FR2761816A1 - Accumulator with external active material reservoirs - Google Patents

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Abstract

The accumulator re-uses active materials which are delivered from reservoirs into a chemical reactor vessel (10) which is divided into two compartments separated by a membrane that is permeable to ions but impermeable to the active materials. The active materials are delivered by pumps (24,28) through solenoid valves (25,29) controlled by a microprocessor (34). The chemical reaction produces two types of active material and also sets up an ionic exchange between the electrodes (14,18) of the reactor. The active material is held in reservoirs (22,26) outside the reactor, and these can be refilled as the active material is exhausted.

Description

La présente invention concerne un dispositif conçu à partir de l'utilisation de matières actives confinées pour le cas ci-aprés dans deux réservoirs fixes ou mobiles. Ce dispositif, l'Accumulateur à Réservoirs de Matières Actives est destiné à la réutilisation desdites Matières Actives dés lors qu'elles ont été partiellement déchargées. Cet accumulateur, générateur, trouve son application dans tous les domaines nécessitant de l'énergie.The present invention relates to a device designed from the use of active materials confined for the following case in two fixed or mobile tanks. This device, the Active Materials Tank Accumulator is intended for the reuse of said Active Materials as soon as they have been partially discharged. This accumulator, generator, finds its application in all the fields requiring energy.

Suite à la réalisation matérielle de la pile VOLTA, Gaston
PLANTE réalise son accumulateur réversible au plomb ( se charge, se décharge ), EDISON réalise son accumulateur réversible alcalin fer-nickel.Following the material realization of the VOLTA battery, Gaston
PLANTE realizes its reversible lead accumulator (charges, discharges), EDISON realizes its reversible alkaline iron-nickel accumulator.

A la vue du tableau standard d'électrodes à 250C, bien d'autres inventeurs réaliseront toutes sortes d'accumulateurs électriques. Tous ou presque, à ce jour, ont le même inconvénient : le poids trop grand comparé à l'énergie stockée. Cette caractéristique rend difficile d'emploi l'accumulateur actuel commercialisé.At the sight of the standard array of electrodes at 250C, many other inventors will make all kinds of electric accumulators. Almost all of them, to date, have the same disadvantage: the weight too large compared to the stored energy. This characteristic makes it difficult to use the current accumulator marketed.

Notre solution technique consiste à éliminer des matières actives déchargées des électrodes, et à apporter des matières actives chargées respectivement sur chaque électrode pour perpétrer le fonctionnement de l'accumulateur.Our technical solution consists in eliminating active materials discharged from the electrodes, and in providing active materials charged respectively on each electrode to perpetuate the operation of the accumulator.

L'accumulateur et donc l'engin pour lequel il est destiné, fonctionneront tant que les matières actives chargées seront amenées sur les électrodes.The accumulator and therefore the machine for which it is intended, will operate as long as the charged active materials are brought to the electrodes.

Pour qu'il en soit ainsi, ces matières actives devront être véhiculables et renouvelables grâce à des pompes, des électrovannes, réactivables en énergie potentielle grâce aux intégrations de matières actives relativement déchargées dans les matières actives chargées et stockables à volonté grâce à des réservoirs dont les formes peuvent s'adapter à tous les volumes. For this to be so, these active materials must be transportable and renewable thanks to pumps, solenoid valves, reactivable in potential energy thanks to the integration of active materials relatively discharged in the active materials loaded and storable at will thanks to reservoirs of which the shapes can adapt to all volumes.

Selon les modes particuliers de réalisation
Réservoirs de Matières Actives Chargées - un réservoir de matière active positive chargée (22) - un réservoir de matière active négative chargée (26)
Ces réservoirs sont électriquement non conducteurs et sont compatibles chimiquement avec les matières actives contenues.According to the particular embodiments
Loaded Active Material Tanks - a charged positive active material tank (22) - a charged negative active material tank (26)
These tanks are electrically non-conductive and are chemically compatible with the active ingredients contained.

Une version de ces réservoirs peut être du type à membrane élastique avec pressurisation d'un côté de la membrane. Ce type de réservoir permet une dilatation volumique des matières ainsi que la présence permanente d'une pression au sein des matières nécessaires au gavage à l'entrée des pompes (24,28) nécessaires suivant le type. La capacité de ces réservoirs est variable suivant la taille énergétique de l'accumulateur ciblé. Ces réservoirs (22,26) peuvent être fixes, (remplissage par camions citernes ou pipe line) ou largables (interchangeables dans des stations services spécifiques).One version of these tanks can be of the elastic membrane type with pressurization on one side of the membrane. This type of tank allows a volume expansion of the materials as well as the permanent presence of a pressure within the materials necessary for the force-feeding at the inlet of the pumps (24, 28) necessary depending on the type. The capacity of these tanks is variable depending on the energy size of the target accumulator. These tanks (22,26) can be fixed (filling by tanker trucks or pipe line) or releasable (interchangeable in specific service stations).

Ces réservoirs, pour la sécurité seront anti-feu.These tanks, for safety, will be fire-resistant.

Réservoirs de Matières Actives déchargées a. Version à récupération de matières actives déchargées
- Les accumulateurs sont munis de deux autres réservoirs
de matières actives déchargées:
- un réservoir de matière active positive déchargée
- un réservoir de matière active négative déchargée
Ces deux réservoirs complémentaires ont les mêmes
caractéristiques que les précédents décrits ci-dessus.Active Material tanks discharged a. Recovery version of discharged active ingredients
- The accumulators are equipped with two other tanks
of active substances discharged:
- a reservoir of discharged positive active material
- a reservoir of discharged negative active material
These two complementary tanks have the same
characteristics than the previous described above.

Au fur et à mesure du fonctionnement de l'accumulateur, générateur, les matières migrent des réservoirs chargés vers les réservoirs déchargés.As the accumulator and generator operate, the materials migrate from the loaded tanks to the unloaded tanks.

Les réservoirs de matières chargées se vident donc, la limite de fonctionnement de l'accumulateur, générateur est donc celle de ces réservoirs de matières actives chargées.The loaded material tanks are therefore emptied, the operating limit of the accumulator, generator is therefore that of these loaded active material tanks.

b. Version à non récupération de matières actives déchargées
- Ce type ne possède pas de réservoirs de récupération de matières actives déchargées:
Les matières actives déchargées sont rejetées respectivement dans les réservoirs de matières actives chargées (22,26).b. Version with no recovery of discharged active ingredients
- This type does not have recovery tanks for discharged active materials:
The discharged active ingredients are discharged respectively into the loaded active ingredient tanks (22,26).

L'énergie par unité de masse se réduit donc dans les réservoirs de matières actives chargées au fur et à mesure du fonctionnement; ceci est contrebalancé par une masse constante de matières actives tout au long du fonctionnement du générateur.The energy per unit of mass is therefore reduced in the active ingredient tanks charged as and when operation takes place; this is counterbalanced by a constant mass of active ingredients throughout the operation of the generator.

Dans cette version la vitesse d'écoulement des matières actives peut être fixe ou variable selon l'utilisation des pompes (24,28)
Pompes (24,28) principalement volumétriques, adéquates, elles assurent la circulation des matières actives positives et négatives.In this version the flow rate of the active materials can be fixed or variable depending on the use of the pumps (24,28)
Pumps (24,28) mainly volumetric, adequate, they ensure the circulation of positive and negative active ingredients.

Réacteur Chimique (10): il est commun à toutes les versions d'Accumulateurs à Réservoirs de Matières Actives. Deux espaces clos (12,16) communiquent entre eux par une surface perméable aux ions et cations (20) - salle anodique (-) (16) - salle cathodique (+) (12)
Ces salles sont réalisées à l'aide de matières résistant à l'électrolyte approprié et aux matières actives employées.Chemical Reactor (10): it is common to all versions of Accumulators with Active Material Tanks. Two enclosed spaces (12,16) communicate with each other by a surface permeable to ions and cations (20) - anode room (-) (16) - cathode room (+) (12)
These rooms are made using materials resistant to the appropriate electrolyte and the active materials used.

La surface perméable aux ions et cations (20), commune aux deux espaces clos (12,16) du réacteur chimique (10) est aussi imperméable aux matières actives véhiculées. Ce Réacteur chimique sera en outre d'une résistance suffisante pour ne pas exploser sous l'effet de la pression des matières actives délivrées par les pompes.The surface permeable to ions and cations (20), common to the two closed spaces (12, 16) of the chemical reactor (10) is also impermeable to the active materials conveyed. This chemical reactor will also be of sufficient strength not to explode under the effect of the pressure of the active materials delivered by the pumps.

Les Electrodes (14,18) sont baignées: - l'anodique (18) par la matière active négative - la cathodique (14) par la matière active positive
Ces éléctrodes (14,18) traversent les parois isolantes du
Réacteur Chimique (10) de façon électriquement conductrice
et de façon étanche à l'électrolyte et aux matières actives
Ces électrodes peuvent être fixes ou mobiles et prendre la forme de courroies ou de fils animés d'une vitesse de défilement devant la surface perméable aux ions et cations (20) ceci afin de provoquer des réactions chimiques plus vives et rapides, de favoriser l'échange entre matières actives n'ayant pas la même charge massique unitaire et favoriser la dispersion thermique engendrée par les réactions chimiques ioniques. Ces électrodes peuvent ou non participer aux réactions chimiques.The electrodes (14,18) are bathed: - the anode (18) by the negative active material - the cathode (14) by the positive active material
These electrodes (14,18) pass through the insulating walls of the
Chemical reactor (10) electrically conductive
and tightly sealed with electrolyte and active ingredients
These electrodes can be fixed or mobile and take the form of belts or wires animated by a running speed in front of the surface permeable to ions and cations (20) this in order to cause more lively and rapid chemical reactions, to favor the exchange between active materials that do not have the same unit mass load and favor the thermal dispersion generated by ionic chemical reactions. These electrodes may or may not participate in chemical reactions.

L'ensemble constitué par la salle anodique (16) et la salle cathodique (12), les électrodes cathodiques (14) et électrodes anodiques (18), de l'élément de surface aux ions et cations (20), constituent le réacteur chiT mique (10) de l'Accumulateur à Réservoirs de Matières
Actives.The assembly constituted by the anode room (16) and the cathode room (12), the cathode electrodes (14) and anode electrodes (18), from the surface element to ions and cations (20), constitute the chiT reactor mique (10) of the Material Reservoir Accumulator
Active.

Les électrovannes (25,29) : isolantes, résistantes aux agents chimiques, sont disposées à l'entrée et/ou à la sortie de chaque salle du réacteur chimique (10). Elles assurent par un micro-ordinateur (34) séquentiellement l'entrée et la sortie des matières actives dans les salles anodiques (16) et cathodiques (12).The solenoid valves (25,29): insulating, resistant to chemical agents, are placed at the entry and / or at the exit of each room of the chemical reactor (10). They ensure by sequentially a microcomputer (34) the entry and exit of the active materials in the anode (16) and cathode (12) rooms.

Cette disposition est nécessaire lorsque l'on a des couplages de générateurs du type ci-dessus, en série ou en parallèle.This arrangement is necessary when there are couplings of generators of the above type, in series or in parallel.

- couplage série pour additionner les tensions d'éléments d'accumulateurs à réservoirs de matières actives élémentaires.- series coupling to add the voltages of accumulator cells to reservoirs of elementary active materials.

- couplage parallèle pour additionner les intensités d'accumulateurs à réservoirs de matières actives élémentaires.- parallel coupling to add the intensities of accumulators to reservoirs of elementary active materials.

En éléments connexes nous trouvons le micro-ordinateur (34) qui gère en temps réel les différents paramètres de l'accumulateur à réservoirs de matières actives ainsi que des paramètres qui lui sont extérieurs dans le cadre d'interface liaison machines. In related elements we find the microcomputer (34) which manages in real time the different parameters of the accumulator with reservoirs of active materials as well as parameters which are external to it within the framework of machine link interface.

Des dégazeurs, pour les gaz dissous, isolés électriquement;
Des membranes poreuses aux gaz mais non poreuses aux matières actives; des bruleurs catalytiques, isolants, les produits de catalyse de ces bruleurs sont contenus dans des récipients en grillage métallique trés fin; Des électrodes de mesure rendent l'état de charge des matières actives; Des capteurs de pression et température.Degassers, for dissolved gases, electrically isolated;
Membranes porous to gases but not porous to active materials; catalytic burners, insulators, the catalysis products of these burners are contained in very fine metal mesh containers; Measuring electrodes give the state of charge of the active materials; Pressure and temperature sensors.

Un ou plusieurs réservoirs d'eau distillée (37) fixes ou interchangeables et modulables, maintiennent la concentration de l'électrolyte dans les matières actives par l'admission d'eau à l'entrée des pompes (24,28) par l'intermédiaire des électrovannes (17,21). Des matières actives véhiculables qui peuvent se présenter sous la forme liquide, gazeuse, pateuse, sous la forme solide, poudre grains, lamelles ... sous la forme flexible lanières courroies, fils ...One or more distilled water tanks (37) fixed or interchangeable and modular, maintain the concentration of the electrolyte in the active materials by the admission of water to the inlet of the pumps (24,28) via solenoid valves (17,21). Transportable active ingredients which can be in liquid, gaseous, pasty form, in solid form, grain powder, strips ... in flexible form straps, threads ...

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'application industrielle, domestique, de loisir: - l'accumulation de l'énergie en général - la production d'énergie électrique accumulée dans l'accu
mulateur à réservoirs de matières actives - le transport de l'énergie - la régulation énergétique - la captation des énergies The device according to the invention is particularly intended for industrial, domestic, leisure application: - the accumulation of energy in general - the production of electrical energy accumulated in the battery
active substance reservoir mulator - energy transport - energy regulation - energy capture

Claims (10)

Ledit générateur/accumulateur étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier (22) et un second (26) réservoirs, fixes ou modulables, contenant respectivement la matière active dudit premier type et la matière active dudit second type citées ci-dessus, lesdits réservoirs étant reliés respectivement auxdits premier et second compartiments (12,16) de façon à renouveler lesdites matières actives ayant perdues de leur potentiel énergétique dans lesdits compartiments suite à la consommation d'énergie électrique aux bornes (+) (15) et (-) (19) du générateur.Said generator / accumulator being characterized in that it further comprises a first (22) and a second (26) reservoirs, fixed or modular, containing respectively the active ingredient of said first type and the active ingredient of said second type mentioned above , said reservoirs being connected respectively to said first and second compartments (12,16) so as to renew said active materials having lost their energy potential in said compartments following the consumption of electrical energy at the terminals (+) (15) and ( -) (19) of the generator. REVENDICATIONS 1. Générateur et accumulateur de tension électrique continue comportant un premier (12) et un second (16) compartiments, formant le bi-espace, réacteur chimique, séparés par une surface (20) perméable aux ions, imperméable à des matières actives et contenant chacun des matières actives et des électrodes (14,18) respectivement reliées entre elles et connectées aux bornes conductrices extérieures (15,19), la matière active du premier compartiment étant du premier type et la matière active du second compartiment étant d'un second type de telle sorte qu'une tension électrique soit créée entre les bornes (15,19) desdits compartiments par le transfert ionique s'effectuant dans les matières actives et à travers ladite surface (20) entre les électrodes (14) dudit premier compartiment et les électrodes (18) dudit second compartiment; CLAIMS 1. Generator and accumulator of continuous electrical voltage comprising a first (12) and a second (16) compartments, forming the bi-space, chemical reactor, separated by a surface (20) permeable to ions, impermeable to active materials and each containing active materials and electrodes (14,18) respectively connected together and connected to the external conductive terminals (15,19), the active material of the first compartment being of the first type and the active material of the second compartment being of a second type such that an electrical voltage is created between the terminals (15,19) of said compartments by the ion transfer taking place in the active materials and through said surface (20) between the electrodes (14) of said first compartment and the electrodes (18) of said second compartment; 2. Générateur/accumulateur selon la révendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de contrôle (34) telle qu'un micro-processeur qui commande le transfert des matières actives contenues dans lesdits premier (22) et second (26) réservoirs respectivement vers lesdits premier (12) et second (16) compartiments lorsque l'on consomme de l'énergie entre lesdites bornes (15,19). 2. Generator / accumulator according to claim 1, characterized in that it comprises a control unit (34) such as a microprocessor which controls the transfer of the active materials contained in said first (22) and second (26) reservoirs respectively towards said first (12) and second (16) compartments when energy is consumed between said terminals (15,19). 3. Générateur/accumulateur selon les révendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une première et une seconde pompe (24,28) dont la mise en marche, éventuellement les vitesses, sont commandées par ladite unité de contrôle (34) pour effectuer le transfert des matières actives desdits premier (22) et second (26) réservoirs vers respectivement lesdits premier (12) et second (16) compartiments.3. Generator / accumulator according to claims 1 and 2, characterized in that it comprises a first and a second pump (24,28) whose starting, possibly speeds, are controlled by said control unit (34) for transferring the active ingredients from said first (22) and second (26) reservoirs to said first (12) and second (16) compartments, respectively. 4. Générateur/accumulateur selon les révendications 1,2,3, caractérisé en ce que ladite unité de contrôle (34) commande le transfert des matières actives desdits réservoirs (22,26) vers lesdits compartiments (12,16) selon des informations préétablies.4. Generator / accumulator according to claims 1,2,3, characterized in that said control unit (34) controls the transfer of active materials from said reservoirs (22,26) to said compartments (12,16) according to preset information . 5. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (37) ou plusieurs, fixes ou interchangeables ou modulables, contenant de l'eau distillée destinée au maintien de la densité de l'électrolyte contenu dans les matières actives; cette adjonction se réalisant par l'intermédiaire des électrovannes (17,21) commandées par l'unité de contrôle (34)5. Generator / accumulator according to the preceding claims taken as a whole, characterized in that it comprises a reservoir (37) or more, fixed or interchangeable or modular, containing distilled water intended to maintain the density of the electrolyte contained in active ingredients; this addition being carried out by means of the solenoid valves (17, 21) controlled by the control unit (34) 6. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les matières actives ayant perdu de leur potentialité énergétique se trouvant dans lesdits compartiments (12,16) sont renvoyées grâce aux pompes (24,28) et aux électrovannes (25,29) pour y être renouvelées.6. Generator / accumulator according to the preceding claims taken as a whole, characterized in that the active materials which have lost their energy potential being in said compartments (12,16) are returned thanks to the pumps (24,28) and to the solenoid valves ( 25.29) to be renewed. 7. Générateur/accumulateur selon l'une des révendications précédentes caractérisé en ce que les réservoirs (22,26) sont fixes ou amovibles de manière à pouvoir être remplis ou remplacés aprés usage. 7. Generator / accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the tanks (22, 26) are fixed or removable so that they can be filled or replaced after use. 8. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les matières actives peuvent être stockables dans des réservoirs et se présenter sous la forme solide, liquide, gazeuse ou pateuse, mobiles, libres sur et/ou dans les électrodes.8. Generator / accumulator according to the preceding claims taken as a whole, characterized in that the active materials can be storable in tanks and be in the solid, liquid, gaseous or pasty form, mobile, free on and / or in the electrodes . 9. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les électrodes peuvent ou non participer aux réactions chimiques lesdites électrodes pouvant se présenter sous différentes formes.9. Generator / accumulator according to the preceding claims taken as a whole, characterized in that the electrodes may or may not participate in the chemical reactions, the said electrodes being able to come in different forms. 10. Générateur/accumulateur selon les révendications 1,2,6, caractérisé en ce que la membrane (20) séparant les deux salles (12,16) est perméable aux ions et cations mais imperméable aux matières actives. 10. Generator / accumulator according to claims 1,2,6, characterized in that the membrane (20) separating the two rooms (12,16) is permeable to ions and cations but impermeable to active materials.
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