FR2880195A1 - Generatrice d'energie electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une génératrice d'énergie électrique comprenant au moins une cellule comprenant une anode, une cathode et un électrolyte, caractérisée en ce que l'anode est constitué de césium métallique et en ce que la cathode est constituée d'une électrode inerte plongeant dans le brome liquide, le brome liquide constituant également l'électrolyte.

Description

GENERATRICE D'ENERGIE ELECTRIQUE

La présente invention concerne une génératrice d'énergie électrique.

Plus particulièrement elle concerne une génératrice d'énergie électrique comprenant au moins une cellule comprenant une anode, une cathode et un électrolyte. Des génératrices d'énergie électrique de ce type sont les batteries Ni/Cd et les batteries alcalines.

Un inconvénient de ces batteries est leur déchargement lorsqu'elles ne sont pas utilisées.

Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des génératrices d'énergie électrique connues.

A cette fin la génératrice d'énergie électrique selon l'invention, comprenant au moins une cellule comprenant une anode, une cathode et un électrolyte, est essentiellement caractérisée en ce que l'anode est constituée de césium métallique et en ce que la cathode est constituée d'une électrode inerte plongeant dans du brome liquide, le brome liquide constituant également l'électrolyte.

La cellule selon l'invention comprend un récipient, qui sert de réservoir d'électrolyte et de support pour l'électrode inerte. Le récipient peut par exemple être constitué d'un matériau vitreux, céramique ou vitrocéramique. Un matériau adapté est par exemple un verre qui résiste à la chaleur, comme par exemple un verre borosilicate. De tels verres sont entre autres commercialisés sous la marque Pyrex . Dans un mode de réalisation avantageux, le récipient est un tube en verre borosilicate d'un diamètre d'environ 10 à 20 mm, de préférence d'environ 14 mm.

L'électrode inerte est par exemple constituée d'un métal choisi dans le groupe constitué de chrome et de titane.

De préférence, on utilise du chrome. Avantageusement, le métal est déposé sur au moins une partie de la surface intérieure du récipient, de préférence sous forme de couche mince, par exemple par métallisation ou électrolyse.

L'anode s'étend à l'intérieur de la cellule et notamment du récipient et elle plonge dans l'électrolyte. Etant donné que le césium est un émetteur gamma, l'anode est de préférence constituée de césium appauvri afin de limiter les émissions de rayons radioactifs.

Avantageusement, l'anode se présente sous forme d'un fil de césium ayant de préférence un diamètre compris entre 3 mm et 4 mm. Le fil s'étend à l'intérieur de la cellule au centre du récipient. Il ne touche la surface intérieure du récipient en aucun point. La partie du fil qui se trouve à l'intérieur du récipient est plongée dans l'électrolyte.

L'électrolyte est du brome. Etant donné, que le brome est toxique et corrosif au contact muni d'un couvercle étanche.

comporte au moins un passage l'anode et la cathode à Avantageusement, ce couvercle cuivre anodisé. De cette façon est évitée.

de l'air, le récipient est Toutefois, le couvercle pour permettre de relier un circuit électrique. est équipé d'un joint en toute déperdition de brome Un avantage de l'utilisation d'une anode en césium métallique plongeant dans du brome est que le brome n'attaque pas le cesium.

Une cellule selon l'invention génère un courant continu 5 et stable dont l'intensité dépend des dimensions du réservoir, de l'anode et de la cathode.

Avantageusement, on peut monter plusieurs cellules en série afin de générer un courant plus important. Le voltage maximal obtenu par un montage en série de 20 cellules est de l'ordre de 360 à 380 V. Néanmoins, une seule cellule constitue déjà une génératrice d'énergie électrique selon l'invention.

Bien que le nombre de cellules ne soit pas limité, on préfère un montage en série de 2 à 33 cellules, de préférence de 3 à 11 cellules et encore de préférence de 3 cellules.

L'une des applications possibles sont par exemple les batteries automobiles pour les voitures de tourisme, mais aussi pour les poids lourds et les autocars.

L'avantage de la génératrice d'énergie électrique selon l'invention est qu'elle a une très longue durée de vie par rapport aux batteries Ni/Cd. De plus, elle ne se décharge pratiquement pas et fournit toujours les mêmes ampérage et voltage.

Pour des raisons de sécurité et de facilité de mise en oeuvre, la ou les cellules sont agencées à l'intérieur d'un boîtier. Etant donné que le césium, même appauvri, est un émetteur gamma, il convient d'utiliser un boîtier qui sert d'écran de rayons gamma. On utilise par exemple un boîtier qui est constitué d'un matériau contenant du plomb, par exemple un matériau composite plomb-téflon 4F (tetrafluoroéthylèneglycol). Avantageusement, ce matériau composite comprend 50% en poids de plomb et 50% en poids de téflon. De plus, le boîtier est avantageusement fermé de façon étanche aux gaz pour diminuer encore plus le risque de déperdition de brome.

L'utilisation de l'acide chlorhydrique au lieu de brome s'est avérée impossible à mettre en oeuvre, car l'acide chlorhydrique présente l'inconvénient d'attaquer le césium de l'anode.

D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en références aux figures dans lesquelles la figure 1 représente une vue en coupe schématique d'une cellule d'une génératrice d'énergie selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 représente une vue en coupe schématique d'une génératrice d'énergie à trois cellules selon 20 un mode de réalisation de l'invention, la figure 3 représente une vue en coupe schématique d'une génératrice d'énergie à onze cellules selon un mode de réalisation de l'invention.

Dans le mode de réalisation d'une cellule 2 selon l'invention représenté à la figure 1, le récipient 6 est un tube en verre borosilicate d'un diamètre d'environ 14 mm et d'une hauteur d'environ 18 cm. La surface intérieure du tube est recouverte d'une couche mince de chrome métallique, qui a été déposé par électrolyse.

Cette couche mince de chrome forme l'électrode inerte 4 qui plonge dans le brome liquide qui sert ainsi à la fois de cathode et d'électrolyte 5.

L'anode 3 est constituée d'un fil de césium métallique appauvri d'un diamètre d'environ 3 mm à 4 mm. Le fil plonge dans le brome au centre du tube. La longueur du fil est choisie de façon à ce qu'il reste une distance de 2,5 à 3 cm entre l'extrémité inférieure et le fond du tube.

Le tube est fermé avec un couvercle 7 étanche au brome et à l'air pour éviter toute perte de brome et contact du brome avec l'air. Pour cela le couvercle 7 est muni d'un joint en cuivre anodisé. Toutefois le couvercle 7 comporte deux passages pour permettre de relier l'anode 3 et la cathode 4 respectivement à un circuit électrique.

Une telle cellule 2 seule constitue déjà une génératrice d'énergie électrique et génère un courant continu et stable de 20,5 V et elle se stabilise à 18 V et 25 A pendant au moins huit à dix mois.

La figure 2 représente un mode de réalisation d'une génératrice 1 d'énergie selon l'invention, dans lequel sont montées en série trois cellules 2 telles que décrites en référence à la figure 1. Etant donné, que les trois cellules sont identiques, les références concernant les cellules ne sont indiquées sur la figure 2 que pour une seule cellule.

Pour des raisons de sécurité et de facilité de mise en oeuvre, les cellules 2 sont agencées à l'intérieur d'un boîtier 8. Ce boîtier est constitué d'un matériau contenant du plomb, par exemple un matériau composite plomb-téflon (tetrafluoroéthylèneglycol) comprenant environ 50% en poids de plomb et environ 50% en poids de téflon.

Le boîtier 8 est refermé avec un couvercle 9, qui est constitué du même matériau que le boîtier 8. Entre le boîtier 8 et le couvercle 9, un joint d'étanchéité 10 est intercalé. Le couvercle 9 est fixé sur le boîtier 8 avec des systèmes boulon/écrou 11. De plus, le couvercle 9 et le joint 10 sont traversés d'un premier passage 12 pour raccorder un contact 13 positif aux anodes 3 du montage en série. Le couvercle 9 et le joint 10 comportent également un second passage pour raccorder un contact négatif aux cathodes 4 du montage en série. Le second passage et le contact négatif ne sont pas représentés sur la figure 2.

Les anodes 3 de chaque cellule sont. électriquement reliées entre elles par 3a et les différentes électrodes inertes sont reliées entre elles par 4a.

Le montage en série ainsi réalisé des trois cellules selon le mode de réalisation décrit ci-dessus permet la génération d'un courant continu et stable de 54 V, qui se stabilise a 50 V et 25 A pendant au moins 7 mois.

La figure 3 représente un mode de réalisation d'une génératrice 1 d'énergie selon l'invention, dans lequel sont montées en série onze cellules 2 telles que décrites en référence à la figure 1. La seule différence importante par rapport au mode de réalisation de la figure 2 consiste en le nombre de cellules. En conséquence, la description détaillée de chaque cellule est celle faite précédemment en lien avec les figures 1 et 2 et la description du boîtier ainsi que du montage en série est faite en lien avec la figure 2. Sur cette figure, est également représenté le passage 14 permettant de raccorder les électrodes inertes 4 au contact 15 négatif.

Le montage en série de onzes cellules selon le mode de réalisation décrit ci-dessus en référence à la figure 3 permet la génération d'un courant continu et stable de 198 V, qui se stabilise à 167 V et 50 A pendant au moins 7 mois.

L'avantage des génératrices d'énergie électrique selon l'invention est qu'elles ont une très longue durée de vie par rapport aux batteries Ni/Cd. De plus, elles ne se déchargent pratiquement pas et fournissent toujours les mêmes ampérage et voltage.

E

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Génératrice (1) d'énergie électrique comprenant au moins une cellule (2) comprenant une anode (3), une cathode et un électrolyte (5), caractérisée en ce que l'anode (3) est constituée de césium métallique et en ce que la cathode est constituée d'une électrode inerte (4) plongeant dans du brome liquide, le brome liquide constituant également l'électrolyte (5).

2. Génératrice (1) d'énergie selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'anode (3) est constituée de césium appauvri.

3. Génératrice (1) d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que l'anode (3) est un fil de césium et en ce que l'anode (3) est plongée dans l'électrolyte (5).

4. Génératrice (1) d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'électrode inerte (4) est constituée d'un métal choisi dans le groupe constitué de chrome et de titane.

5. Génératrice (1) d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la cellule (2) comprend un récipient, servant de réservoir d'électrolyte et de support pour l'électrode inerte (4).

6. Génératrice (1) d'énergie selon les revendications 4 et 5 caractérisée en ce que le métal de l'électrode inerte(4) est déposé sur au moins une partie la surface intérieure du récipient en verre.

7. Génératrice (1) d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle comprend entre 1 et 33 cellules (2), de préférence 3 à 11 cellules (2) montées en série.

8. Génératrice (1) d'énergie selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'elle comprend 3 cellules (2) montées en série.