FR2851304A1 - Hydrogen and oxygen collector for water electrolysis unit uses energy of rising gas bubbles to drive belt connected to power generator - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé d'extraction de l'hydrogène parThe present invention relates to a process for extracting hydrogen by
électrolyse de l'eau.water electrolysis.
Avant que le monde ne se chauffe, s'éclaire ou roule proprement à l'hydrogène, encore faut-il que ce gaz puisse être produit et acheminé au moindre cot. Before the world heats up, lights up or rolls properly with hydrogen, it is still necessary that this gas can be produced and transported at the lowest cost.
Car si la démocratisation du tandem pile à combustible - hydrogène se profile déjà, une série d'obstacles se dressent encore sur sa route. Because if the democratization of the tandem fuel cell - hydrogen is already looming, a series of obstacles still stand in its way.
Le premier est aussi le plus décisif: o trouver le précieux hydrogène ? Eh bien!, il faut l'extraire, puisque cet élément ne se trouve sur terre, qu'associé à d'autres, oxygène ou carbone, par exemple. De fait, il n'est pas une source primaire d'énergie, comme le 10 pétrole. Or, l'extraction de l'hydrogène n'a, en apparence, rien de compliqué. The first is also the most decisive: o find the precious hydrogen? Well !, it must be extracted, since this element is only found on earth, associated with others, oxygen or carbon, for example. In fact, it is not a primary source of energy, like petroleum. However, the extraction of hydrogen is, apparently, nothing complicated.
Chaque années, les industriels en extraient plus de 500 milliards de m3. Et 95% de l'hydrogène produite à ce jour l'est par des pétroliers! Toutefois cet hydrogène n'a pas aujourd'hui vocation à servir de vecteur d'énergie: la moitié de la production mondiale entre dans la fabrication d'engrais ammoniaques, le 15 reste sert à élaborer carburants et à fabriquer des aciers, des verres et... de la margarine. Il n'empêche: quelle que soit la destination, le procédé d'extraction, appelé vaporeformage, reste le même. Il consiste à faire réagir le méthane du gaz naturel avec de la vapeur d'eau sur un catalyseur en nickel à haute température (900'C environ) pour en libérer l'hydrogène. Each year, manufacturers extract more than 500 billion m3. And 95% of the hydrogen produced to date is produced by oil tankers! However, this hydrogen is not today intended to serve as an energy carrier: half of world production goes into the manufacture of ammonia fertilizers, the rest is used to develop fuels and to manufacture steels, glasses and ... margarine. Nevertheless: whatever the destination, the extraction process, called steam reforming, remains the same. It consists in reacting the methane of natural gas with water vapor on a nickel catalyst at high temperature (around 900 ° C) to release the hydrogen.
L'inconvénient majeur tient à l'utilisation même du gaz naturel: comme le pétrole, il s'agit d'un hydrocarbure dont les ressources ne sont pas éternelles! De plus, le vaporeformage rejette du CO2 qu'il faudrait piéger à grand prix (25% du cot de production) sous peine d'aggraver l'effet de serre. The major drawback is the very use of natural gas: like petroleum, it is a hydrocarbon whose resources are not eternal! In addition, steam reforming releases CO2 which would have to be trapped at a great price (25% of the production cost), on pain of worsening the greenhouse effect.
Outre celle du vaporeformage, la fabrication de l'hydrogène peut emprunter trois 25 filières: la biomasse, l'électrolyse et le craquage. Or toutes trois se heurtent à de vraies difficultés. In addition to steam reforming, the production of hydrogen can take three forms: biomass, electrolysis and cracking. All three face real difficulties.
Face au vaporeformage et à la production de biomasse, l'électrolyse de l'eau fait figure de solution miracle: très simple à mettre en oeuvre, le procédé ne rejette que de l'hydrogène et de l'oxygène! Ces deux composants primaires de l'eau sont obtenus par le passage d'un courant électrique entre deux électrodes. Mais le rendement énergétique de l'électrolyse est désastreux: si 5 kWh sont nécessaires pour produire 1 m3 d'hydrogène, on n'en récupère que 1,8 kWh d'électricité dans une pile à combustible. Faced with steam reforming and the production of biomass, the electrolysis of water is a miracle solution: very simple to implement, the process rejects only hydrogen and oxygen! These two primary components of water are obtained by the passage of an electric current between two electrodes. But the energy efficiency of electrolysis is disastrous: if 5 kWh are required to produce 1 m3 of hydrogen, only 1.8 kWh of electricity is recovered from it in a fuel cell.
Cette faiblesse physique ne condamne pas totalement l'électrolyse du point de vue économique: elle remplirait éventuellement une mission d'appoint, en stockant les surplus d'électricité issus de l'atome. En raison de l'inertie de leur fonctionnement, les centrales nucléaires ne peuvent s'accorder instantanément avec les fluctuations de la demande, ce qui induit une inévitable surproduction. This physical weakness does not totally condemn electrolysis from an economic point of view: it would eventually fulfill a backup mission, by storing the surplus electricity from the atom. Due to the inertia of their operation, nuclear power plants cannot instantly match demand fluctuations, which leads to inevitable overproduction.
Selon les experts, (pour qui le reformage de gaz naturel constituera la principale source d'hydrogène en 2050), à qui l'on on demande si l'électrolyse sortira un jour d'une logique de surplus, la réponse est: difficile, mais pas exclu. According to experts, (for whom the reforming of natural gas will constitute the main source of hydrogen in 2050), who are asked if electrolysis will one day come out of a surplus logic, the answer is: difficult, but not excluded.
Et c'est ici, précisément, que se situe l'objectif de présente invention. And it is precisely here that the objective of the present invention is situated.
La technologie progresse, sur la voie de l'élévation des pressions et du temps de réactivité des électrolyseurs. De nouvelles voies expérimentales à très hautes températures (8000C) sont aussi explorées, en tandem avec un nouveau type de réacteur nucléaire, le Very High Temperature Reactor (VTRH), dont le premier prototype pourrait voir le jour, vers 2015. Technology progresses, on the way of the elevation of the pressures and the reactivity time of the electrolysers. New experimental routes at very high temperatures (8000C) are also explored, in tandem with a new type of nuclear reactor, the Very High Temperature Reactor (VTRH), the first prototype of which could see the light of day, around 2015.
Etudié dans le cadre d'un programme international dit " Generation IV " auquel dix pays 15 participent, dont la France. Studied as part of an international program called "Generation IV" in which ten countries 15 participate, including France.
L'ultime filière de production actuellement envisagée est celle du craquage catalytique. Ce procédé consiste à "casser" les liaisons moléculaires de l'eau en la chauffant à 700'C, en présence d'un catalyseur. Toutefois, le craquage catalytique, comme du reste l'électrolyse à haute température, n'est encore qu'une hypothèse de recherche, et 20 qui plus est, liée à l'utilisation d'un nouveau type de réacteur nucléaire. The final production chain currently under consideration is that of catalytic cracking. This process consists in "breaking" the molecular bonds of the water by heating it to 700 ° C, in the presence of a catalyst. However, catalytic cracking, like high temperature electrolysis, is still only a research hypothesis, and what is more, linked to the use of a new type of nuclear reactor.
La présente invention consiste en un dispositif récupérateur d'énergie permettant d'améliorer le rendement énergétique de l'électrolyse de l'eau, en vue d'en extraire l'hydrogène à moindre cot. Il exploite le principe de la poussée d'Archimède. The present invention consists of an energy recovery device making it possible to improve the energy efficiency of water electrolysis, with a view to extracting hydrogen therefrom at a lower cost. It exploits the principle of Archimedes' thrust.
Le fonctionnement du dispositif est similaire à celui d'un tapis roulant à godets, dont le 25 moteur serait remplacé par une génératrice de courant, et les godets par des récipients destinés à recueillir les gaz. L'ensemble est immergé, et disposé verticalement, de manière à ce que les récipients, recouvrant les électrodes, récupèrent les gaz. The operation of the device is similar to that of a treadmill with buckets, the motor of which would be replaced by a current generator, and the buckets by receptacles intended to collect the gases. The assembly is immersed, and arranged vertically, so that the containers, covering the electrodes, recover the gases.
Lors du passage du courant entre les électrodes, il se produit des dégagements gazeux sous forme de bulles. Ces dernières remontent sous l'effet de la poussée d'Archimède, et se 30 retrouvent piégées dans le récipient. Ce dernier accumule les gaz hydrogène et oxygène ainsi que la somme de leur énergie. When the current flows between the electrodes, gas is produced in the form of bubbles. The latter rise under the effect of Archimedes' push, and find themselves trapped in the container. The latter accumulates hydrogen and oxygen gases as well as the sum of their energy.
Ainsi, l'accumulation d'énergie, due à la poussée d'Archimède, est transmise mécaniquement par le récipient au tapis roulant, puis à l'axe de la génératrice, qui à son tour la transforme en énergie électrique, destinée aux électrodes. L'hydrogène et l'oxygène ainsi produits seront récupérés en haut du dispositif avant que le récipient plein n'entre en phase descendante. Thus, the accumulation of energy, due to Archimedes' push, is transmitted mechanically by the container to the conveyor belt, then to the axis of the generator, which in turn transforms it into electrical energy, intended for the electrodes. The hydrogen and oxygen thus produced will be recovered at the top of the device before the full container enters the descending phase.
Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure la représente en perspective, le dispositif de l'invention, La figure lb représente en perspective, le récipient en détail. The accompanying drawings illustrate the invention: Figure la shows in perspective, the device of the invention, Figure lb shows in perspective, the container in detail.
Le dispositif est destiné à fonctionner en immersion dans une eau constituant l'électrolyte, comme par exemple en milieu marin dont l'eau salée constitue l'électrolyte; ou dans tout autre réservoir d'eau, suffisamment profond. Dans ce dernier cas, l'adjonction d'un élément chimique tel que du sel et analogue, rendra l'eau conductrice. The device is intended to operate in immersion in water constituting the electrolyte, such as for example in a marine environment in which salt water constitutes the electrolyte; or in any other sufficiently deep water tank. In the latter case, the addition of a chemical element such as salt and the like will make the water conductive.
En référence à la fig. la, l'invention est constitué d'un tapis roulant (6) sur lequel sont fixés les récipients (5). Le tapis est tendu entre deux axes posés sur roulements (11) et supportés par le cadre (10). Le tout étant disposé verticalement. L'axe (7) est libre, tandis que l' axe (8) est relié à un générateur électrique (9). L'ensemble est fixé sur un même 15 socle (2) que les électrodes (1), et de manière à ce que les récipients, lors de leur déplacement en phase ascendante, circulent à l'aplomb des électrodes. With reference to fig. la, the invention consists of a conveyor belt (6) on which are fixed the containers (5). The mat is stretched between two axes placed on bearings (11) and supported by the frame (10). The whole being arranged vertically. The axis (7) is free, while the axis (8) is connected to an electric generator (9). The assembly is fixed on the same base (2) as the electrodes (1), and in such a way that the containers, during their movement in ascending phase, circulate vertically above the electrodes.
Lorsqu'elles sont alimentées en courant continu, les électrodes (1) produisent des dégagements gazeux, sous forme de bulles d'hydrogène (3) d'une part, et d'oxygène (4) de l'autre. When supplied with direct current, the electrodes (1) produce gas evolution, in the form of bubbles of hydrogen (3) on the one hand, and of oxygen (4) on the other.
Ces dernières remontent sous l'effet de la poussée d'Archimède et se trouvent piégées dans le récipient (5) couvrant les électrodes sur toute leur longueur. The latter rise under the effect of Archimedes' push and are trapped in the container (5) covering the electrodes over their entire length.
Les gaz s'accumulant dans le récipient; la somme des énergies de chaque bulle de gaz est transmise mécaniquement au tapis roulant (6). The gases accumulating in the container; the sum of the energies of each gas bubble is transmitted mechanically to the conveyor belt (6).
Le récipient au dessus des électrodes se remplit de gaz au fur et à mesure de sa 25 progression, jusqu'à ce que le suivant prenne la relève. The container above the electrodes fills with gas as it progresses, until the next one takes over.
Les énergies ainsi emmagasinées dans les récipients ascendants confèrent à la structure son mouvement et transmettent de l'énergie mécanique au générateur électrique (9). The energies thus stored in the ascending vessels give the structure its movement and transmit mechanical energy to the electric generator (9).
L'énergie électrique ainsi récupérée est destiné à être ajouté à la source d'alimentation des électrodes. The electrical energy thus recovered is intended to be added to the power source of the electrodes.
En référence à la figure lb, les gaz sont accumulés séparément du fait de la présence d'une cloison (12). With reference to FIG. 1b, the gases are accumulated separately due to the presence of a partition (12).
Les gaz hydrogène et oxygène sont récupérés à des fins de stockage, par un système d'aspiration, avant que le récipient plein n'entre en phase descendante. The hydrogen and oxygen gases are recovered for storage purposes by a suction system before the full container enters the descending phase.
Aussi, pourrait-on envisager un tel système entièrement autonome (nécessitant une source auxiliaire seulement pour l'amorcer) s'il est immergé à une profondeur suffisante, et équipé de récipients ad hoc. Also, one could consider such a fully autonomous system (requiring an auxiliary source only to start it) if it is submerged to a sufficient depth, and equipped with ad hoc containers.
On peut ajouter des flotteurs au dessus de la structure, de manière à mettre à 5 contribution l'énergie mécanique des vagues présente à la surface. Celle-ci viendrait s'ajouter directement sur l'axe du générateur. La structure présentant déjà le système de conversion mécaniqueélectrique. Floats can be added above the structure, so as to make use of the mechanical energy of the waves present on the surface. This would be added directly to the axis of the generator. The structure already presenting the mechanical-electrical conversion system.
D'autres énergies renouvelables disponibles sur site: photovoltaque, éolienne, marée motrice,... pourront également y être associés. Other renewable energies available on site: photovoltaic, wind, motor tide, ... may also be associated.
On peut remarquer l'existence de temps morts, du fait que le récipient s'éloigne progressivement des électrodes, En effet, quand une bulle est produite, son énergie n'est pas récupérée durant la distance parcourue avant d'atteindre le récipient. Aussi, une solution non représentée ici, consistant en une version hélicodale du dispositif est à l'étude. We can notice the existence of dead times, due to the fact that the container gradually moves away from the electrodes. Indeed, when a bubble is produced, its energy is not recovered during the distance traveled before reaching the container. Also, a solution not shown here, consisting of a helical version of the device is being studied.
1 5 Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à produire à moindre cot de l'hydrogène gazeux par électrolyse de l'eau. 5 1 5 The device according to the invention is particularly intended to produce at low cost hydrogen gas by electrolysis of water. 5
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016189251A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Le Floch Angi | Mechanical energy converter system for producing hydrogen and oxygen |
GB2586628A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-03 | Stewan Kukard Gideon | Exploiting potential energy from rising gasses produced by electrolysis |
WO2022106975A1 (en) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | Ws Slot Sa | Apparatus for the electrolytic production of hydrogen |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB723248A (en) * | 1952-04-09 | 1955-02-02 | Markham & Company Ltd | Improvements in or relating to pelton and other bucket wheels |
US3601979A (en) * | 1969-10-09 | 1971-08-31 | Grover C Singer | Hydrodynamic power converter |
US4084375A (en) * | 1977-03-03 | 1978-04-18 | Janos Horvath | Method and apparatus for generating buoyancy power via electrolysis |
WO1998041757A1 (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-24 | Joji Harada | Slide vane vertical water wheel |
US6223532B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-05-01 | Angel Brassea-Flores | Multicycle energy riffle |
-
2003
- 2003-02-13 FR FR0301757A patent/FR2851304A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB723248A (en) * | 1952-04-09 | 1955-02-02 | Markham & Company Ltd | Improvements in or relating to pelton and other bucket wheels |
US3601979A (en) * | 1969-10-09 | 1971-08-31 | Grover C Singer | Hydrodynamic power converter |
US4084375A (en) * | 1977-03-03 | 1978-04-18 | Janos Horvath | Method and apparatus for generating buoyancy power via electrolysis |
WO1998041757A1 (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-24 | Joji Harada | Slide vane vertical water wheel |
US6223532B1 (en) * | 1999-04-01 | 2001-05-01 | Angel Brassea-Flores | Multicycle energy riffle |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016189251A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Le Floch Angi | Mechanical energy converter system for producing hydrogen and oxygen |
FR3036746A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-02 | Floch Angi Le | MECHANICAL ENERGY CONVERTER SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, HYDROGEN AND OXYGEN |
GB2586628A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-03 | Stewan Kukard Gideon | Exploiting potential energy from rising gasses produced by electrolysis |
WO2022106975A1 (en) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | Ws Slot Sa | Apparatus for the electrolytic production of hydrogen |
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