FR2917778A1 - Carbon dioxide emission sequestering and limiting method for e.g. terrestrial motor vehicle, involves collecting coolant of engine block, and circulating coolant in heat exchanger that functions with exhaust gas - Google Patents
Carbon dioxide emission sequestering and limiting method for e.g. terrestrial motor vehicle, involves collecting coolant of engine block, and circulating coolant in heat exchanger that functions with exhaust gas Download PDFInfo
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Abstract
Description
En raison du problème que représente la raréfaction des énergies fossilesBecause of the problem represented by the scarcity of fossil fuels
et la pollution en CO2 que génèrent leur combustion dans un moteur à combustion interne, différents procédés de propulsion pour les véhicules voient le jour. Ils peuvent être classés en deux grandes catégories. and the CO2 pollution generated by their combustion in an internal combustion engine, various propulsion processes for vehicles are emerging. They can be classified into two broad categories.
1) Des propulsions basées sur des moteurs à explosion améliorés de manière à augmenter le rendement afin de diminuer la consommation de carburant et de fait diminuer la quantité de CO2 émis dans l'atmosphère. 1) Propulsion based on improved internal combustion engines so as to increase efficiency in order to reduce fuel consumption and, in fact, reduce the amount of CO2 emitted into the atmosphere.
2) Des propulsions basées sur des moteurs électriques, l'électricité étant fournie soit par une batterie, soit produite à la volée par une pile à hydrogène. 2) Propulsion based on electric motors, electricity being supplied either by a battery or produced on the fly by a hydrogen battery.
Quelle que soit l'amélioration d'un moteur à combustion interne telle que : / Le réacteur Pantone qui permet de produire à la volée un carburant, utilisable par pratiquement n'importe quel moteur à combustion interne, à partir d'un mélange d'eau et d'un hydrocarbure ou d'un autre type de chaîne carbonée. / Les moteurs rotatifs capables de fonctionner avec une proportion d'eau dans son carburant afin d'améliorer le rendement du moteur... Un moteur à combustion interne rejette dans l'atmosphère le CO2 de combustion. Whatever the improvement of an internal combustion engine such as: / The Pantone reactor which allows to produce on the fly a fuel, usable by practically any internal combustion engine, from a mixture of water and a hydrocarbon or other type of carbon chain. / Rotary engines capable of operating with a proportion of water in its fuel to improve the efficiency of the engine ... An internal combustion engine releases into the atmosphere the combustion CO2.
La principale alternative pour diminuer ou éliminer les émissions directes de CO2, réside dans l'utilisation de moteurs électriques pour la propulsion. The main alternative to reducing or eliminating direct CO2 emissions is the use of electric motors for propulsion.
Pour ce type de moteur se pose néanmoins le problème de l'autonomie des véhicules électriques. Les piles à hydrogène semblent contourner cet obstacle. Toutefois, cette technologie est très coûteuse, de plus les piles à hydrogène développées actuellement ont une durée de vie courte de 2 ans en moyenne. Tout cela pénalise fortement cette technologie. For this type of engine is nevertheless the problem of the autonomy of electric vehicles. Hydrogen fuel cells seem to bypass this obstacle. However, this technology is very expensive, moreover hydrogen fuel cells currently developed have a short life of 2 years on average. All this strongly penalizes this technology.
Bien qu'un moteur électrique n'émette pas directement du CO2, la production de l'hydrogène nécessaire au fonctionnement d'une pile à hydrogène, de même que la production de l'électricité nécessaire à la recharge d'une batterie plus conventionnelle entraîne des missions secondaires de CO2. Although an electric motor does not emit CO2 directly, the production of the hydrogen necessary for the operation of a hydrogen fuel cell, as well as the production of the electricity needed to recharge a more conventional battery secondary missions of CO2.
Les moteurs hybrides offrent quant à eux une diminution urbaine de la quantité de CO2 émis, quand ils sont utilisés en mode électrique. Mais l'émission globale de CO2 lié a l'utilisation de ces véhicules reste proche de celle d'un moteur Diesel. Hybrid engines offer an urban decrease in the amount of CO2 emitted when they are used in electric mode. But the overall CO2 emission linked to the use of these vehicles remains close to that of a diesel engine.
Nous proposons un procédé et un dispositif alternatifs permettant de diminuer la quantité de CO2 émis dans l'atmosphère par un véhicule à moteur à combustion interne, grâce à une unité de séquestration autonome du CO2 produit au niveau de chaque véhicule. Le CO2 stocké au niveau de chaque véhicule sera ensuite exporté vers des structures ou des usines de retraitement. Le CO2 séquestré servira de source de CO2 pour des plantes sous serre, pour des bactéries capables de synthétiser du carbonate de calcium à partir d'hydrogénocarbonate, ou encore pour des algues capables par exemple de synthétiser des huiles pouvant servir de carburant... L'utilisation de biocarburant dans des véhicules capables de séquestrer le CO2 permettra d'obtenir un cycle global de CO2 négatif (diminution du CO2 dans l'atmosphère). Quelle que soit la nature du carburant et la conformation d'un moteur à combustion interne, la majeure partie de l'énergie provenant de la combustion est perdue sous forme calorifique. We propose an alternative method and device to reduce the amount of CO2 emitted into the atmosphere by a vehicle with internal combustion engine, thanks to an autonomous CO2 sequestration unit produced at each vehicle. The CO2 stored at the level of each vehicle will then be exported to reprocessing structures or plants. The sequestered CO2 will serve as a source of CO2 for greenhouse plants, for bacteria capable of synthesizing calcium carbonate from hydrogen carbonate, or for algae able for example to synthesize oils that can be used as fuel. The use of biofuel in vehicles capable of sequestering CO2 will make it possible to obtain a global cycle of negative CO2 (reduction of CO2 in the atmosphere). Whatever the nature of the fuel and the shape of an internal combustion engine, most of the energy from combustion is lost in heat.
Le procédé et le dispositif présentés est un système d'échappement actif pour moteur à combustion interne qui utilise l'énergie thermique perdue pour séquestrer et minimiser les émissions de CO2 dans l'atmosphère tout en minimisant l'augmentation de la consommation énergétique nécessaire pour réaliser la séquestration. Le dispositif comprend des systèmes qui diminuent la quantité de CO2 produit lors de la combustion du carburant dans le moteur et la séquestration du CO2 produit. The disclosed method and device is an active exhaust system for an internal combustion engine that utilizes lost thermal energy to sequester and minimize CO2 emissions to the atmosphere while minimizing the increase in energy consumption required to achieve sequestration. The device includes systems that reduce the amount of CO2 produced during combustion of the fuel in the engine and the sequestration of CO2 produced.
Principe de fonctionnement 1) La première étape du procédé Figl consiste à : Récupérer dans une durite ou un tuyau rigide ou souple, le fluide de refroidissement d'un bloc-moteur après sa circulation à travers les cheminées de refroidissement du moteur, d'où il sort sous forme vapeur ou d'un liquide échauffé à plus de 60 C. Le fluide circule alors dans un échangeur thermique 1 qui fonctionne avec les gaz d'échappement en sortie du moteur. Principle of Operation 1) The first step of the Figl process consists in: recovering in a hose or a rigid or flexible pipe, the cooling fluid of an engine block after its circulation through the cooling chimneys of the engine, from where it leaves in vapor form or a heated liquid to more than 60 C. The fluid then flows in a heat exchanger 1 which works with the exhaust gas at the output of the engine.
A) L'échangeur sera constitué d'un tuyau de métal (laiton, acier, cuivre, fer, alliage de titane, alliage de nickel, aluminium, oxyde d'aluminium, céramique ...) accolé sur une longueur assez importante (5 à 100 cm) à un autre tuyau constitué de ces mêmes matériaux. Le fluide de refroidissement circule dans un tuyau Fig1A 2, 3 et les gaz d'échappement circulent dans le deuxième Fig2A 3, 5. En circulant, les gaz d'échappement échauffent le fluide de refroidissement à travers les parois des tuyaux en apportant l'énergie nécessaire pour réaliser le changement de phase liquide vers la phase vapeur du fluide de refroidissement et/ou permettre d'augmenter la température de fluide de refroidissement sous forme vapeur. A) The exchanger will consist of a metal pipe (brass, steel, copper, iron, titanium alloy, nickel alloy, aluminum, aluminum oxide, ceramic ...) attached to a fairly long length (5 100 cm) to another pipe made of these same materials. The cooling fluid circulates in a pipe Fig1A 2, 3 and the exhaust gases circulate in the second Fig2A 3, 5. While circulating, the exhaust gases heat the cooling fluid through the walls of the pipes by providing the energy required to effect the change of liquid phase to the vapor phase of the cooling fluid and / or to increase the temperature of cooling fluid in vapor form.
B) Dans une autre configuration, l'échangeur thermique sera constitué de deux tuyaux de métal (laiton, acier, fer, cuivre, alliage de titane, alliage de nickel, aluminium, oxyde d'aluminium, céramique ...) emboîtés l'un dans l'autre sur 5 à 100 cm de longueur. Le fluide de refroidissement circulera dans le tuyau intérieur Fig1B 6, 3 alors que les gaz d'échappement circuleront autour dans le tuyau extérieur FiglB 4, 5. En circulant autour du tuyau intérieur du fluide de refroidissement, les gaz d'échappement apportent l'énergie nécessaire pour réaliser le changement de la phase liquide vers la phase vapeur du fluide de refroidissement et/ou permettre d'augmenter la température du fluide de refroidissement sous forme vapeur (de température comprise entre 150 et 300 C). En utilisant des alliages convenables (nickel, titane, oxyde d'aluminium), les gaz et les vapeurs utilisés peuvent atteindre plus de 300 C (typiquement entre 800 et 1000 C). Dans certaines configurations, le tuyau de circulation du gaz d'échappement peut être le tuyau interne. B) In another configuration, the heat exchanger will consist of two metal pipes (brass, steel, iron, copper, titanium alloy, nickel alloy, aluminum, aluminum oxide, ceramic ...) nested one in the other over 5 to 100 cm in length. The cooling fluid will circulate in the inner pipe Fig1B 6, 3 while the exhaust gases circulate around in the outer pipe FiglB 4, 5. While circulating around the inner pipe of the cooling fluid, the exhaust gases bring the energy necessary to achieve the change of the liquid phase to the vapor phase of the cooling fluid and / or to increase the temperature of the cooling fluid in vapor form (temperature between 150 and 300 C). By using suitable alloys (nickel, titanium, aluminum oxide), the gases and vapors used can reach more than 300 C (typically between 800 and 1000 C). In some configurations, the exhaust gas flow pipe may be the inner pipe.
C) Dans une autre configuration, l'échangeur thermique sera constitué d'un tuyau central Fig2A 7 dans lequel circulent les gaz d'échappement. Ce tuyau sera entouré par un tuyau en spirale 8 dans lequel circule l'eau ou la vapeur d'eau. Le rôle des deux tuyaux peut être inversé, l'eau circulant dans le tuyau central et les gaz d `échappement dans la spirale. C) In another configuration, the heat exchanger will consist of a central pipe Fig2A 7 in which the exhaust gas flows. This pipe will be surrounded by a spiral pipe 8 in which water or water vapor circulates. The role of the two pipes can be reversed, the water circulating in the central pipe and the exhaust gases in the spiral.
D) Dans une autre configuration, l'échangeur sera constitué d'un tuyau central Fig2B 7 dans lequel circulent les gaz d'échappement. Ce tuyau sera entouré par un ensemble de tuyaux accolés formant une rosette (typiquement une rosette à sept tuyaux) Fig2B 9. Dans le tuyau central circulent les gaz d'échappement. Les tuyaux de la rosette sont reliés entre eux par des tuyaux en arceaux Fig3B 10, de sorte que l'eau ou la vapeur d'eau peut circuler alternativement dans chacun d'entre eux en accumulant la chaleur des gaz d'échappement, augmentant ainsi l'énergie de l'eau ou de la vapeur d'eau et permettant la transition liquide/vapeur.50 L'ensemble des tuyaux et échangeur thermique sera éventuellement calorifugé par de la laine de roche, de la céramique ou tout autre matériau calorifuge, afin de limiter les pertes de chaleur. 2) En sortie de l'échangeur 1, le fluide de refroidissement sous forme de vapeur est dirigé vers l'entrée d'une turbine à gaz à un ou plusieurs étages 11 pour entraîner les pales 14, hélices ou aubes solidaires de l'axe qui sera ainsi entraîné. L'axe ou rotor 15 est commun à une deuxième turbine à gaz à un ou plusieurs étages 16 alimentés par les gaz d'échappement qui sortent l'échangeur thermique 17. D) In another configuration, the exchanger will consist of a central pipe Fig2B 7 in which the exhaust gas circulates. This pipe will be surrounded by a set of joined tubes forming a rosette (typically a seven-pipe rosette) Fig2B 9. In the central pipe circulate the exhaust gas. The tubes of the rosette are interconnected by Fig3B 10 arched hoses, so that water or water vapor can circulate alternately in each of them by accumulating the heat of the exhaust gases, thus increasing the energy of the water or of the water vapor and allowing the liquid / vapor transition.50 All the pipes and heat exchanger may be insulated with rock wool, ceramic or any other heat-insulating material, to limit heat loss. 2) At the outlet of the exchanger 1, the cooling fluid in the form of steam is directed towards the inlet of a gas turbine at one or more stages 11 to drive the blades 14, propellers or blades integral with the axis who will be so trained. The axis or rotor 15 is common to a second gas turbine with one or more stages 16 fed by the exhaust gases leaving the heat exchanger 17.
E) Dans certains modes de réalisation, un vase d'expansion Fig4 20 peut être disposé à la sortie de chacune des turbines à gaz. Le vase constitué d'un récipient d'un volume important (compris entre 0.5 et 100 litres) permettra une détente plus aisée de la vapeur d'eau et des gaz d'échappement après leur passage dans les turbines. Ce vase d'expansion peut être en matériau souple (par exemple en tissu) et disposé dans les éléments creux du véhicule tels que les ailes ou les pare-chocs. En plus de leurs rôles d'expansion des gaz, les vases d'expansion en matériau souple serviront d'élément d'amortissement des chocs dans les éléments creux du véhicule (air bag gonflé) grâce à la pression des gaz qu'ils contiennent. E) In some embodiments, an expansion vessel Fig4 20 may be disposed at the outlet of each of the gas turbines. The vessel consisting of a container of a large volume (between 0.5 and 100 liters) will allow easier relaxation of water vapor and exhaust after passing through the turbines. This expansion vessel may be of flexible material (eg fabric) and disposed in the hollow elements of the vehicle such as wings or bumpers. In addition to their role of gas expansion, expansion tanks of flexible material will serve as a shock absorbing element in the hollow elements of the vehicle (inflated air bag) thanks to the pressure of the gases they contain.
Les turbines transforment l'énergie de la vapeur d'eau et des gaz d'échappement sortant de l'échangeur thermique en énergie de rotation qui permettra de comprimer plus tard les gaz 25 d'échappement. The turbines convert the energy of the steam and exhaust gases exiting the heat exchanger into rotational energy which will later compress the exhaust gases.
G) En sortie du vase d'expansion, le cas échéant de la turbine 21, le fluide sous forme de vapeur d'eau est dirigé à travers une durite ou un tuyau rigide ou souple au réservoir supérieur d'un radiateur. L'air qui circule entre les tubes du radiateur refroidit la vapeur 30 d'eau qui se condense en liquide durant la migration. Le fluide refroidi est récupéré dans le réservoir inférieur et peut alors recommencer un cycle à travers le moteur. G) At the outlet of the expansion vessel, if any of the turbine 21, the fluid in the form of water vapor is directed through a hose or a rigid or flexible pipe to the upper tank of a radiator. The air flowing between the radiator tubes cools the water vapor which condenses into liquid during migration. The cooled fluid is recovered in the lower tank and can then restart a cycle through the engine.
3) En sortie du vase d'expansion, le cas échéant de la turbine 22, les gaz d'échappement sont dirigés à travers une durite ou un tuyau rigide ou souple vers le réservoir supérieur 35 d'un radiateur 23. L'air qui circule entre les tubes du radiateur refroidit les gaz d'échappement et fait condenser la vapeur d'eau résultant de la combustion. Une partie de CO2 contenu dans les gaz d'échappement se dissout dans cette eau. Au niveau des radiateurs à eau ou à gaz d'échappement, il peut éventuellement être disposé des résistances à effet Peltier pour aider à abaisser plus rapidement la température. Ces 40 résistances pourront êtres alimentées par des panneaux solaires intégrés au niveau de la carrosserie du véhicule. 3) At the outlet of the expansion tank, if applicable from the turbine 22, the exhaust gases are directed through a hose or a rigid or flexible pipe to the upper tank 35 of a radiator 23. The air circulates between the radiator tubes and cools the exhaust gas and condenses the water vapor resulting from the combustion. Part of the CO2 contained in the exhaust gas dissolves in this water. In water or exhaust radiators, Peltier resistors may be available to help lower the temperature more quickly. These 40 resistors may be powered by solar panels integrated in the vehicle body.
4) En sortie du radiateur, les gaz d'échappement sont aspirés par une turbine ou une turbo pompe à un ou plusieurs étages 24 ou un compresseur muni d'un système lui permettant 45 d'aspirer les gaz d'échappement refroidis provenant radiateur à gaz d'échappement pour les comprimer dans un réservoir de séquestration du CO2 (unité de compression). Les ailettes, aubes, vis sans fin ou cylindre de la turbine ou pompe aspirante ou du compresseur sont entraînées par les deux turbines à gaz fonctionnant à la vapeur d'eau ou vapeur du fluide de refroidissement et aux gaz d'échappement décrits ci-dessus 26. La transmission 50 du mouvement des turbines à gaz vers une unité de compression est : Soit directe telle que : / axe commun ou un cardan. / système de poulie et courroies / engrenages reliant l'axe commun des turbines à gaz à l'unité de compression ; 4) At the outlet of the radiator, the exhaust gases are sucked by a turbine or a turbo pump with one or more stages 24 or a compressor provided with a system allowing it 45 to suck the cooled exhaust gases from radiator to exhaust gas for compression in a CO2 sequestration tank (compression unit). The blades, vanes, worm or cylinder of the turbine or suction pump or compressor are driven by the two gas turbines operating with steam or steam of the cooling fluid and the exhaust gas described above 26. The transmission 50 of the movement of the gas turbines to a compression unit is: Either direct such as: / common axis or a gimbal. / pulley system and belts / gears connecting the common axis of the gas turbines to the compression unit;
Soit indirecte, par une transmission hydraulique Fig7 A, grâce à une circulation d'huile entre l'axe commun des turbines à gaz et l'axe de l'unité de compression. L'huile est mise en mouvement par une vis sans fin Fig7B ou des ailettes fixées au niveau de l'axe commun des turbines à gaz. L'huile mise en mouvement transmet son mouvement à l'axe de l'unité compression Fig7C en entraînant de petites ailettes fixées sur cet axe. L'aspiration des gaz d'échappement dans le radiateur va créer une dépression à ce niveau (déjà amorcée par le refroidissement des gaz d `échappement). L'unité de compression va refouler les gaz en créant une surpression comprise entre 1 et 300 atmosphères. 5) En sortie de l'unité de compression, les gaz refroidis et comprimés sont conduits par un tuyau ou une durite 28, éventuellement terminés par un fritté 28, au fond d'un réservoir rempli d'eau ou d'un autre solvant tel que fluorocarbure ou d'un mélange de solvants, d'une capacité comprise entre 1 et 1000 litres (réservoir de séquestration du CO2) 25. Les gaz d'échappement bullent dans l'eau à travers le fritté 28 pour permettre au CO2 (et aux autres gaz) présent dans les gaz d `échappement de se dissoudre dans l'eau. La pression élevée entretenue par l'unité de compression permet d'augmenter la quantité de CO2 dissous dans l'eau (concentration de CO2/ litre en fonction de la pression). Or indirectly, by a hydraulic transmission Fig7 A, thanks to an oil circulation between the common axis of the gas turbines and the axis of the compression unit. The oil is moved by a worm Fig7B or fins attached to the common axis of the gas turbines. The oil set in motion transmits its movement to the axis of the FIG7C compression unit by driving small fins fixed on this axis. The suction of the exhaust gases in the radiator will create a vacuum at this level (already initiated by the cooling of the exhaust gases). The compression unit will repress the gases by creating an overpressure of between 1 and 300 atmospheres. 5) At the outlet of the compression unit, the cooled and compressed gases are led by a pipe or a hose 28, possibly terminated by a sintered 28, at the bottom of a tank filled with water or another solvent such as as fluorocarbon or a mixture of solvents, with a capacity of between 1 and 1000 liters (CO2 sequestering tank). The exhaust gas bubbles in the water through the sinter 28 to allow the CO2 (and other gases) present in the exhaust gas to dissolve in the water. The high pressure maintained by the compression unit increases the amount of dissolved CO2 in the water (concentration of CO2 / liter depending on the pressure).
Dans des modes de réalisation plus complexes, afin d'augmenter la quantité de CO2 capturé, des additifs capables de fixer le CO2 sont ajoutés à l'eau du réservoir. Le réservoir de séquestration du CO2 peut être également compartimenté et filtré en fonction des différents additifs. In more complex embodiments, in order to increase the amount of CO2 captured, additives capable of binding CO2 are added to the water in the tank. The CO2 sequestration tank can also be compartmentalized and filtered according to the different additives.
F) Dans un mode de réalisation, il est choisi comme additif l'eau de chaux et/ou l'eau de baryte introduite dans une partie de réservoir isolée par des filtres ne laissant pas passer les précipités de chaux ou de baryte (carbonate de calcium, carbonate de baryum). Par exemple, dans un compartiment Chaux/Baryte, délimité par des filtres constitués de mousses ou d'éponges synthétiques alvéolées 29 , est diffusée de l'eau de chaux ou de baryte. En présence de CO2, il se forme alors un précipité avec le baryum ou et le calcium qui tombe au fond du réservoir. Une aspiration douce au travers d'une grille 30 située au fond de cette partie du réservoir permet de filtrer l'eau chargée de particules de carbonate de calcium ou carbonate de baryte et de retenir les particules dans des filtres adéquats. Le filtre peut être constitué d'une simple mousse ou éponge synthétique de paille de métal ou de matière plastique, d'un filtre membrane à pores calibrés, d'un filtre ou une résine échangeur d'ions couramment utilisé pour déminéraliser l'eau. De manière générale, de tout filtre capable de retenir les précipités de carbonate de calcium ou carbonate de baryum. F) In one embodiment, lime water and / or barite water introduced into an insulated tank portion are selected as additives by filters which do not allow the lime or barite precipitates to pass through. calcium, barium carbonate). For example, in a lime / barite compartment, delimited by filters consisting of foams or sponges synthetic honeycomb 29, is diffused water lime or baryta. In the presence of CO2, a precipitate forms with the barium or and the calcium which falls at the bottom of the tank. A gentle suction through a grid 30 located at the bottom of this part of the tank makes it possible to filter the water loaded with particles of calcium carbonate or baryte carbonate and to retain the particles in suitable filters. The filter may consist of a simple foam or synthetic sponge of metal or plastic straw, a calibrated pore membrane filter, a filter or an ion exchange resin commonly used to demineralize the water. In general, any filter capable of retaining precipitates calcium carbonate or barium carbonate.
G) L'eau de chaux ou de baryte est introduite dans le compartiment par un ou deux diffuseurs 31 munis à leur extrémité de fritté 32. L'eau de baryte et/ou de chaux est stockée dans un ou deux petits réservoirs en annexe du réservoir d'eau et dispensée selon un flux défini par une ou deux pompes au travers d'un ou deux canaux 31 terminés par un fritté 32 qui débouchent dans le réservoir 25. Une alternative consiste à produire l'eau de chaux et/ou de baryte à la volée, à partir de chaux (hydroxyde de calcium) ou de baryte (hydroxyde de baryum, oxyde de baryum) stockée dans deux réservoirs en annexe 33. Un deuxième canal muni d'une valve anti-retour raccorde chaque réservoir annexe à la sortie du filtre permettant ainsi de produire à la volée l'eau de chaux ou de baryte. G) The lime or barite water is introduced into the compartment by one or two diffusers 31 provided at their sintered end 32. The baryte water and / or lime is stored in one or two small tanks in the annex of water tank and dispensed in a flow defined by one or two pumps through one or two channels 31 terminated by sintered 32 which open into the tank 25. An alternative is to produce lime water and / or barite on the fly, from lime (calcium hydroxide) or barite (barium hydroxide, barium oxide) stored in two tanks in annex 33. A second channel equipped with a non-return valve connects each auxiliary tank to the output of the filter thus making it possible to produce on the fly water of lime or barite.
H) Un autre mode de réalisation consiste à disposer dans une partie du réservoir de séquestration du CO2 une mousse ou une éponge alvéolées occupant tout ou partie de la section du réservoir 29. Les interstices ou alvéoles de l'éponge contiendront des particules plastiques (millimétriques, micrométriques ou nanométriques) sur lesquelles sont greffés des ions ferreux ou ferriques capables de fixer les molécules de CO2 34. Ces particules peuvent être de même nature que les particules de plastique utilisé pour réaliser le sang artificiel. H) Another embodiment consists in disposing in a portion of the CO2 sequestering tank a cellular foam or sponge occupying all or part of the section of the reservoir 29. The interstices or cells of the sponge will contain plastic particles (millimeters , micrometric or nanometric) on which are grafted ferrous or ferric ions capable of fixing the molecules of CO2 34. These particles may be of the same nature as the plastic particles used to produce the artificial blood.
I) Un autre mode de réalisation consiste à utiliser des particules plastiques sur lesquelles sont greffées des molécules d'hème munies d'un ion ferreux ou ferrique grâce à un bras quelconque tel qu'un polymère de pyrole ou de polyvinyle ou tout autre polymère... Une alternative est de fixer les ions ferreux ou ferriques ou des molécules d'hème munies d'un ion ferreux ou ferrique directement sur les plastiques constituant l'éponge. Les ions de fer présents dans l'éponge et/ou les particules permettront de piéger les CO2 dissous dans l'eau. Le piégeage sera d'autant plus efficace que le nombre de molécules dissoutes sera important. I) Another embodiment consists in using plastic particles on which are grafted heme molecules provided with a ferrous or ferric ion by any arm such as a polymer of pyrol or polyvinyl or any other polymer. An alternative is to fix ferrous or ferric ions or heme molecules with a ferrous or ferric ion directly on the plastics constituting the sponge. The iron ions present in the sponge and / or particles will trap CO2 dissolved in the water. The trapping will be all the more effective as the number of dissolved molecules will be important.
J) Les particules de plastique munies d'ions fer et/ou les molécule d'hèmes peuvent être contenues dans de petits sacs fermés de volume variant de quelques millimètres cubes (lmm3 ) à plusieurs centimètres cube (10 cm3) disposés en vrac ou regroupés dans des zones particulières du réservoir. Ces petits sacs auront des parois ou des membranes percées d'orifices suffisamment petits pour retenir les particules ou les molécules d'hème, mais suffisamment grands pour laisser passer les molécules de CO2 ou les autres gaz dissous. Typiquement il pourrait s'agir de membranes de dialyse. J) Plastic particles with iron ions and / or heme molecules can be contained in small closed bags of volume ranging from a few cubic millimeters (lmm3) to several cubic centimeters (10 cm3) arranged in bulk or grouped together in particular areas of the tank. These small bags will have walls or membranes pierced with orifices small enough to retain particles or heme molecules, but large enough to pass the CO2 molecules or other dissolved gases. Typically it could be dialysis membranes.
K) Des sections du réservoir peuvent être délimitées par de la mousse ou de l'éponge synthétique pour recevoir les différents types de piège de CO2. Dans une section de réservoir délimitée par de la mousse synthétique et éventuellement dans l'épaisseur des parois en mousse seront disposés de petits boudins de dialyse avec une longueur comprise entre 5mm à 3000 mm et d'un diamètre compris entre 5mm à 300mm. Préférentiellement ces boudins de dialyse auront 50 mm de long et 5 mm de diamètre 35. Les pores des membranes des boudins seront tels qu'ils permettront la diffusion des molécules de gaz et d'eau mais pas la diffusion de fluocarbure ou d'hydrocarbure à longues chaînes (supérieur à 4 carbones). Les boudins fermés aux deux extrémités seront remplis d'un mélange de fluorocarbure, d'eau, et de tensioactifs. Dans certains modes de réalisation, les boudins ne seront remplis que de fluorocarbures tels que : perfluorobengène, perfluoro-N-methylmorpholine, n-perfluoroheptane ... K) Tank sections may be delimited by foam or synthetic sponge to accommodate different types of CO2 trap. In a reservoir section delimited by synthetic foam and possibly in the thickness of the foam walls will be arranged small dialysis strands with a length of between 5mm to 3000 mm and a diameter of between 5mm to 300mm. Preferably these dialysis beads will be 50 mm long and 5 mm in diameter 35. The pores of the membranes of the tubes will be such that they will allow the diffusion of gas and water molecules but not the diffusion of fluocarbon or hydrocarbon to long chains (greater than 4 carbons). The flanges closed at both ends will be filled with a mixture of fluorocarbon, water, and surfactants. In some embodiments, the flanges will be filled with only fluorocarbons such as: perfluorobengene, perfluoro-N-methylmorpholine, n-perfluoroheptane ...
L) Dans un mode préférentiel de réalisation, les boudins 35 seront remplis d'une micromulsion constituée de petites gouttes de fluorocarbure de 100 À de large, contenant 10 à 20% de tensioactif dans un milieu aqueux. Les micromulsions sont par exemple obtenues en centrifugeant et/ou en soniquant (ultrasons) ou en battant un mélange d'eau fluorocarbure, tensioactif (polyoxythylène, perfloroalkylpolyoxyéthyléneglycol ou des oléphines mixtes RFRH ....) Ces micros micelles stables sont capables de fixer une très grande quantité de CO2 dissous 50 (et d'autre gaz dissous). L) In a preferred embodiment, the flanges 35 will be filled with a micromulsion consisting of small drops of fluorocarbon 100 A wide, containing 10 to 20% surfactant in an aqueous medium. The micromulsions are for example obtained by centrifuging and / or sonicating (ultrasound) or by beating a mixture of fluorocarbon water, surfactant (polyoxythylene, perfloroalkylpolyoxyethylene glycol or mixed olefins RFRH ....) These stable micelles micelles are able to set a very large amount of dissolved CO2 50 (and other dissolved gases).
M) Le réservoir de séquestration du CO2 est surmonté d'une colonne de refroidissement 36, elle-même débouchant. Le CO2 et les autres gaz de combustion non dissous sont évacués après barbotage dans l'eau du réservoir de séquestration du CO2 par la colonne de refroidissement . Cette colonne est composée d'un tuyau de 10 à 100 centimètres de long et 1 à 10 centimètres de rayon surmontant le réservoir de topologie quelconque 36. Autour de la colonne, est enroulé en spirale un tuyau de faible diamètre 37 (1 à 5 centimètres de diamètre). A la base du tuyau en spirale 38 une petit pompe 38 aspire l'eau du fond du réservoir, la fait circuler dans le tuyau en spirale 37 pour la rejeter dans la partie supérieure du réservoir 40, auquelle est reliée l'autre extrémité de la spirale. A la base du tuyau en spirale, une résistance Peltier et/ou un radiateur 41 refroidissent l'eau qui circule dans la spirale. La circulation de d'eau dans le tuyau à spirale abaisse la température de la colonne de refroidissement, ce qui limite fortement l'évaporation de l'eau ou d'un autre solvant de séquestration du CO2 tout en permettant l'évacuation des gaz non dissous. Pour minimiser la consommation de carburant pour la production de l'électricité utilisée par la résistance Peltier et la pompe de la spirale, l'électricité nécessaire au fonctionnement de ces deux appareils est éventuellement produite par un thermocouple, par exemple entre l'échangeur et le réservoir ou la carrosserie et/ou un petit panneau solaire disposé par exemple sur la carrosserie du véhicule. M) The CO2 sequestering tank is surmounted by a cooling column 36, itself opening. The CO2 and other undissolved combustion gases are evacuated after bubbling into the water of the CO2 sequestering tank via the cooling column. This column is composed of a pipe 10 to 100 centimeters long and 1 to 10 centimeters in radius surmounting the tank of any topology 36. Around the column, is wound in a spiral pipe of small diameter 37 (1 to 5 centimeters of diameter). At the base of the spiral pipe 38 a small pump 38 draws water from the bottom of the tank, circulates it in the spiral pipe 37 to discharge it into the upper part of the tank 40, to which the other end of the tank is connected. spiral. At the base of the spiral pipe, a Peltier resistor and / or a radiator 41 cool the water flowing in the spiral. The circulation of water in the spiral pipe lowers the temperature of the cooling column, which greatly limits the evaporation of water or other CO2 sequestering solvent while allowing the evacuation of gases dissolved. To minimize the fuel consumption for the production of the electricity used by the Peltier resistor and the pump of the spiral, the electricity necessary for the operation of these two devices is possibly produced by a thermocouple, for example between the heat exchanger and the reservoir or the body and / or a small solar panel arranged for example on the vehicle body.
N) La colonne de refroidissement débouche dans un réservoir contenant de la chaux sodée 42 capable de retenir le CO2 encore présent dans les gaz d'échappement. Le réservoir est fermé hermétiquement par une ou plusieurs valves à pression qui permettent aux gaz d'échappement d'être libérés vers l'extérieur lorsque la pression du réservoir de séquestration devient supérieure à la pression de fermeture des ou de la valve 44. La pression souhaitée peut être obtenue par des systèmes de ressorts avec une constante de raideur exerçant une force égale à la pression souhaitée, de vérins électriques ou hydrauliques, de bouchons poids. D'une manière générale, de tout système déclanchant l'ouverture des valves dès que la pression limite est atteinte, par exemple, des systèmes de valves à commande électrique couplés à des sondes de pression qui déclenchent l'ouverture des valves pour la pression souhaitée. La forte pression obtenue grâce au système de compression entraîné par les turbines permet d'augmenter non seulement la quantité de CO2 dissous mais aussi l'efficacité de piégeage du CO2 par les pièges à CO2 du réservoir et par la chaux sodée. N) The cooling column opens into a tank containing soda lime 42 capable of retaining the CO2 still present in the exhaust gas. The tank is hermetically closed by one or more pressure valves which allow the exhaust gases to be released to the outside when the pressure of the sequestering tank becomes greater than the closing pressure of the valve or valve 44. The pressure desired can be obtained by spring systems with a stiffness constant exerting a force equal to the desired pressure, electric or hydraulic cylinders, weight plugs. In general, any system triggering the opening of the valves as soon as the limit pressure is reached, for example, electrically controlled valve systems coupled to pressure probes that trigger the opening of the valves for the desired pressure . The high pressure obtained by the compression system driven by the turbines makes it possible to increase not only the amount of dissolved CO2 but also the efficiency of CO2 capture by the CO2 traps of the tank and the soda lime.
O) Pour permettre au moteur de se mettre en marche une électrovanne Fig9 46 et un système anti-retour Fig9 47 sont installés entre le réservoir d'eau et l'unité de compression. Cette électrovanne peut être complétée par un sac ou un vase d'expansion Fig9 20, qui peut être en matériau souple (par exemple en tissu), situé entre la sortie de l'unité de compression et l'électrovanne. Au démarrage du moteur cette électrovanne est fermée le temps que le moteur produise suffisamment de chaleur pour générer de la vapeur d'eau pour actionner les turbines. Durant cette étape, les gaz d'échappement gonflent le sac d'expansion qui reste à la pression atmosphérique tant qu'il n'est pas gonflé. Quand les turbines à gaz atteignent un régime capable de compresser les gaz d'échappement, l'électrovanne s'ouvre et permet l'entrée des gaz dans le réservoir de séquestration. O) To enable the motor to turn on a solenoid valve Fig9 46 and a non-return system Fig9 47 are installed between the water tank and the compression unit. This solenoid valve can be completed by a bag or an expansion tank Fig9 20, which may be of flexible material (for example fabric), located between the output of the compression unit and the solenoid valve. When the engine starts, this solenoid valve is closed while the engine is producing enough heat to generate steam to drive the turbines. During this stage, the exhaust gas swells the expansion bag which remains at atmospheric pressure until it is inflated. When the gas turbines reach a regime capable of compressing the exhaust gas, the solenoid valve opens and allows the entry of gases into the sequestering tank.
P) Afin d'amorcer plus vite le système, l'unité de compression peut être couplée à un moteur électrique ou générateur/moteur 45 électrique pouvant soit jouer le rôle de moteur électrique qui supplée les turbines à gaz pour entraîner l'unité de compression, soit générer du courant électrique lorsque les turbines sont en marche. Ce courant sera utilisé pour diminuer la quantité de CO2 produit par le moteur en diminuant sa consommation de carburant sans diminuer la puissance du mateur, mais également pour refroidir plus efficacement les gaz d'échappement. Au démarrage ou lorsque le régime du moteur thermique est trop faible pour produire suffisamment de chaleur pour entraîner les turbines à gaz, le générateur/moteur électrique se met en marche en mode moteur électrique. Le moteur électrique entraîne l'unité de compression qui aspire les gaz d'échappement en sortie du radiateur à gaz d'échappement et les comprime dans le réservoir de séquestration du CO2 ou éventuellement gonfle le sac d'expansion situé en sortie d'unité de compression. P) In order to prime the system faster, the compression unit can be coupled to an electric motor or generator / motor 45 electric can act as an electric motor that supplements the gas turbines to drive the compression unit or generate electricity when the turbines are running. This current will be used to reduce the amount of CO2 produced by the engine by reducing fuel consumption without decreasing the power of the engine, but also to cool the exhaust more efficiently. When starting or when the engine speed is too low to produce enough heat to drive the gas turbines, the generator / electric motor starts in electric motor mode. The electric motor drives the compression unit which draws the exhaust gases at the outlet of the exhaust gas radiator and compresses them into the CO2 sequestering tank or possibly inflates the expansion bag located at the outlet of the unit. compression.
Lorsque les turbines à gaz fonctionnent à plein régime l'énergie rotative supplémentaire produite servira à produire du courant électrique grâce au moteur/générateur qui fonctionne en mode générateur. When the gas turbines are running at full speed the additional rotary energy produced will be used to produce electric current through the engine / generator that operates in generator mode.
Q) Lorsque suffisamment de chaleur est produite, la turbine à gaz fonctionnant à la vapeur d'eau peut avoir un régime de fonctionnement supérieur à celui de la turbine qui fonctionne aux gaz d'échappement. Dans cette configuration, la turbine à gaz d'échappement jouera plutôt un rôle de pompe aspirant des gaz d'échappement créant un vide primaire par rapport à l'unité de compression située en aval du radiateur à gaz d'échappement. Ce phénomène aura tendance à améliorer le rendement du moteur à combustion interne en améliorant l'évacuation des gaz d'échappement des cylindres du moteur à combustion interne. En revanche, cela conduit à une limitation de la vitesse de rotation des turbines à gaz, en effet le vide primaire défavorise l'échange thermique entre l'eau et les gaz d'échappement. Pour atténuer ce phénomène, un deuxième échangeur thermique eau ou vapeur d'eau / gaz d'échappement Fig10 1B est introduit en sortie de la turbine à gaz fonctionnant aux gaz d'échappement, telle que les gaz d'échappement circulent dans un premier échangeur thermique, actionnent la turbine à gaz d'échappement puis circulent dans un deuxième échangeur thermique avant d'être conduit vers un vase d'expansion ou le radiateur à gaz d'échappement. Q) When enough heat is generated, the steam turbine can have a higher operating speed than the exhaust gas turbine. In this configuration, the exhaust gas turbine will rather act as a pump sucking exhaust gas creating a primary vacuum with respect to the compression unit located downstream of the exhaust gas radiator. This phenomenon will tend to improve the efficiency of the internal combustion engine by improving the exhaust gas evacuation of the cylinders of the internal combustion engine. On the other hand, this leads to a limitation of the rotational speed of the gas turbines, because the primary vacuum disadvantages the heat exchange between the water and the exhaust gases. To mitigate this phenomenon, a second heat exchanger water or water vapor / exhaust gas Fig10 1B is introduced at the outlet of the gas turbine operating in the exhaust gas, such that the exhaust gas circulates in a first exchanger thermal, operate the exhaust gas turbine and then circulate in a second heat exchanger before being driven to an expansion tank or the exhaust gas radiator.
R) Un pot d'échappement catalytique peut être introduit dans les circuits de gaz d'échappement après la turbine à gaz et avant, ou après l'éventuel deuxième échangeur thermique. Ce pot d'échappement catalytique peut être combiné avec le deuxième échangeur thermique dans une même structure jouant à la fois le rôle de catalyse des fumées d'échappement et d'échangeur thermique avec de l'eau ou de la vapeur d'eau. R) A catalytic exhaust can be introduced into the exhaust gas circuits after the gas turbine and before, or after the eventual second heat exchanger. This catalytic muffler can be combined with the second heat exchanger in the same structure playing both the catalytic role of the exhaust fumes and heat exchanger with water or water vapor.
Après avoir circulé dans une structure d'alvéoles de céramique recouverte d'un dépôt de métaux catalytiques les gaz d'échappement transformés en CO2, H2O, N2 pour l'essentiel circulent dans un système de canaux parallèles percés dans un bloc d'aluminium, de nickel ou tout autre métal, céramique ... (bloc d'échange thermique) Une deuxième série de canaux perpendiculaires (canaux transversaux) et intercalés à la première série permet à l'eau de circuler dans le bloc selon une trajectoire perpendiculaire de celle des gaz d'échappement. En circulant dans le bloc d'échange thermique, l'eau accumule suffisamment de chaleur pour être transformée en vapeur. Dans un système à deux échangeurs, l'eau ou le liquide de refroidissement du moteur circule dans le premier échangeur thermique puis dans le deuxième échangeur thermique pour être transformés en vapeur d'eau et accumuler de l'énergie, avant d'être injectés dans la turbine à gaz fonctionnant à la vapeur d'eau. En sortie de turbine à gaz, la vapeur d'eau est condensée dans un radiateur pour recommencer un cycle. Dans un système à un seul échangeur, l'échangeur peut être placé après la turbine à gaz (échappement) pour éviter les pertes de charge du gaz avant la turbine. After circulating in a structure of ceramic cells coated with a catalytic metal deposition, the exhaust gases converted into CO2, H2O, N2 for the most part circulate in a system of parallel channels pierced in an aluminum block, nickel or any other metal, ceramic ... (heat exchange block) A second series of perpendicular channels (transverse channels) and interspersed with the first series allows the water to circulate in the block along a path perpendicular to that of exhaust gas. While circulating in the heat exchange block, the water accumulates enough heat to be transformed into steam. In a two-heat exchanger system, the water or the engine coolant circulates in the first heat exchanger and then in the second heat exchanger to be transformed into water vapor and accumulate energy, before being injected into the heat exchanger. the gas turbine operating with steam. At the outlet of the gas turbine, the water vapor is condensed in a radiator to start a cycle again. In a single heat exchanger system, the heat exchanger can be placed after the gas turbine (exhaust) to prevent gas pressure losses before the turbine.
L'ensemble ou une partie des éléments peuvent être calorifugé pour éliminer les pertes calorifiques. 6) Pour que la séquestration du CO2 soit plus efficace, minimisant ainsi les rejets dans l'atmosphère et ne soit pas coûteuse énergétiquement, une partie de l'énergie thermique du moteur à combustion interne est utilisée pour augmenter le rendement du moteur à combustion et pour diminuer la production de CO2 sans perte de puissance ni augmentation de la consommation. Pour ce faire, les échangeurs thermiques permettant de produire la vapeur d'eau alimentant les turbines à gaz , jouent un autre rôle en fournissant l'énergie nécessaire pour la production à la volée d'un carburant plus énergétique diminuant la production de CO2 pour une puissance similaire. All or some of the elements may be insulated to eliminate heat loss. 6) For CO2 sequestration to be more efficient, thereby minimizing emissions to the atmosphere and not being energy intensive, a portion of the thermal energy of the internal combustion engine is used to increase the efficiency of the combustion engine and to reduce CO2 production without loss of power or increase in consumption. To do this, the heat exchangers used to produce the steam supplying the gas turbines play another role by providing the necessary energy for the on-the-fly production of a more energetic fuel that reduces the production of CO2 for a given fuel. similar power.
S) Dans ce mode de réalisation particulier, un des tuyaux de la rosette de l'échangeur thermique décrit au paragraphe D est indépendant des autres Fig5 49. Dans ce tuyau indépendant, appelé tuyau de carburant , circule le carburant d'alimentation du moteur 52 (essence, gasoil, huile, alcool, etc.). Sous l'action de la chaleur (température comprise entre 100 et 1000 C) des gaz d'échappement, le carburant circulant subit une transition liquide/vapeur et/ou commence à se décomposer en hydrocarbures à chaîne plus courte, insaturé et/ou en hydrogène. Les vapeurs de carburant 50 sont dirigées alors vers une des entrées d'un mélangeur vapeur de carburant /vapeur d'eau 54 où arrive également, par une autre entrée, une partie de la vapeur d'eau produite dans les autres tuyaux de la rosette de l'échangeur grâce à une bifurcation 51 du tuyau de sortie de la rosette. Les deux entrées du mélangeur vapeur de carburant /vapeur d'eau sont contrôlées par des électrovannes 46 qui permettent d'ouvrir ou de fermer les entrées du mélangeur selon le mélange vapeur de carburant/vapeur d'eau souhaité. Le mélangeur est prolongé par un tuyau/réacteur 55 de rayon compris entre 0.5 centimètre et 10 centimètres et de longueur compris entre 1 centimètre et 1 mètre. S) In this particular embodiment, one of the tubes of the rosette of the heat exchanger described in paragraph D is independent of other Fig5 49. In this independent pipe, called fuel pipe, circulates the fuel supply of the engine 52 (gasoline, diesel, oil, alcohol, etc.). Under the action of heat (temperature between 100 and 1000 C) of the exhaust gas, the circulating fuel undergoes a liquid / vapor transition and / or begins to decompose into shorter chain, unsaturated hydrocarbons and / or hydrogen. The fuel vapors 50 are then directed to one of the inputs of a steam / fuel vapor mixer 54 where also another part enters the part of the water vapor produced in the other pipes of the rosette of the exchanger through a bifurcation 51 of the outlet pipe of the rosette. The two inputs of the steam / fuel steam mixer are controlled by solenoid valves 46 which allow the mixer inlets to be opened or closed according to the desired steam / steam mixture. The mixer is extended by a pipe / reactor 55 having a radius of between 0.5 centimeters and 10 centimeters and a length of between 1 centimeter and 1 meter.
T) Dans certaines configurations de l'invention, les parois du réacteur seront recouvertes d'une couche de métal catalytique tel que des dérivés du platine, d'aluminium, du titane, du chrome ... Ces catalyseurs peuvent éventuellement êtres structurés pour remplir tout ou partie de la lumière du tube du réacteur sous forme d'une structure fritté ou parl'intermédiaire d'une structure en céramique alvéolée à la surface de laquelle est déposée les catalyseurs. T) In certain configurations of the invention, the reactor walls will be covered with a layer of catalytic metal such as platinum, aluminum, titanium, chromium derivatives. These catalysts may be structured to fill all or part of the reactor tube lumen in the form of a sintered structure or via a honeycomb ceramic structure on the surface of which the catalysts are deposited.
U) Afin de favoriser une orientation des molécules de carburant et d'eau par rapport aux catalyseurs, un champ magnétique compris entre 0.1 et 50 teslas orienté parallèlement ou perpendiculairement à l'axe principal du tube du réacteur, pourra être introduit au centre du réacteur. Ce champ magnétique pourra être statique, produit par un aimant statique 58 ou barreau magnétique par exemple de type neodyme fer Bore, samarium cobalt (Sm2 Co17, Sml Co5 ...) de rayon compris entre 0.45 centimètre et 5 centimètres et de longueur comprise entre 1 centimètre et 1 mètre. Toutefois, les températures importantes (comprises entre 200 C et 1000 C) à l'intérieur du réacteur risquant à l'usure de faire perdre ces propriétés à un aimant statique, il sera préféré un électroaimant pour générer le champ magnétique. L'électricité nécessaire au fonctionnement de l'électroaimant sera produite par le générateur/moteur électrique fonctionnant en mode générateur entraîné par les turbines à gaz. La bobine de l'électroaimant possèdera éventuellement un noyau permettant d'amplifier le champ magnétique. Le noyau sera constitué par un barreau fait de n'importe métal ou alliage ferromagnétique. Ce noyau sera préférentiellement de type cobalt/nickel, Samarium/cobalt, neodyme fer bore ou tout autre alliage ou agglomérat de particules capables de supporter de hautes températures et pouvant générer des champs magnétiques de l'ordre de quelques teslas. La bobine de l'électroaimant pourra être constituée d'un fil de cuivre ou tout autre matériau conducteur résistant à la chaleur. En particulier la bobine pourra être constituée d'un fil métallique enrobé d'une mince céramique servant d'isolant entre les différentes couches de fil la constituant. La dernière couche de fil sera éventuellement non isolée sur au moins une section du fil. La dernière couche de fil sera éventuellement en platine, Titane, chrome ou tout autre métal capable d'avoir une action catalytique sur la décomposition ou le remaniement du carburant en unités plus détonantes, notamment par la production d'hydrogène. U) In order to promote an orientation of the fuel and water molecules with respect to the catalysts, a magnetic field between 0.1 and 50 teslas oriented parallel or perpendicular to the main axis of the reactor tube, can be introduced in the center of the reactor . This magnetic field may be static, produced by a static magnet 58 or a magnetic bar, for example of the neodymium iron boron type, cobalt samarium (Sm2 Co17, Sml Co5...) Having a radius of between 0.45 centimeters and 5 centimeters and a length of between 1 centimeter and 1 meter. However, since the high temperatures (between 200 ° C. and 1000 ° C.) inside the reactor risk of causing these properties to be lost to a static magnet, an electromagnet will be preferred for generating the magnetic field. The electricity required for the operation of the electromagnet will be produced by the generator / electric motor operating in generator mode driven by the gas turbines. The coil of the electromagnet will eventually have a core for amplifying the magnetic field. The core will consist of a bar made of any metal or ferromagnetic alloy. This core will preferably be cobalt / nickel, Samarium / cobalt, neodymium iron boron or any other alloy or agglomerate of particles capable of withstanding high temperatures and can generate magnetic fields of the order of a few teslas. The coil of the electromagnet may consist of a copper wire or any other heat-resistant conductive material. In particular, the coil may consist of a wire coated with a thin ceramic serving as an insulator between the different layers of wire constituting it. The last layer of wire may be uninsulated on at least one section of the wire. The last layer of wire will be possibly in platinum, titanium, chromium or any other metal capable of having a catalytic action on the decomposition or the rearrangement of the fuel in more detonating units, in particular by the production of hydrogen.
V) Dans un mode de réalisation particulier, le noyau de la bobine en matériau ferromagnétique dépassera de la bobine. Seule la partie du noyau dépassant de la bobine sera incluse dans le réacteur. Cette géométrie permet de générer un champ magnétique induit dans le réacteur sans exposer la bobine aux fortes températures du réacteur qui ont tendance à diminuer les performances de la bobine et de l'abîmer. V) In a particular embodiment, the core of the coil of ferromagnetic material will protrude from the coil. Only the part of the core protruding from the coil will be included in the reactor. This geometry makes it possible to generate a magnetic field induced in the reactor without exposing the coil to the high temperatures of the reactor which tend to reduce the performance of the coil and to damage it.
W) Les électrovannes du réacteur permettent de régler les proportions mélange vapeur d'eau / vapeur de carburant introduit dans le réacteur. Le tuyau du réacteur pourra être disposé au centre d'un autre tuyau où circulent les gaz d'échappement 56, de sorte que l'ensemble soit porté à une température supérieure à 200 C (entre 200 C et 1000 C). Le réacteur sera disposé en amont ou en aval de l'échangeur thermique par rapport au sens de circulation des gaz d'échappement. W) The solenoid valves of the reactor make it possible to regulate the proportions mixture steam of water / vapor of fuel introduced in the reactor. The reactor pipe may be disposed in the center of another pipe where exhaust gas flow 56, so that the assembly is heated to a temperature above 200 C (between 200 C and 1000 C). The reactor will be disposed upstream or downstream of the heat exchanger with respect to the direction of flow of the exhaust gas.
X) Dans une autre configuration, le réacteur pourra être indu dans le pot d'échappement catalytique. Notamment dans le bloc d'échange thermique, certains tubes transversaux de circulation d'eau et/ou de vapeur d'eau seront substitués par des tuyaux-réacteurs 55 permettant ainsi d'utiliser la chaleur diffusée au niveau du pot d'échappement pour réaliser le craquage du carburant. Les tuyaux-réacteurs sont alimentés par une arborescence du mélangeur. En sortie du ou des réacteurs le mélange de vapeurs est injecté dans les cylindres du moteur à explosion lors du cycle compression-détente du moteur, soit par injection directe, soit après avoir été mélangé à de l'air par le biais d'un carburateur ou d'un compresseur à air. X) In another configuration, the reactor can be indu in the catalytic exhaust pipe. In particular in the heat exchange block, some transverse tubes for circulating water and / or water vapor will be substituted by reactor hoses 55 thus making it possible to use the heat diffused at the exhaust pipe to achieve cracking the fuel. The reactor hoses are powered by a tree of the mixer. At the outlet of the reactor (s), the vapor mixture is injected into the cylinders of the combustion engine during the compression-expansion cycle of the engine, either by direct injection or after having been mixed with air by means of a carburettor. or an air compressor.
Y) Dans une autre mode de réalisation, les gaz d'échappement et la vapeur d'eau sont mélangés et entraînent ensemble une seule turbine à gaz. Y) In another embodiment, the exhaust gas and the steam are mixed and together drive a single gas turbine.
En sortie d'un échangeur thermique ou d'un tuyau-réacteur ou d'un pot d'échappement catalytique comprenant des tuyaux échangeurs thermiques et éventuellement des tuyaux réacteurs , les gaz d'échappement sont mélangés à la vapeur d'eau dans un tuyau unique de mélange de gaz Figl1 59. La vapeur d'eau est produite à partir d'un système échange thermique unique situé en amont ou en aval de la turbine à gaz, ou éventuellement de deux échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la turbine à gaz. Le circuit de l'eau des deux échangeurs thermiques sera placé en amont de la turbin. Le mélange gaz d'échappement / vapeur d'eau obtenue en sortie du tuyau de mélange des gaz alimente une turbine unique à simple étage ou à multiples étages Figl 1 . Cette turbine est couplée (au choix : par un système hydraulique, un système de cardan, un axe commun, un système de poulies/courroies) à une unité de compression et éventuellement à un générateur électrique. Après passage dans la turbine à gaz, le mélange gazeux peut éventuellement circuler dans le deuxième échangeur thermique pour les configurations à deux échangeurs, le mélange gazeux (gaz échappement /vapeur d'eau ) jouant le rôle jusqu'alors décrit pour les gaz d'échappement seuls. At the outlet of a heat exchanger or a reactor pipe or a catalytic exhaust pipe comprising heat exchanger pipes and possibly reactor pipes, the exhaust gases are mixed with water vapor in a pipe Fig. 59. The steam is produced from a single heat exchange system located upstream or downstream of the gas turbine, or possibly two heat exchangers located on either side of the gas turbine. the gas turbine. The water circuit of the two heat exchangers will be placed upstream of the turbine. The exhaust gas / steam mixture obtained at the outlet of the gas mixing pipe feeds a single single-stage or multi-stage turbine FIG. This turbine is coupled (optionally: by a hydraulic system, a gimbal system, a common axis, a system of pulleys / belts) to a compression unit and possibly to an electric generator. After passing through the gas turbine, the gaseous mixture can possibly circulate in the second heat exchanger for the two-exchanger configurations, the gas mixture (exhaust gas / steam) playing the role described until now for the gases of exhaust alone.
En sortie des échangeurs et de la turbine à gaz, le mélange gaz d'échappement / vapeur d'eau peut éventuellement se détendre dans un vase ou un sac d'expansion avant d'être refroidi et/ou condensé dans un radiateur unique. En sortie du radiateur, les gaz d'échappement sont injectés et comprimés dans le réservoir de séquestration du CO2 grâce à l'unité de compression . At the outlet of the exchangers and the gas turbine, the exhaust gas / steam mixture can possibly be expanded in a vessel or expansion bag before being cooled and / or condensed in a single radiator. At the exit of the radiator, the exhaust gases are injected and compressed in the CO2 sequestration tank by means of the compression unit.
Z) Dans une configuration à deux échangeurs thermiques en amont et en aval de la turbine à gaz, il est avantageux, pour un meilleur rendement du système, que la circulation de l'eau/et ou de la vapeur entre les deux échangeurs soit dans le sens du gradient de température qui existe entre les deux échangeurs (de la plus froide vers le plus chaude). Pour régler le sens de circulation de l'eau entre les deux échangeurs thermiques selon les variations du gradient de température, le circuit d'eau entre les échangeurs thermiques est réalisé avec un tuyaux en W Fig10 48. Chaque jambe du W est dotée d'une électrovanne, soit au total 4 électrovannes Fig10 46. Une des extrémités du circuit d'eau de chaque échangeur thermique est reliée à la base du V de la structure en W. La deuxième extrémité du circuit d'eau de chacun des deux échangeurs thermiques sont reliés l'une à l'autre. L'arrivée d'eau dans les échangeurs thermiques se fait par le haut de la structure en A du tuyau en W . La sortie d'eau se fait par la première et la dernière jambe du tuyau en W . Z) In a configuration with two heat exchangers upstream and downstream of the gas turbine, it is advantageous for a better efficiency of the system, that the circulation of water / and / or steam between the two exchangers is in the direction of the temperature gradient that exists between the two heat exchangers (from the coldest to the hottest). To regulate the flow direction of the water between the two heat exchangers according to the variations of the temperature gradient, the water circuit between the heat exchangers is made with W pipes Fig. 48. Each leg of the W is equipped with a solenoid valve, ie a total of 4 solenoid valves Fig10 46. One end of the water circuit of each heat exchanger is connected to the base of the V of the W structure. The second end of the water circuit of each of the two heat exchangers are connected to each other. The water supply to the heat exchangers is via the top of the A-shaped structure of the W-pipe. The water outlet is through the first and last leg of the W pipe.
Pour faire circuler l'eau dans un premier sens entre les deux échangeurs, les électrovannes de la deuxième et de la quatrième jambe du tuyau en W sont ouvertes, alors que celles de la première et de la quatrième jambe sont fermées. Pour faire circuler l'eau dans l'autre sens, ce sont les électrovannes, de la troisième et de la première jambe du tuyau en W, qui sont ouvertes alors que les deux autres sont fermées. Les sorties de la première et quatrième jambe du tuyau en W sont reliées entre elles avant d'arrivée à la turbine à vapeur d'eau Fig10 ou au tuyau de mélange de gaz . Le positionnement de sondes thermiques au niveau des deux échangeurs thermiques permet de déterminer le sens de circulation de l'eau ou de la vapeur d'eau pour le meilleur rendement. To circulate the water in a first direction between the two exchangers, the solenoid valves of the second and fourth legs of the W pipe are open, while those of the first and fourth legs are closed. To circulate the water in the other direction, it is the solenoid valves, of the third and the first leg of the pipe in W, which are opened while the two others are closed. The outlets of the first and fourth legs of the W-pipe are interconnected before arriving at the steam turbine Fig10 or the gas mixing pipe. The positioning of thermal probes at the two heat exchangers makes it possible to determine the direction of circulation of water or water vapor for the best efficiency.
Za) Après le passage dans la ou les turbines et éventuellement les sacs d'expansion, l'eau se condense dans le radiateur à gaz d'échappement et ou le radiateur mixte vapeur d'eau de refroidissement gaz d'échappement, puis s'accumule dans le réservoir de la partie basse du radiateur (collecteur de condensation) 61. Le collecteur de condensation par sa partie haute est relié par un tuyau rigide à une pompe, une turbo pompe, un compresseur etc. 24. D'une manière générale, à un moyen qui permet d'aspirer le gaz refroidi sortant du radiateur (unité de compression), pour l'injecter sous pression ou le comprimer dans le réservoir de séquestration du CO2 25. L'injection du gaz dans le réservoir de séquestration du CO2 peut se faire en-dessous ou au-dessus du niveau de liquide contenu dans ce réservoir, mais préférentiellement en-dessous. Le tuyau raccordant l'unité de compression et le radiateur, est disposé de tel manière qu'il bloque le passage de l'eau de condensation, notamment en imposant un dénivelé suffisamment important entre le collecteur de condensation et l'unité de compression. Ce tuyau disposera éventuellement de clapets anti-retour pour interdire tout refoulement dans le réservoir collecteur de condensation. Za) After passing through the turbine (s) and possibly the expansion bags, the water condenses in the exhaust gas radiator and / or the mixed radiator steam water cooling exhaust gas, then accumulates in the tank of the lower part of the radiator (condensation collector) 61. The condensation collector at its upper part is connected by a rigid pipe to a pump, a turbo pump, a compressor, etc. 24. Generally speaking, means for drawing the cooled gas leaving the radiator (compression unit), for injecting it under pressure or compressing it in the CO2 sequestering tank. gas in the CO2 sequestering tank can be below or above the level of liquid contained in this reservoir, but preferably below. The pipe connecting the compression unit and the radiator, is arranged in such a way that it blocks the passage of the condensation water, in particular by imposing a sufficiently large difference in height between the condensation collector and the compression unit. This pipe will possibly have check valves to prevent any discharge in the condensation collection tank.
Zb) Dans le collecteur de condensations seront disposées une ou plusieurs sources à ultrasons qui permettront de dégazer rapidement l'eau de condensation. Les gaz produits seront aspirés par l'unité de compression et injectés dans le réservoir de séquestration du CO2. L'eau de condensation est pompée par une pompe à eau qui peut-être : / Électrique, / Entraînée par le moteur, / Entraînée par la vapeur d'eau produite dans le circuit d'échange thermique. La pression ou dépression appliquée par la pompe permet de la filtrer, par exemple par 5 osmose inverse au travers du filtre ou d'une membrane capable de retenir des particules de taille nanométrique. L'eau filtrée et dégazée sera, soit rejetée à l'extérieur, soit stockée dans un réservoir, soit en partie réinjectée dans le circuit de refroidissement du véhicule pour recommencer un nouveau cycle. 10 7) L'unité de séquestration liquide de CO2 permet de retenir la majeure partie des particules émises par le moteur à combustion interne. Zb) In the collector of condensations will be arranged one or more ultrasonic sources that will quickly degas the water condensation. The gases produced will be sucked by the compression unit and injected into the CO2 sequestration tank. The condensation water is pumped by a water pump which may be: / Electric, / Driven by the motor, / Driven by the water vapor produced in the heat exchange circuit. The pressure or vacuum applied by the pump makes it possible to filter it, for example by reverse osmosis through the filter or a membrane capable of retaining particles of nanometric size. The filtered and degassed water will either be discharged outside, stored in a tank, or partly reinjected into the vehicle's cooling system to start a new cycle. 7) The liquid CO2 sequestration unit makes it possible to retain the majority of the particles emitted by the internal combustion engine.
LEGENDES DE L'ENSEMBLE DES FIGURES 1) Échangeur thermique 2) Arrivée d'eau ou de vapeur d'eau en sortie de cheminée de refroidissement d'un moteur à combustion interne 3) Sortie de vapeur d'eau 4) Entrée de gaz d'échappement 5) Sortie de gaz d'échappement 6) Entrée de vapeur d'eau ou d'eau chaude en sortie de cheminée de refroidissement d'un moteur à combustion interne 7) Tuyau central échangeur thermique 8) Tuyau en spirale échangeur thermique 9)Tuyaux accolés formant une rosette échangeur thermique 10 Tuyaux en arceaux échangeur thermique 11) Entrez de la vapeur d'eau dans la turbine à gaz 13 Vis sans fin ou Roue à aubes ou à ailettes pour faire circuler l'huile 12) Sortie d'huile de refroidissement 14) Pales du rotor à vapeur d'eau entraînant l'axe commun des deux turbines 15) Axe commun aux deux turbines 16) Pales du rotor à gaz d'échappement entraînant l'axe commun des deux turbines 17) Entrée de gaz d'échappement dans la turbine 20) Sac ou Vase d'expansion. 21) Tuyau ou durite de sortie de la vapeur d'eau 22) Tuyau ou durite de sortie de sortie des gaz d'échappement 23) Radiateur 24) Unité de compression, turbine ou turbo pompe à un ou plusieurs étages ou compresseur muni d'un système lui permettant d'aspirer les gaz d'échappement refroidis provenant du radiateur pour les comprimer dans un réservoir de séquestration du CO2. 25) réservoir de séquestration du CO2 26) Couplage entre les turbines à gaz et l'unité de compression. 27) sortie d'unité de compression 28) Structure fritté permettant de faire buller les gaz d'échappement dans le solvant 29) Mousses ou d'éponges synthétiques alvéolées de structuration du réservoir de séquestration du CO2 30) Grille de filtration des précipita de carbonate. 31) Diffuseur d'additif 32) Fritté de diffuseur 33) Réservoir d'additif 34) Particule piège de CO2 35) Unité ou boudin contenant des additifs capables de piéger le CO2 ou les autres gaz dissous 36) Colonne de refroidissement 37) Tuyau enroulé en spirale de la colonne de refroidissement 38) Base du tuyau en spirale de la colonne de refroidissement 39) Pompe de la colonne de refroidissement 40) Tuyau de rejet d'eau du Tuyau enroulé en spirale de colonne de refroidissement 41) Résistance Peltier et/ou un radiateur de la colonne de refroidissement 42) Réservoir contenant de la chaux sodée 43) Chaux sodée 44) Valve contrôlant la pression 45) Générateur de courant électrique/moteur électrique 46) Électrovanne 47) Système anti-retour 48) Structure de tuyau en W 49) Tuyau de carburant de la rosette de l'échangeur thermique 50) Vapeurs de carburant 51) Bifurcation du Tuyau de sortie de vapeur d'eau de la rosette l'échangeur thermique 52) Carburant d'alimentation du moteur 53) Vapeur d'eau 54) Mélangeur vapeur de carburant /vapeur d'eau 55) Tuyau-réacteur 56) Tuyau où circulent les gaz d'échappement entourant le réacteur 57) Mélange de vapeurs activées 58) Barreau magnétique 59) Tuyau unique de mélange de gaz 60) Entrez dans la turbine du mélange vapeur d'eau gaz d'échappement 61) collecteur de condensation20 LEGENDS OF ALL FIGURES 1) Heat exchanger 2) Water or water vapor inlet at the chimney outlet of an internal combustion engine 3) Water vapor outlet 4) Gas inlet d exhaust 5) Exhaust gas outlet 6) Inlet of water vapor or hot water at the chimney outlet of an internal combustion engine 7) Central pipe heat exchanger 8) Spiral pipe heat exchanger 9 ) Hoses forming a heat exchanger rosette 10 Heat exchanger hoses 11) Enter water vapor into the gas turbine 13 Worm gear or impeller or vane wheel to circulate the oil 12) Outlet cooling oil 14) Steam rotor blades driving the common axis of the two turbines 15) Axis common to both turbines 16) Exhaust gas rotor blades driving the common axis of the two turbines 17) Input of exhaust gas in the turbine 20) Bag or Expansio Vase not. 21) Exhaust pipe or water vapor exit hose 22) Exhaust gas outlet pipe or hose 23) Radiator 24) Compressor unit, turbine or turbo pump with one or more stages or compressor equipped with a system allowing it to suck the cooled exhaust gases from the radiator for compression in a CO2 sequestering tank. 25) CO2 sequestration tank 26) Coupling between the gas turbines and the compression unit. 27) Compression unit outlet 28) Sintered structure for bubbling the exhaust gases in the solvent 29) Foams or synthetic honeycomb sponges for structuring the CO2 sequestration tank 30) Filtration grid for carbonate precipitates . 31) Additive diffuser 32) Diffuser sinter 33) Additive tank 34) CO2 trap particle 35) Unit or coil containing additives capable of trapping CO2 or other dissolved gases 36) Cooling column 37) Coiled pipe spiral cooling column 38) Cooling column spiral pipe base 39) Cooling column pump 40) Spiral coil spiral wound pipe water rejection pipe 41) Peltier resistance and / / or a radiator of the cooling column 42) Tank containing soda lime 43) Soda lime 44) Valve controlling the pressure 45) Electric current generator / electric motor 46) Solenoid valve 47) Non-return system 48) Hose structure W 49) Heat exchanger rosette fuel hose 50) Fuel vapors 51) Bifurcation of the water vapor outlet hose of the rosette heat exchanger 52) Engine fuel supply 53 ) Water vapor 54) Steam / water vapor mixer 55) Reactor hose 56) Hose circulating the exhaust gas surrounding the reactor 57) Activated vapor mixture 58) Magnetic bar 59) Single mixing pipe gas 60) Enter the turbine of the mixture steam exhaust gas 61) condensate collector20
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