FR2665303A1

FR2665303A1 - Production d'energie electrique a deux modes de fonctionnement.

Info

Publication number: FR2665303A1
Application number: FR8515412A
Authority: FR
Inventors: John Wright Bartram; Wright Bartram John; Melvyn Seymour Clive; Seymour Clive Melvyn; William Adams Victor; Adams Victor William; Parish Catchpole John; Catchpole John Parish
Original assignee: Vickers Shipbuilding Eng; Vickers Shipbuilding and Engineering Ltd
Current assignee: Vickers Shipbuilding Eng; BAE Systems Marine Ltd
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1992-01-31
Anticipated expiration: 2005-10-16
Also published as: US5141823A; FR2665303B1; AU632277B2; AU632278B2

Abstract

Des premiers moyens (24) fournissent un composé contenant de l'hydrogène, pouvant subir une réaction libérant de l'hydrogène par réaction endothermique et des seconds moyens (10, 19) fournissent du péroxyde d'hydrogène liquide ou de l'air. Un dispositif de reformation (21) est relié aux premiers moyens (24) et soumet le composé contenant de l'hydrogène à la réaction endothermique et un dispositif de décomposition (12) peut être connecté sélectivement aux seconds moyens (10, 19) pour décomposer le péroxyde d'hydrogène et libérer l'oxygène. Des moyens sont prévus pour transmettre de la chaleur au composé contenant de l'hydrogène avant la réception par le dispositif de reformation ou pendant celle-ci. Des moyens séparés sont prévus pour fournir de la chaleur au dispositif de reformation afin de maintenir la réaction endothermique. L'hydrogène dégagé est fourni à la cellule de combustible. L'oxygène fourni à la cellule de combustible est prélevé du dispositif de décomposition (12) ou obtenu à partir de sources d'air.

Description

La présente invention est relative à une installation de production d'

énergie électrique qui comprend une cellule de combustible nécessitant une alimentation en hydrogène gazeux et une alimentation en oxygène gazeux pour produire une énergie électri-

que de sortie.

L'invention a été développée principalement, bien que non exclusivement, dans le but de créer une installation de production d'énergie électrique qui soit particulièrement adaptée pour être utilisée dans

un sous-marin Pour le besoin de la présente descrip-

tion, on décrira l'application d'une installation de production d'énergie électrique suivant l'invention destinée à être utilisée dans un sous-marin, bien que l'on comprenne que l'invention est susceptible d'être appliquée en général en vue d'une utilisation dans d'autres environnements dans lesquels les ressources

en air/oxygène peuvent être limitées ou non disponi-

bles, y compris l'utilisation dans les véhicules spa-

tiaux, tels que des véhicules orbitaux et des satel-

lites artificiels ou pour une utilisation d'urgence

dans des environnements dangereux telles que des opé-

rations de secours dans les mines.

Il est de pratique courante pour des sous-

marins circulant dans les océans, qui ne sont pas pro-

pulsés par un réacteur nucléaire, d'utiliser un moteur

diesel pour leur propulsion en surface ou en demi-

plongée et des batteries en immersion totale Le pro-

blème principal avec les sous-marins diesel/électrique réside dans le fait que la capacité des batteries limite fortement la durée d'immersion totale du navire, -et le besoin se fait par conséquent sentir d'une source d'énergie qui soit capable d'accroître de

capacité opérationnelle en immersion pour un sous-

marin à l'intérieur des contraintes physiques et opérationnelles imposées par un sous-marin De telles contraintes comprennent des limites d'espace et de poids de l'installation de conversion d'énergie, des exigences volumétriques de combustible(s) et des problèmes de flottabilité créés par l'allégement croissant à mesure que le ou les combustibles est ou

sont consommés.

Un dispositif d'alimentation en énergie

possible, connu sous le nom de système diesel à recy-

clage utilise un moteur diesel classique aspirant de l'oxygène dilué avec de la vapeur et/ou du gaz d'échappement en un cycle fermé auto- contenu Bien qu'un tel système accroisse l'endurance d'un sous-marin alimenté seulement par des batteries, il souffre des inconvénients du poids total, du volume de

combustible et de l'oxygène nécessaire, de l'élimina-

tion du produit de combustion et du bruit.

Bien que d'autres variantes du dispositif de conversion d'énergie à moteur diesel soient connues, aucun d'entre eux n'offre des avantages significatifs pour cette application Le rendement de la conversion d'énergie d'un générateur diesel est de 20 à 30 Z f Cependant, les cellules à combustible qui convertissent directement de l'énergie chimique en énergie électrique ont un rendement de conversion d'énergie éprouvé de 50 à 60 Z Ainsi, si une cellule à combustible fiable capable de produire l'énergie de sortie requise pouvait être combinée avec un moyen satisfaisant d'emmagasinage pour les réactifs, un système de production d'énergie appropriée pour un

sous-marin immergé pourrait être fourni.

Divers types de cellules de combustible ont été l'objet d'efforts considérables de développement et offrent à présent des performances spécifiques élevées avec une fiabilité dém-ontrée -Un premier type de cellule combine de l'oxygène et de l'hydrogène gazeux de pureté élevée pour former de l'eau avec la production de quantités importantes d'énergie électrique Une telle cellule de combustible peut être mise en route aisément, l'énergie de sortie peut être modifiée automatiquement et le fonctionnement de la cellule est virtuellement silencieux Le problème réside dans la fourniture d'oxygène et d'hydrogène gazeux de pureté élevée L'oxygène et l'hydrogène sont tous deux des gaz permanents et ne peuvent donc être

liquéfiés à des températures normales par l'applica-

tion d'une pression Les gaz peuvent ainsi être stockés soit sous forte pression dans des cylindres ce qui entraine un handicap pour le poids des récipients et le volume des gaz qui pourraient être emmagasinés, ou sous forme de liquides cryogéniques ce qui risque de créer des problèmes d'espace, des problèmes de

flottabilité dûs au changement de creux et des pro-

blèmes associés aux charges de choc L'hydrogène peut également être stocké sous forme solide en combinaison chimique en tant qu'hybride métallique mais ceci pose

également des problèmes de poids.

Un second type de cellule de combustible peut utiliser de l'oxygène de l'air et l'utilisation d'une telle cellule est également avantageuse Ce type de cellule pouvait être utilisé lorsqu'un sous-marin était en surface ou en demi-plongée en utilisant l'air normal Lorsque le navire est immergé, ce type de cellule pourrait être actionné en utilisant l'air intérieur au sous-marin à condition que le contenu en

oxygène de cet air soit maintenu.

Suivant l'invention, il est créé une instal-

lation de production d'énergie électrique ayant deux modes de fonctionnement et comprenant: une cellule de combustible qui nécessite une alimentation en hydrogène gazeux et une alimenta- tion en oxygène gazeux afin d'engendrer une énergie électrique de sortie; des premiers moyens d'alimentation pour fournir à l'installation un composé contenant de

l'hydrogène qui est liquide dans des conditions norma-

les de température et de pression et qui peut subir une réaction endothermique pour libérer de l'hydrogène gazeux; des seconds moyens d'alimentation pouvant

être actionnés sélectivement pour fournir à l'instal-

lation du péroxyde d'hydrogène liquide dans un premier mode de fonctionnement et de l'air dans un second mode de fonctionnement; un dispositif de reformation, connecté aux premiers moyens d'alimentation, dans lequel ledit composé peut subir ladite réaction endothermique et

libérer l'hydrogène gazeux.

un dispositif de décomposition qui peut être sélectivement connecté auxdits seconds moyens

d'alimentation, dans le premier mode de fonctionne-

ment, et qui est agencé pour décomposer le péroxyde d'hydrogène de façon exothermique de manière à libérer l'oxygène gazeux; des moyens pour transmettre au composé contenant de l'hydrogène la totalité ou une partie de la chaleur qui est dégagée dans le dispositif de

décomposition au cours du premier mode de fonctionne-

ment, de manière à maintenir la réaction endothermique dans le dispositif de reformation; des moyens pour fournir de la chaleur au composé contenant de l'hydrogène, dans le second mode de fonctionnement, de manière à maintenir la réaction endothermique dans le dispositif de reformation; des moyens pour fournir l'hydrogène gazeux dégagé dans le réformateur, à la cellule de combusti- ble; et des moyens pour alimenter la cellule de combustible en oxygène gazeux qui est dégagé dans le dispositif en décomposition au cours du premier mode de fonctionnement et des moyens pour fournir l'air à

la cellule de combustible dans le second mode de fonc-

tionnement, de sorte qu'une énergie électrique de sor-

tie soit obtenue de la cellule de combustible dans le

premier ou dans le second mode de fonctionnement.

Le péroxyde d'hydrogène est décomposé de façon exothermique dans le dispositif de décomposition et de préférence des moyens sont prévus pour fournir de la chaleur provenant du dispositif de décomposition au dispositif de reformation, de manière à maintenir

la réaction endothermique dans le dispositif de refor-

mation. On remarquera en particulier que la chaleur fournie par la décomposition du péroxyde d'hydrogène, dans le dispositif de décomposition est de qualité élevée, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une chaleur

concentrée à haute température, qui est particuliè-

rement utile pour favoriser et maintenir la réaction de reformation du composé contenant de l'hydrogène

dans le dispositif de reformation.

Ceci assure un fonctionnement efficace de l'installation de production d'énergie électrique dans le premier mode de fonctionnement en ce que de la chaleur dégagée dans le dispositif de décomposition qui serait autrement perdue est utilisée en tant que

source de chaleur pour maintenir la réaction endo-

thermique dans le dispositif de reformation.

Lorsqu'une installation de production

d'énergie électrique suivant l'invention est instal-

lée dans un sous-marin, elle peut être utilisée pour

fournir toute l'énergie de propulsion pour le sous-

marin, à la fois sous l'eau et également en fonction- nement en surface/demi-plongée En fonctionnement sous l'eau, le péroxyde d'hydrogène peut être fourni au dispositif de décomposition (dans le premier mode de

fonctionnement) et la chaleur dégagée dans le dispo-

sitif de décomposition est fournie au composé conte-

nant de l'hydrogène de manière à maintenir la réaction endothermique En variante, les exigences de chauffage

pour la réaction de reformation peuvent être totale-

ment ou en partie satisfaites par d'autres sources de chaleur résiduelle, ou par une partie de l'énergie

électrique de sortie provenant de la cellule de combu-

stible.

Cependant, en fonctionnement en surface/de-

mi-plongée du sous-marin, il n'est plus nécessaire d'utiliser du pèroxyde d'hydrogène comme source d'oxygène pour la cellule de combustible, l'oxygène pouvant être tiré de l'atmosphère Ceci permet alors

de conserver la réserve de péroxyde d'hydrogène -

Cependant, la non disponibilité de chaleur provenant de la réaction exothermique du péroxyde d'hydrogène dans le dispositif de décomposition (pour maintenir la

réaction endothermique dans le dispositif de reforma-

tion), doit être compensée à partir d'autres sources.

Cette chaleur peut être tirée, par exemple, de la com-

bustion d'une partie du composé contenant de l'hydro-

gène, qui est de préférence du méthanol ou tout corps chimique approprié ayant une chaleur de combustion

appropriée, par exemple du mazout.

Selon une variante, une partie de l'énergie

électrique de sortie produite par la cellule de com-

bustible peut être utilisée pour satisfaire aux exi-

gences de chauffage du dispositif de réformation En outre, ou à titre de variante, d'autres sources de

chaleur résiduelle produite ailleurs dans l'installa-

tion peuvent, lorsque c'est possible, être utilisées,

de préférence, à la combustion de la source d'hydro-

gène et/ou à l'utilisation de l'énergie électrique Il est en outre possible que toutes les trois sources de

chaleur puissent être utilisées, c'est-à-dire, la cha-

leur résiduelle du processus, l'énergie chimique et électrique pourraient être utilisées soit seules, dans n'importe quelle combinaison de deux ou toutes les

trois ensemble pour satisfaire aux exigences thermi-

ques du processus de la façon la plus pratique et/ou économique. Le composé préféré contenant de l'hydrogène

destiné à être utilisé dans l'installation de produc-

tion d'énergie électrique est le méthanol, bien que

d'autres alcools ou hydrocarbures puissent être utili-

sés à condition qu'ils soient liquides à la températu-.

re et à la pression normales et qu'ils puissent être soumis à une réaction de réformation endothermique

pour libérer de l'hydrogène gazeux.

Lorsque, ainsi qu'on le préfère, le méthanol est utilisé comme composé contenant de l'hydrogène,

celui-ci est particulièrement approprié car il présen-

te une masse spécifique d'environ 0,8 à température et à pression normales et un point d'ébullition de 64,7-C La réaction de reformation nécessite l'addition d'eau pure ou méthanol et avantageusement celle-ci est prélevée de l'eau pure produite pendant

le fonctionnement de la cellule de combustible.

Le péroxyde d'hydrogène qui est utilisé comme source d'oxygène peut être décomposé par voie catalytique en oxygène et eau Le péroxyde d'hydrogène est un composé hautement réactif et il est fourni habituellement en solution aqueuse Certaines concen-

trations de péroxyde d'hydrogène peuvent être utili-

sées mais une concentration de 85 Z est préférée Une

telle concentration aurait une d e N S i t é d'en-

viron 1,36 et être liquide aux conditions normales de

température et de pression.

La décomposition exothermique de la réaction

du péroxyde d'hydrogène peut être utilisée pour four-

nir une partie ou la totalité de la chaleur nécessaire pour la réaction endothermique de reformation du méthanol dans le premier mode de fonctionnement, de manière à accroître au maximum, comme indiqué plus haut l'économique thermique de fonctionnement de l'installation de production et réduire/éliminer la nécessité d'utiliser une source de chaleur de remplacement telle que l'électricité prélevée de la

cellule de combustible.

De manière avantageuse, les réactions de-

décomposition exothermique et de reformation endo-_ thermique sont réalisées à proximité immédiate de manière à rendre maximal le transfert de chaleur Dans un agencement possible, les deux réactions pourraient avoir lieu dans un seul récipient, étant séparées seulement par un élément fortement conducteur de la chaleur, bien que d'autres moyens à rendement élevé de transfert de chaleur puissent être utilisés si on le désire. Il est également préférable de faire en sorte que les courants de produits chauds quittant les récipients de reformation/décomposition ajoutés à d'autres sources de chaleur, telles que la cellule de combustible, des oxydants catalytiques et analogues puissent être utilisés pour préchauffer les réactifs, à savoir: le méthanol et l'eau avant d'atteindre le stade de la réaction de reformation.

L'invention fournit à cet effet une instal-

lation de production d'énergie électrique qui utilise une cellule de combustible capable de délivrer une énergie de sortie élevée et d'avoir un rendement élevé de conversion d'énergie tout en ne nécessitant pas d'emmagasinage cryogénique ou sous forte pression de sources d'hydrogène et d'oxygène En faisant en sorte, comme cela est préféré, que les exigences thermiques de la réaction de reformation soient satisfaites dans

le premier mode de fonctionnement, au moins pour l'es-

sentiel, par chaleur produite par la réaction de

décomposition, ensemble avec d'autres économies ther-

miques, virtuellement toute l'énergie de sortie de la

cellule de combustible est disponible pour l'uti-

lisation, l'installation fonctionnant pratiquement en

autonomie thermique dans le premier mode de fonction-

nement. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la Fig 1 est une illustration schématique d'une installation de production d'énergie électrique

destinée à être utilisée dans un sous-marin, compre-

nant un appareil pour produire de l'oxygène et de l'hydrogène gazeux destinés à alimenter une cellule de combustible; la Fig 2 est une illustration schématique de la combinaison de l'oxygène et de l'hydrogène dans la cellule de combustible pour produire de l'énergie électrique; la Fig 3 est une illustration schématique de l'oxydation catalytique de purges d'oxygène et d'hydrogène gazeux; la Fig 4 est une illustration semblable à

celle de la Fig 1 d'un mode de réalisation d'instal-

lation de production d'énergie électrique suivant l'invention; la Fig 5 est un schéma représentant l'équilibre global de la chaleur et de masse pour la production simultanée d'oxygène et d'hydrogène gazeux dans l'installation; et la Fig 6 est un diagramme d'équilibre

global de chaleur et de masse se rapportant à l'ins-

tallation de la Fig 4, pour la production d'hydrogène en utilisant une autre source de chaleur pour

maintenir la réaction.

Les cellules de combustible qui sont utilisées dans une installation de production d'énergie électrique suivant l'invention sont du type qui nécessite la prévision d'une alimentation en hydrogène et en oxygène gazeux pur ou en hydrogène gazeux et en air (en tant que source d'oxygène gazeux), afin d'engendrer une énergie électrique de

sortie.

Les cellules de combustible du type précité qui peuvent être utilisées comprennent les constituants suivants: Electrolvte Polvmère solide Air/hydrogène ou oxygène/hydrogène Faible température 6 *-105 C Electrolvte acide Phosphoriaue Air:hydrogéne ou oxygène/hydrogène Température de fonctionnement 150 190-C Electrolvte alcalin (hydroxyde de potassium) Oxygène/hydrogène (on peut utiliser de l'air si le gaz

carbonique est d'abord éliminé).

Faible température: 60 90 C. On va maintenant décrire les réactions chimiques qui ont lieu afin d'alimenter en hydrogène et

en oxygène gazeux la cellule du combustible et de con-

vertir l'énergie chimique dans la cellule de

combustible en énergie électrique.

Une alimentation en oxygène gazeux pur est tirée du péroxyde d'hydrogène qui se décompose suivant l'équation: 2 H 202 2 H 2 o + 02 + chaleur ( 1)

Le péroxyde d'hydrogène est un corps chimi-

que instable et il nécessite seulement de faibles

moyens d'activation pour déclencher sa décomposition.

Ainsi, pour des raisons de sécurité, il est habituel-

lement disponible en solution aqueuse Il a été trouvé qu'une solution aqueuse à 85 Z de péroxyde d'hydrogène

fournit les niveaux nécessaires de chaleur de décompo-

sition en réduisant les risques de manipulation et de stockage à des niveaux acceptables Un catalyseur est utilisé pour assurer que la réaction de décomposition ( 1) se produit dans un récipient de réaction 12 (décrit plus bas en référence à la Fig 1) et cst

aussi complète que possible.

Une alimentation en hydrogène gazeux pur est tirée d'une réaction de reformation de tout alcool ou hydrocarbure approprié, pourvu que ce corps soit liquide aux conditions normales de température de pression et puisse subir une réaction de reformation endothermique pour libérer de l'hydrogène gazeux Le composé préféré contenant de l'hydrogène est un alcool réformable et, en particulier, le méthanol sous forme de vapeur qui est reformé avec de la vapeur d'eau en présence d'un catalyseur selon l'équation de réaction

globale: -

CH 3 OH + H 20 + chaleur cc 2 + 3 H 2 ( 2) La réaction du méthanol est en fait une réaction en deux parties qui comprend la décomposition selon l'équation:

CH 3 OH C O + 2 H 2 ( 2 A)

suivie par une réaction de déplacement suivant l'équation CO + H 20 Co 2 + H 2 C 3)

La réaction globale est fortement endother-

mique et nécessite donc une chaleur considérable pour

atteindre un taux acceptable de production d'hydrogè-

ne Pour faciliter l'échange de chaleur entre les réactions de décomposition et de reformation il est avantageux que les deux réactions se produisent très près l'une de l'autre, de préférence dans le même récipient et qu'elles soient séparées seulement par un élément de transfert thermique, comme décrit plus en détail par la suite Un récipient concentrique avec une réaction se produisant dans le compartiment cylindrique central et l'autre dans le compartiment' annulaire et un élément annulaire fortement conducteur séparant les deux compartiments est idéal Une autre forme appropriée de récipient pourrait être similaire à un échangeur thermique à tube et enveloppe, la réaction de décomposition ayant lieu par exemple à l'extérieur des tubes et la réaction de reformation à l'intérieur des tubes La conception particulière du récipient dépendrait également des types de catalyseur à utiliser et du fait que le passage des deux courants

doit se faire dans le même sens ou à contre-courant.

Selon une variante, les réactions pourraient être réalisées dans des récipients séparés avec des moyens très efficaces de transfert dé chaleur entre les deux récipients, par exemple, des tubulures thermiques ou

analogues au moyen de chauffage électrique.

Lorsque l'hydrogène gazeux a été produit, il doit être purifié avant de pouvoir être transmis à la cellule de combustible Les moyens de purification seront décrits par la suite mais la raison de cette nécessité est que les éléments actifs d'une cellule de combustible peuvent aisément être "contaminés" par la présence d'impuretés, en réduisant ainsi le rendement

du fonctionnement de la cellule L'hydrogène et l'oxy-

gène réagissent dans une cellule de combustible pour produire de l'eau pure, de la chaleur et de l'énergie électrique selon l'équation: 2 H + + 2 Hchaleur + énergie

2 02 > 220

électrique ( 4) L'eau pure produite peut être utilisée comme diluant pour le méthanol avant la réformation et tout excès d'eau peut être utilisé pour les besoins de l'équipage du sous-marin, lorsque l'installation de

production d'énergie électrique équipe celui-ci Un.

mode de réalisation d'installation de production, d'énergie électrique suivant l'invention destiné à être utilisé dans un sous- marin est représenté à la Fig 4 Cependant, on va d'abord décrire l'installation dans laquelle le méthanol et le péroxyde d'hydrogène liquide sont utilisés comme matières de départ pour engendrer respectivement de l'hydrogène et de l'oxygène gazeux en vue de les fournir à une cellule de combustible qui fait partie

de l'installation.

En se référant tout d'abord à la Fig 1, le péroxyde d'hydrogène est tiré d'un réservoir par une

pompe 10 et introduit dans un dispositif de décomposi-

tion 12 Un promoteur tel que du-permanganate de calcium peut également être ajouté par une pompe 13

pour déclencher la décomposition du péroxyde d'hydro-

gène lorsque le dispositif de décomposition 12 est froid Le réservoir (non représenté) pour le péroxyde d'hydrogène ainsi que pour le méthanol comprennent de préférence des sacs souples disposés à l'extérieur de

l'enceinte sous pression mais à l'intérieur du compar-

timent hydrodynamique du sous-marin Ce procédé de stockage présente plusieurs avantages, à savoir une économie d'espace à l'intérieur du compartiment sous pression, la pression d'immersion "pompe" efficacement le liquide dans le sous-marin et il n'y a pas de creux car le sac s'écrase simplement à mesure que le liquide en est retiré, ce qui réduit considérablement les

problèmes de flottabilité.

Dans le dispositif de décomposition 12, le péroxyde d'hydrogène entre en contact avec un premier

catalyseur qui assure que la majeure partie du péroxy-

de d'hydrogène se décompose Etant donné qu'il s'agit d'une réaction très violente produisant une chaleur considérable, les conditions requises pour le cataly seur sont très strictes, de sorte que les gaz produits

sont ensuite passés à travers un cyclone 14 pour sépa-

rer tout débris de catalyseur du courant de gaz qui est recueilli à travers une vanne dans un récipient A partir du cyclone 14, les gaz passent à travers un échangeur de chaleur 16 o ils sont refroidis par transfert de chaleur à un courant de méthanol/eau arrivant vers l'appareil Après un refroidissement supplémentaire dans un échangeur thermique 17, le péroxyde d'hydrogène décomposé qui se compose alors

essentiellement d'eau liquide, d'oxygène et, éve-

tuellement, d'un peu de péroxyde d'hydrogène résiduel, passe dans un séparateur 18, (qui peut contenir un catalyseur si nécessaire), dans lequel l'eau liquide est prélevée L'oxygène pur saturé sort par le conduit 19, tandis que l'eau résiduelle quitte le séparateur

opar l'intermédiaire d'une vanne et d'un conduit 20.

Le fonctionnement de la vanne 20 est assuré par un dispositif de commande de niveau Dans la pratique, la décomposition du péroxyde d'hydrogène dans le dispositif de décomposition 12 peut être si complète

qu'il n'est pas nécessaire d'ajouter un autre cataly-

seur dans le séparateur 18; cependant, si le rendement de la conversion n'est pas aussi élevé qu'on s'y

attend, par exemple lorsqu'elle commence, un cataly-

seur additionnel est nécessaire.

Le méthanol en provenance du réservoir (non représenté) et l'eau pure sont envoyés par des pompes 22 et 23 respectivement à un conduit de mélange 24 o

le mélange se produit Un dispositif de commande pro-

portionnel 25 mesure les proportions du mélange et commande le fonctionnement de l'une ou des deux pompes 22 et 23 pour atteindre le rapport méthanol/eau désiré Un dispositif de commande de débit et une vanne 26 régulent le débit du mélange méthanol/eau à travers les échangeurs de chaleur 30, 16 et 29 vers un dispositif de reformation 21 o la réaction 2 (c'est-à-dire 2 A) se produit Le dispositif de décomposition 12 et le dispositif de reformation 21 sont représentés côte à côte pour mettre l'accent sur l'interdépendance thermique des deux réactions Les

réactions peuvent être conduites dans le même réci-

pient et séparées par une membrane fortement conduc-

trice dans des récipients voisins avec un transfert thermique accru, par exemple au moyen de conduits de chaleur et analogues pour former des moyens pour transmettre la chaleur dégagée dans le dispositif de décomposition 12 au dispositif de reformation 21, afin

de maintenir la réaction endothermique dans celui-ci.

L'ensemble du dispositif de commande de débit/vanne 26 dans la conduite pour le mélange méthanolleau est relié par l'intermédiaire d'un dispositif de commande central (non représenté) au dispositif de contrôle et de commande de débit 11 dans la conduite du péroxyde

d'hydrogène, de sorte que dans des conditions de fonc-

tionnement normal, les débits peuvent être équilibrés pour égaliser les exigences thermiques des réactions de reformation et de décomposition et/ou les taux de production d'oxygène et d'hydrogène Le relâchement de la pression et le retour au réservoir 27 sont assurés

par un conduit 24 à titre de précaution de sécurité.

L'eau pure qui passe par la pompe 23 est produite par la cellule de combustible (Fig 2) et

elle est stockée dans un réservoir de stockage inter-

médiaire (non représenté) jusqu'à ce qu'on en ait besoin. Pour des raisons de sécurité, il peut être souhaitable de ne pas disposer le dispositif de décom j

position 12 et le dispositif de reformation 21 à pro-

ximité immédiate l'un de l'autre Cependant, la cha-

leur dégagée dans le dispositif de décomposition 12 est toujours employée utilement en ce que le courant

de méthanol/eau arrivant vers le dispositif de refor-

mation 21 est préchauffé dans l'échangeur de chaleur 16 Lorsque le dispositif de décomposition 12 et le

dispositif de reformation 21 sont séparés, un chauf-

fage supplémentaire peut être nécessaire dans le dispositif de reformation21, de manière à faire en sorte que la réaction atteigne un degré d'avancement raisonnable Ceci peut être assuré par tout moyen approprié, tel que le chauffage électrique Il est envisagé qu'un préchauffage substantiel du courant entrant de méthanolteau puisse avoir lieu au moyen des échangeurs de chaleur 30, 16 et 29, à savoir jusqu'à des besoins, le restant du chauffage requis (pour maintenir la réaction endothermique) ayant lieu dans le dispositif de réformation 21 On remarquera que le

courant de méthanol/eau est chauffé en passant à tra-

vers trois échangeurs de chaleur 30, 16 et 29 L'ordre dans lequel ces échangeurs de chaleur se présentent le long du trajet de la conduite du mélange méthanol/eau dépend de la température particulière des fluides chaud et froid à chaque point; le nombre et l'ordre des échangeurs de chaleur 30, 16 et 29 sera déterminé pour obtenir une économie thermique maximale Le chauffage électrique (non représenté) peut également être fourni, si nécessaire, par exemple, pour le démarrage ou dans le dispositif de réformation 21 Les échangeurs de chaleur 30, 16 et 29 peuvent fonctionner

avec des courants dans le même sens ou à contre-

courant, comme déterminé par les exigences de rende ment thermique De façon analogue, le débit de péro xyde d'hydrogène et les courants de méthanol/eau à

travers le dispositif de décomposition 12 et le dis-

positif de réformation 21 peuvent être soit dans le

même sens, soit à contre-courant.

Les réactions chimiques vont rarement jusqu'au bout, c'est-à- dire à 100 Z de conversion des réactifs et il se produit souvent des réactions

annexes Tel est le cas pour la réformation du métha-

nol/eau Si la réaction de déplacement (équation 3) ne

s'est pas produite de façon suffisante dans le dispo-

sitif de reformation/décomposition 12 une occasion supplémentaire pour que la réaction ait lieu doit être fournie Sur la Fig 1, les produits de la réaction de reformation consistant en l'hydrogène, du gaz carbonique, de l'oxyde de carbone, du méthanol non reformé et de la vapeur quittent le dispositif de

reformation 21 et passent dans un récipient de réac-

tion de déplacement 33 De la vapeur pure supplémentaire peut être ajoutée à l'aide du conduit d'alimentation 34, si nécessaire, et la réaction de déplacement a lieu en présence d'un catalyseur, si nécessaire, selon l'équation 3, en changeant la majeure partie de l'oxyde de carbone non converti en

gaz carbonique avec production d'hydrogène supplémen-

taire. Les gaz passent alors dans un récipient de séparation 35 o l'hydrogène gazeux est séparé des autres gaz Du fait qu'il a le volume atomique le plus faible de tous les éléments, l'hydrogène gazeux diffuse à travers les structures cristallines de certaines substances, alors que les autres gaz ne peuvent pas diffuser Le palladium est le seul métal à avoir un réseau cristallin juste assez lâche pour permettre le passage de l'hydrogène, tout en n'étant pas suffisamment lâche pour le passage de tout autre gaz Ainsi, une membrane de diffusion 36 en palladium ou en des alliages de celui-ci sépare les deux parties

du récipient 35 de diffusion et de séparation, en per-

mettant seulement à l'hydrogène de passer à travers la

membrane 36 sous l'effet de la différence de pression.

A partir du récipient 35 de diffusion et de séparation, par l'intermédiaire de la conduite 32, l'hydrogène gazeux pur est refroidi dans le dispositif de refroidissement 30 et transmis par la conduite 38 à

la cellule de combustible (non représenté).

1 9 Les autres gaz qui quittent le récipient de

diffusion et de séparation 35 passent le long du con-

duit 43 et sont principalement constitués de gaz car-

bonique avec de faibles quantités d'oxyde de carbone, de vapeur d'eau et de méthanol Ceux-ci sont tous des gaz résiduels On remarquera que tout l'hydrogène

gazeux n'est pas éliminé dans le récipient 35 de dif-

fusion et de séparation; la raison en est que la dif-

fusion est un processus physique et que le temps nécessaire pour atteindre un équilibre dynamique

serait inacceptable pour le taux de production d'hy-

drogéne requis Parmi les agz se trouvant dans le conduit 43, l'oxyde de carbone et l'hydrogène sont peu solubles dans l'eau et ne peuvent de ce fait être éliminés d'un sous-marin sans qu'il y ait des risques que des bulles s'élèvent vers la surface et qu'il y ait production de bruit en raison de l'éclatement des bulles, ce qui revèle la position du navire Etant donné que le stockage à bord de gaz sous pression a été par avance rejeté, il est nécessaire de convertir chimiquement ces gaz en des formes solubles Ceci peut

être réalisé par oxydation catalytique en gaz carbo-

nique et en eau, l'oxygène destiné à ce but provenant par le conduit 37 du péroxyde d'hydrogène décomposé et selon les équations suivantes: 2 H 2 + O 2 2 H 20 + chaleur ( 5) 2 CO + O -y 2 C 02 + chaleur ( 6) 2 CHOH 30 O 2 + 4 H 20 +chaleur ( 7) Les gaz du séparateur 35 passent par un clapet anti-retour 39 et le long du conduit 43 vers un

* premier dispositif d'oxydation catalytique 41 Un dis-

positif 42 de commande stoechiométrique régule le pro-

cessus Il consiste en un dispositif de mesure disposé en amont du dispositif d'oxydation catalytique 41 pour mesurer les concentrations d'hydrogène et d'oxyde de carbone dans le gaz et une vanne de commande 42 pour

admettre l'oxygène à partir d'un conduit 37 par l'in-

termédiaire d'un clapet anti-retour 44 En fonction du rendement des réactions de reformation et de déplace- ment, plus d'un dispositif d'oxydation catalytique 41

peut être nécessaire; deux dispositifs sont représen-

tés à la Fig 1.

La chaleur engendrée par l'oxydation cataly-

tique est transférée par le ou les échangeurs de chaleur 29 vers le courant de méthanol/eau entrant

dans le dispositif de reformation 21 Après être pas-

sés à travers le ou les échangeurs de chaleur 29, les gaz sont dissous et évacués à la mer par le conduit

45.

On remarquera qu'étant donné que le méthanol est stocké à l'extérieur de l'enceinte sous pression, il se trouve ainsi à la pression de la profondeur d'immersion La pompe 22 augmente cette pression d'une

faible valeur pour donner la pression de fonctionne-

ment dans le système représenté à la Fig 1 Dans tout le système, la pression sera virtuellement maintenue de manière que le gaz puisse être dissous et évacué par le conduit 45 directement à la mer (probablement à travers un clapet anti-retour non représenté), sans nécessiter un pompage La même situation s'applique à

la pompe 10 dans le conduit de péroxyde d'hydrogène.

Les pompes 23 et 13 doivent accroître la pression de l'eau et du permanganate de calcium respectivement à partir de la pression ambiante jusqu'à la pression du système, mais dans les deux cas de faibles volumes seulement doivant être traités A Insi, du point de vue du pompage, seulement une énergie minimale doit être dépensée pour faire fonctionner le système Comme l'économie thermique du système, les exigences de pompage sont également conçues pour qu'un maximum

d'énergie de sortie utile soit pris sur l'installa-

tion. En se référant à la Fig 2, l'oxygène et l'hydrogène gazeux purs pénètrent dans une cellule de

combustible 50 par des conduits 19 et 38 respective-

ment Bien que la "cellule de combustible 50 " soit indiquée au singulier, on comprendra que plusieurs cellules de combustible seront utilisées dans des

installations réelles; les cellules peuvent être agen-

cées en série ou en parallèle ou selon toute combinai-

son requise La réaction 4 a lieu en produisant de

l'énergie électrique (représentée à la partie supé-

rieur de la Fig), de l'eau et de la chaleur Le taux de réaction est commandé par la vanne se trouvant dans le conduit 38 d'amenée de l'hydrogène vers la cellule de combustible 50 Bien qu'une membrane de diffusion 36 du séparateur 35 (Fig 1) doive laisser passer seulement l'hydrogène gazeux, des défauts dans le métal peuvent faire en sorte que de faibles quantités d'autres gaz passent également Etant donné que ces, impuretés tendraient à s'accumuler dans la cellule de combustible 50 en raison de leur non réaction, il est prévu une purge d'hydrogène 51 destinée à être utilisée de façon continuelle ou intermittente, selon

les besoins.

La vapeur et l'oxygène non utilisés quittent la cellule de combustible par un conduit de sortie 52 et la vapeur se condense dans un réfrigérant 53 L eau pure est séparée dans un séparateur 54 et passe par un

dispositif de commande de niveau/vanne 59 et un con-

duit 60 vers un récipient de stockage (non représenté) o elle est utilisée pour la dilution du méthanol, par la pompe 23 <Fig 1), dans le conduit d'alimentation 34 vers le récipient 33 (Fig 1) ou en tant qu'eau potable L'oxygène non utilisée quitte le séparateur 54 par le conduit 55, et il est recyclé par une pompe 56 et un conduit 57 vers la cellule de combustible. Etant donné que les éléments 52, 53, 54, 55, 56 et 57 forment une boucle fermée, une purge 58 est prévue

pour empêcher l'accumulation d'impuretés La circula-

tion d'oxygène dans la boucle 52, 53, 54, 55, 56 et 57 assure également un certain refroidissement de la

cellule de combustible 50 par l'intermédiaire du ré-

frigérant 53 La source principale de refroidissement

pour la cellule de combustible est assurée par un sys-

tème séparé 50 A et la chaleur provenant de cette

source peut être utilisée ailleurs dans le processus.

Etant donné que, ni l'hydrogène, ni l'oxy-

gène ne sont solubles de façon appréciable dans l'eau de mer, les gaz purgés ne peuvent être évacués à la

mer et doivent donc être éliminés d'une autre manière.

A la Fig 3, deux dispositifs de mesure 70 contrôlent les débits dans les conduits 51 et 58 (Fig 2 et 3) et

envoient des signaux à un dispositif de commande-

stoechiométrique 71 qui actionne une pompe 72 pour-

pomper de l'air à partir de l'atmosphère du sous-marin chaque fois que le rapport hydrogène-oxygène dépasse une valeur pré-établie L'air provenant de la pompe 72 agit également en tant que diluant et limite ainsi les températures atteintes dans le dispositif d'oxydation catalytique 74 Les deux débits de gaz passent ensuite par des clapets anti-retour 73 vers le dispositif

d'oxydation catalytique 74 o a lieu la réaction 5.

Après condensation de la vapeur dans un réfrigérant , l'eau résultante est recueillie dans un séparateur 76 et évacuée par le dispositif de commande de niveau/vanne 78 vers un réservoir 77; elle serait potable mais elle ne serait pas utilisée pour la dilution du méthanol Le mélange d'air et d'oxygène

provenant du séparateur 76 est évacué vers l'atmos-

phère du sous-marin par un conduit 79. L'installation de production d'énergie électrique qui vient d'être décrite constitue un système de production d'énergie totalement autonome pouvant fonctionner en ne nécessitant ni air, ni oxygène externes L'oxygène provenant de l'atmosphère du sous-marin fourni par une pompe 72 (Fig 3) pourrait aussi bien provenir de la conduite 58 de purge d'oxygène en ouvrant un peu plus la vanne prévue dans ce conduit Le processus soit recycle, soit élimine ses propres produits résiduels et ne contamine donc pas l'environnement De plus, si la réaction de décomposition du péroxyde d'hydrogène seule a lieu ou bien si elle a lieu à un taux supérieur aux axigences stoechiométriques, de l'oxygène peut être ajouté à

l'atmosphère du sous-marin par le conduit 79.

Pour déclencher le processus, le péroxyde

d'hydrogène est admis dans le dispositif de décompo-

sition 12 avec une certaine quantité de promoteur-

constitué par du permanganate de calcium Ceci chauffe le dispositif de décomposition 12 et l'échangeur de chaleur 16 Ensuite, le mélange méthanol/eau est passé à travers l'échangeur de chaleur 16 et dans le

dispositif de reformation 21 o, en raison de la fai-

ble température le taux de conversion du méthanol est bas Ceci résulte en une proportion élevée de méthanol oxydé dans le dispositif d'oxydation catalytique 41 et

ainsi en un transfert de chaleur élevé dans l'échan-

geur de chaleur 21, entrainant des températures

d'entrée du méthanolteau plus elevées dans le dispos-

tif de reformation 21 Ainsi, le taux de conversion du méthanol et de la chaleur fournie au méthanol/eau dans les échangeurs de chaleur 16 et 29 font en sorte qu'un équilibre stable est atteint après une période de fonctionnement et ensuite maintenu.

Lorsque des modifications de l'énergie élec-

trique de sortie sont requises, ceci peut être obtenu par des modifications du débit d'entrée de péroxyde

d'hydrogène et de méthanol/eau au moyen d'un disposi-

tif de commande automatique Si nécessaire, de petits réservoirs d'oxygène et d'hydrogène (non représentés) peuvent être prévus dans les conduits 19 et 38 respectivement Tout retard entre la demande d'énergie et l'énergie de sortie peut être rattrapé/absorbé par les batteries du sous-marin Le système est bien

adapté pour une commande automatique et un environ-

nement sans personnel.

Un autre point qui est très important pour le fonctionnement dans un environnement confiné est que le système est presque totalement silencieux Ceci est particulièrement utile pour un sous-marin essayant d'éviter la détection, mais il est également important

pour la santé et la sécurité du personnel travaillant-

dans le même emplacement que le système ou à proximité

de celui-ci.

Bien que la présente description ait été

faite en se référant à l'utilisation de l'installation

de production d'énergie électrique dans des sous-

marins, son application s'étend à de nombreux autres domaines, par exemple des habitations sous-marines pour l'exploitation pétrolière, les mines, les fermes de pisciculture, les équipements de sauvetage destinés

à être utilisés dans les mines, les caves, les équipe-

ments d'urgence destinés à être utilisés dans des endroits o les flammes nues peuvent être interdites,

par exemple, des équipements pétroliers, des raffine-

ries de pétrole, l'exploration et la colonisation spaciales. On comprendra que les Fig 1 à 3 sont des diagrammes synoptiques quelque peu schématiques et que

des aspects détaillés de l'appareil peuvent être modi-

fiés à mesure que des travaux d'essais sont réalisés.

La Fig 5 représente un diagramme d'équili-

bre global de chaleur et de masse et suppose une

récupération de la chaleur du processus par des échan-

geurs de chaleur, etc (comme représenté de façon générale dans les autres Figures) pour la production

simultanée d'oxygène et d'hydrogène à par-

tir de la décomposition de péroxyde d'hydrogène et de

la reformation du méthanol respectivement, dans l'ins-

tallation représentée aux Fig 1 à 3.

En général, deux types de base de cellule de combustible sont possibles

(i) un premier type qui nécessite de l'hy-

drogène gazeux de pureté élevée, et (ii) un second type qui nécessite de l'hy drogène gazeux de pureté élevée et une source d'oxygè-, ne qui peut être du gaz pur ou du gaz impur tel que de

l'air.

Si les cellules de combustible du premier type sont utilisées, les schémas peuvent être très semblables à ceux représentés aux Fig 1, 2 et 3 Si, cependant les cellules de combustible du second type sont utilisées, une variante du schéma de la Fig 1

est nécessaire.

En se référant maintenant à la Fig 4, on y a représenté un mode de réalisation de l'installation de production d'énergie électrique suivant l'invention qui est destiné à être utilisé en tant que source d'énergie électrique pour entraîner re dispositif de propulsion d'un sous-marin L'installation de la Fig.

4 a deux modes de fonctionnement, comme cela ressor-

tira de la description détaillée qui va suivre dans

laquelle les éléments correspondants à ceux déjà décrits en référence aux Fig 1 à 3 sont désignés par

les mêmes numéros de référence et ne seront pas dé-

crits à nouveau en détail.

Lorsque le sous-marin fonctionne sous l'eau, l'installation de production d'énergie électrique représentée à la Fig 4 fonctionne généralement de façon similaire à l'installation des Fig 1 à 3, en ce que le péroxyde d'hydrogène liquide est fourni au dispositif de décomposition 12 pour assurer ( 1) une

alimentation en oxygène gazeux de la cellule de com-

bustible et ( 2) une source de chaleur qui peut être utilisée pour favoriser la réaction de reformation dans le dispositif de reformation 21, et le méthanol est fourni au dispositif de reformation de manière à subir la réaction endothermique qui libère l'hydrogène

gazeux destiné à être fourni à la cellule de combus-

tible. Cependant, lorsque le sous-marin fonctionne en surface ou en demi-plongée, la réserve de péroxyde

d'hydrogène peut être conservée en commutant le fonc-

tionnement de l'installation de façon que l'air aspiré puisse être utilisé en tant que source d'oxygène

gazeux pour la cellule de combustible.

A cet effet, une entrée d'air (non représen-

tée) est associée au conduit 19 Cependant, lorsque de l'air est utilisé en tant que seule source d'oxygène, de la chaleur doit être fournie pour la réaction de reformation dans le dispositif de reformation à partir d'autres sources de chaleur Ceci peut être réalisé en prévoyant qu'un brûleur brûle un combustible tel que

le méthanol ou autres.

La combustion pourrait avoir lieu dans l'un parmi trois emplacements: (i) dans le dispositif de décomposition 12 ou à proximité de celui-ci; (ii) dans un dispositif de combustion séparé ou dans le dispositif d'oxydation catalytique 46 avec des liaisons de transfert de chaleur élevé avec le dispositif de reformation 21; (iii) dans le ou les dispositifs d'oxydation

catalytique 41.

Dans tous les cas, le méthanol ou un autre combustible approprié, (par exemple du mazout) et l'air sont admis dans le récipient approprié et la combustion catalytique se produit Seulement si le

dispositif de combustion est utilisé en (ii) ci-

dessus, il y a réellement des flammes Le méthanol est un combustible préféré en vue de la combustion dans le dispositif de décomposition 12 car il n'y a pas

d'impureté (par exemple SQ 2 si le mazout était utili-

sé) pour gêner le fonctionnement de la cellule de com-

bustible dans laquelle l'encrassement des électrodes

peut aisément se produire.

Trois points séparés sont donnés ci-dessus et représentés à la Fig 4 o le méthanol (ou autre combustible approprié) peut être brulé Chaque option

sera considérée tour à tour.

(i) Oxvdation du combustible dans le

dispositif de décomposition 12 du Péroxvde hvdroqène.

L'avantage de cette option est qu'aucune installation supplémentaire n'est nécessaire et que les réactions de décomposition du péroxyde d'hydrogène et du méthanol peuvent être alternées rapidement

chaque fois que le sous-marin-plonge ou fait surface.

De l'air supplémentaire serait ajouté pour assurer la combustion totale et assurer les exigences en oxygène de la cellule de combustible Dans ces conditions, tous les produits de combustion aussi bien que l'air additionnel seraient passés à travers l'ensemble du système, c'est-à- dire par le conduit 19 et la cellule de combustible 50 pour être rejetés par la purge 58 et

le conduit 79 Ceci entraînerait un risque d'empoison-

nement du catalyseur de la cellule de combustible; il y aurait également une pression partielle réduite d'oxygène dans la cellule de combustible Il peut ainsi être nécessaire d'évacuer les produits de la combustion du méthanol après l'échangeur de chaleur 16 et d'introduire une alimentation d'air séparée dans le

conduit d'oxygène 19.

(ii) Combustion ou oxydation catalvtiaue

dans un récipient séparé 46.

Dans ce cas un récipient séparé, de préfé-

rence en contact thermique intime avec le dispositif

de reformation 21 serait utilisé Le volume supplé-

mentaire d'un tel récipient serait un inconvénient dans un sous- marin mais il garderait les produits de combustion éloignés de la cellule de combustible Les gaz de combustion chauds seraient évacués par le ou

les dispositifs d'oxydation catalytique 41, les échan-

geurs de chaleur 29 et le conduit 45 Une alimentation séparée en air serait reliée au conduit d'oxygène 19

pour la cellule de combustible 50.

(iii) Combustion dans les dispositifs

d'oxydation catalvtiaue 41.

Ici encore les produits de combustion sont évacués de la cellule de combustible et de l'air

additionnel est admis dans le conduit 19 Bien qu'au-

cune installation supplémentaire ne soit nécessaire,

la chaleur de combustion est appliquée par l'intermé-

diaire des échangeurs de chaleur 29 et non directement au dispositif de reformation 21 Le chauffage élec- trique dans le dispositif de reformation 21 peut être

utilisé à titre supplémentaire.

Dans la pratique, une combinaison de plus d'une des trois alternatives pourrait être utilisée,

en lui ajoutant un chauffage électrique si nécessaire.

Dans un sous-marin, un des facteurs les plus impor-

tants serait la capacité de passer d'un système à air (mode II) à un système à péroxyde d'hydrogène (mode I)

en un minimum de temps.

Lorsque des cellules du second type sont utilisées, les cellules de combustible peuvent devenir

la forme principale de propulsion pour toutes les con-

ditions, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire de disposer d'un moteur diesel principal La source de

combustible se compose alors principalement de métha-

nol ou d'un autre hydrocarbure réformable, auquel on

ajoute une quantité plus faible de péroxyde d'hydro-

gène destiné à être utilisé seulement en immersion totale. La Fig 6 est un diagramme d'équilibre total de chaleur et de masse pour la production d'hydrogène par reformation du méthanol en utilisant une autre source de chaleur et assure une récupération de la chaleur du processus au moyen d'échangeurs de chaleur, etc, comme représenté sur cette Fig (comme décrit ci-dessus en référence aux Fig 1 à 3), pour maintenir la réaction endothermique dans l'agencement de reformation de la Fig 4 Cette autre source de

chaleur est supposée être tirée de la chaleur engen-

drée par le processus de combustion, comme représenté

à la Fig 6.

Claims

REVENDICATIONS Installation de production d'énergie électrique ayant deux modes de fonctionnement et caractérisée en ce qu'elle comprend: une cellule de combustible qui nécessite une alimentation en hydrogène gazeux et une alimen- tation en oxygène gazeux afin d'engendrer une énergie électrique de sortie; des premiers moyens d'alimentation ( 24) pour fournir à l'installation un composé contenant de l'hydrogène qui est liquide à température et à pres- sion normales et qui peut subir une réaction endo- thermique pour libérer de l'hydrogène gazeux; des seconds moyens d'alimentation ( 10, 19) pouvant être actionnés sélectivement pour fournir à l'installation du péroxyde d'hydrogène liquide dans un premier mode de fonctionnement et de l'air dans un second mode de fonctionnement; un dispositif de reformation ( 21), con- necté aux premiers moyens d'alimentation ( 24) dans lesquels ledit composé contenant de l'hydrogène peut subir ladite réaction endothermique et libérer de l'hydrogène gazeux; un dispositif de décomposition ( 12) qui peut être sélectivement relié auxdits seconds moyens d'alimentation ( 10, 19) dans le premier mode de fonc- tionnement et qui est agencé pour décomposer le péro- xyde d'hydrogène de façon exothermique de manière à libérer de l'oxygène gazeux; des moyens ( 12) pour transmettre au com- posé contenant de l'hydrogène une partie ou la totalité de la chaleur qui est dégagée dans le dispo- sitif de décomposition dans le premier mode de fonc- tionnement de manière à maintenir la réaction endo- thermique dans le dispositif de reformation; des moyens ( 12; 46; 41) pour fournir de la chaleur au composé contenant de l'hydrogène, dans le second mode de fonctionnement de manière à main- tenir la réaction endothermique dans le dispositif de reformation; des moyens ( 32, 30) pour fournir l'hydro- gène gazeux dégagé dans le dispositif de reformation ( 21) à la cellule de combustible; et des moyens ( 14, 18) pour fournir à la cellule de combustible l'oxygène gazeux qui est dégagé-dans le dispositif de décomposi- tion ( 12) dans le premier mode de fonctionnement et des moyens ( 19) pour fournir l'air au combustible dans le second mode de fonctionnement, de manière qu'une énergie électrique de sortie puisse être obtenue de la cellule de combustible dans le premier ou dans le second modes de fonctionnement.

2 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de production de chaleur ( 12

46; 41) sont agencés pour fournir une partie impor-

tante de la chaleur nécessaire au composé contenant de l'hydrogène avant que le composé soit reçu par le

dispositif de reformation ( 21).
3 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur ( 30, 16, 29) est disposé en amont du dispositif de reformation ( 21) de manière à délivrer jusqu'à 80 Z de la chaleur requise pour le

composé avant que le composé soit reçu dans le dispo-

sitif de reformation.
4 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 1, caractérisée en

ce que le dispositif de décomposition ( 12) et le dis-

positif de reformation ( 21) sont couplés ensemble en vue d'une transmission thermique directe entre eux, de façon à fournir au moins une partie de la chaleur requise pour maintenir la réaction endothermique dans

le dispositif de reformation.
5 Installation de production d'énergie

électrique suivant l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour brûler du combustible ( 12, 46, 41) qui

sont actionnables, dans le second mode de fonction-

lu nement, -pour fournir de la chaleur au dispositif de reformation ( 21) de manière à maintenir la réaction

endothermique dans le dispositif de reformation.
6 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le brûleur à combustible est agencé de manière

à brûler le composé contenant de l'hydrogène.
7 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de décomposition ( 12) est agencé pour brûler du combustible afin de fournir de la chaleur pour alimenter le dispositif de reformation ( 21) de façon à maintenir la réaction endothermique dans le dispositif de reformation, dans le second mode

de fonctionnement.
8 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'oxydation catalytique séparé ( 41) pour brûler le combustible et disposé pour préchauffer le composé contenant de l'hydrogène avant que ce dernier passe dans le

dispositif de reformation ( 21).
9 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif de chauffage à

résistance électrique dans là dispositif de reforma-

tion ( 21) pour maintenir la réaction endothermique

dans les premier ou second modes de fonctionnement.

Installation de production d'énergie

électrique suivant l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'alimentation ( 10) pour fournir du méthanol à l'installation en tant que composé contenant de l'hydrogène. i Il Installation de production d'énergie

électrique suivant l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'un séparateur de

diffusion d'hydrogène ( 35) est relié entre le disposi-

tif de reformation et la cellule de combustible, pour séparer l'hydrogène des autres produits provenant du

dispositif de reformation.
12 Installation de production d'énergie électrique suivant la revendication 11, caractérisée en ce qu un filtre à palladium ( 36) est disposé dans

ledit séparateur à diffusion d'hydrogène ( 35).
13 Installation de production d'énergie électrique pour sous-marins destinée à l'entraînement électrique du dispositif de propulsion du sousmarin

et ayant deux modes de fonctionnement, ladite ins-

tallation étant caractérisée en ce qu'elle comprend, plusieurs cellules de combustible qui nécessitent une alimentation en hydrogène gazeux et une alimentation

en oxygène gazeux afin d'engendrer une énergie élec-

trique de sortie; des premiers moyens d'alimentation ( 24) pour fournir du méthanol à l'installation; des seconds moyens d'alimentation ( 10, 19) actionnables sélectivement pour fournir à l'installation du péroxyde d'hydrogène liquide dans le premier mode de fonctionnement et de l'air dans le second mode de

fonctionnement; un dispositif de reformation ( 21) con-

necté aux premiers moyens d'alimentation ( 24) dans lequel le méthanol peut surbir une réaction de

reformation endothermique de manière à libérer l'hy-

drogène gazeux; un dispositif de décomposition ( 12) qui peut être sélectivement relié auxdits seconds moyens d'alimentation ( 10, 19) dans le premier mode de fonctionnement et qui est agencé pour décomposer le péroxyde d'hydrogène de façon exothermique afin de

libérer de l'oxygène gazeux; des moyens pour trans-

mettre au méthanol avant et/ou pendant sa réception dans le dispositif de reformation ( 21) la chaleur qui est dégagée dans le dispositif de décomposition ( 12) dans le premier mode de fonctionnement de manière à maintenir la réaction endothermique dans le dispositif de reformation; des moyens ( 12; 46; 41) pour fournir

de la chaleur au méthanol dans le second mode de fonc-

tionnement, avant et/ou pendant sa réception dans le dispositif de reformation ( 21) de manière à maintenir

la réaction endothermique dans le dispositif de refor-

mation ( 21) aux cellules de combustible; et des moyens ( 14, 18) pour fournir à la cellule de combustible l'oxygène gazeux qui est dégagé dans le dispositif de

décomposition ( 12) dans le premier mode de fonction-

nement et des moyens ( 19) pour fournir de l'air aux

cellules de combustion dans le second mode de fonc-

tionnement, de manière qu'une énergie électrique de sortie puisse être obtenue des cellules de combustible

dans le premier ou dans le second modes de fonction-

nement.
14 Installation de production d'énergie électrique pour sous-marin suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'elle comprend des réservoirs

d'alimentation pour le méthanol et le péroxyde d'h-

drogène liquide, disposés dans l'espace intermédiaire

entre l'enceinte sous pression et l'enceinte hydrody-

namique d'un sous-marin.

Installation de production d'énergie électrique pour sous-marin suivant la revendication

14, caractérisée en ce que les réservoirs d'alimen-

tation sont des réservoirs repliables.
16 Installation de production d'énergie électrique pour sous-marin suivant l'une quelconque

des revendications 13 à 15, caractérisée en ce qu'elle

comprend des batteries d'accumulateurs électriques connectées de manière à recevoir au moins une partie de l'énergie de sortie des cellules de combustible ou pour fournir de l'énergie additionnelle lorsque cela

est nécessaire.
17 Installation de production d'énergie électrique pour sous-marin suivant l'une quelconque

des revendications 13 à 16, caractérisée en ce qu'elle

comprend des moyens de commande pour faire varier le taux des gaz admis dans les cellules de combustible afin de commander l'énergie électrique de sortie de l'installation.