérieur chargé de vapeur d'eau (17E) et de l'air chaud chargé de vapeur d'eau (17P) dégagé par la pile à hydrogène (10) sur l'échangeur thermique (13R). 8 - Unit according to one of claims 5 to 7, wherein the convection means (13V) in the condenser (13) is adapted to force external air charged with water vapor (17E) and the hot air charged with water vapor (17P) released by the hydrogen cell (10) on the heat exchanger (13R).
9 - Unité selon l'une des revendications 5 à 8, dans laquelle la pile (10) est apte à alimenter un équipement électrique (4) et à charger des batteries (31 ) pendant le déstockage de l'hydrogène dès que la puissance des batteries est à un premier seuil de puissance et jusqu'à ce que les batteries chargées par la pile (10) atteignent un second seuil de puissance supérieur au premier seuil. 9 - Unit according to one of claims 5 to 8, wherein the battery (10) is adapted to power an electrical equipment (4) and to charge batteries (31) during the destocking of the hydrogen as soon as the power of the batteries is at a first power threshold and until the batteries charged by the battery (10) reach a second power threshold higher than the first threshold.
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