FR2927323A3 - Systeme de production d'hydrogene a bord d'un vehicule automobile utilisant notamment la deshydrogenation de composes organiques - Google Patents

Abstract

Le système de production d'hydrogène comprend un réacteur catalytique muni d'au moins un sous-ensemble 12 comportant des première et seconde plaques 20, 22 accolées, et de première et secondes plaques 16, 18 terminales respectivement en appui contre lesdites première et seconde plaques. Chaque plaque comporte, sur une de ses faces, au moins une zone de circulation 50 identique pour former un premier motif commun aux plaques.Les première et seconde plaques 20, 22 accolées du sous-ensemble comprennent chacune, sur leur face opposée en appui l'une contre l'autre, au moins une rainure 64 de circulation formant respectivement des second et troisième motifs symétriques par rapport à un plan de joint du sous-ensemble. Les second et troisième motifs sont distincts du premier motif.

Description

DEMANDE DE BREVET B07-3465FR - JT/PG Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système de production d'hydrogène à bord d'un véhicule automobile utilisant notamment la déshydrogénation de composés organiques. Invention de : Fabien HEURTAUX Philippe KERLEAU Fabrice CAMPOLI Isabelle PITAULT

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Système de production d'hydrogène à bord d'un véhicule automobile utilisant notamment la déshydrogénation de composés organiques.

La présente invention concerne un système de production d'hydrogène embarqué à bord d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne. Les besoins en hydrogène sur les véhicules automobiles sont de plus en plus nombreux. Cet hydrogène peut être utilisé par exemple pour la dépollution dans la ligne d'échappement, ou encore pour la production d'électricité à partir de piles à combustible. En effet, le véhicule automobile peut être équipé à la fois du moteur à combustion interne et de piles à combustible. On parle alors de véhicule hybride. La traction électrique pour un véhicule automobile présente des avantages de silence, d'absence de pollution de l'air, de fort rendement énergétique, et de facilité de conduite. Cependant, les faibles autonomies permises par les batteries de stockage d'électricité empêchent actuellement son développement. Les progrès des piles à combustible à membranes polymères (PEM) utilisant de l'hydrogène permettent de résoudre ces problèmes. Le stockage d'hydrogène embarqué est encore volumineux et lourd à mettre en oeuvre à cause des pressions élevées nécessaires pour satisfaire l'autonomie demandée par les conducteurs. La présence d'hydrogène stocké en quantité importante à bord du véhicule présente par ailleurs des dangers en terme de sécurité De plus, le remplissage du réservoir nécessiterait l'existence d'un réseau de stations de remplissage inexistant à l'heure actuelle. Des systèmes permettant de stocker facilement sous forme sûre l'hydrogène dans des composés organiques riches en hydrogène et de générer ensuite, par réaction de déshydrogénation, l'hydrogène gazeux

3 en fonction de la demande ont déjà été décrits dans les documents FR-Al-2 862 630 et FR-Al-2 860 455. La réaction de déshydrogénation étant endothermique, il est nécessaire de fournir de l'énergie au système pour l'entretenir. I1 convient donc de disposer de moyens permettant d'améliorer le rendement thermique et énergétique de la réaction de déshydrogénation. A cet égard, les systèmes décrits dans ces documents utilisent un réacteur catalytique fluide-solide dans lequel la réaction de déshydrogénation est couplée avec une réaction de combustion. Toutefois, l'efficacité, l'autonomie et la compacité des réacteurs catalytiques décrits peuvent encore être améliorés. La présente invention vise donc à prévoir un système de production d'hydrogène par des moyens simples et fiables embarqués sur le véhicule automobile, permettant d'obtenir un rendement énergétique et une compacité améliorés. La présente invention a également pour but de prévoir un système autonome du point de vue énergétique ne nécessitant pas d'apport de chaleur spécifique extérieure pour pouvoir fonctionner de manière satisfaisante. L'invention a pour objet un système de production d'hydrogène embarqué à bord d'un véhicule automobile comprenant au moins un réacteur catalytique muni d'au moins un sous-ensemble comportant des première et seconde plaques accolées, et de première et secondes plaques terminales respectivement en appui contre lesdites première et seconde plaques. Chaque plaque comporte, sur une de ses faces, au moins une zone de circulation identique pour former un premier motif commun aux plaques. Les première et seconde plaques accolées du sous-

4 ensemble comprennent chacune, sur leur face opposée en appui l'une contre l'autre, au moins une rainure de circulation formant respectivement des second et troisième motifs symétriques l'un par rapport à l'autre en considérant un plan de joint du sous-ensemble de manière à permettre la formation d'un canal de circulation dans lequel circulent des fluides réactifs pour l'obtention d'une réaction de déshydrogénation de composés organiques de type cycloalcanes ou d'une réaction de vaporeformage, les second et troisième motifs étant distincts du premier motif.

Les zones de circulation de la première plaque du sous-ensemble et de la première plaque terminale d'une part, et de la seconde plaque du sous-ensemble et de la seconde plaque terminale d'autre part forment des canaux de circulation dans lesquels circulent des fluides réactifs pour l'obtention d'une réaction de combustion.

La réaction de déshydrogénation, schématisée comme ci-après, est une réaction endothermique nécessitant l'apport de chaleur : CnH2m 4 CnHm + (m/2) H2 Les composés à déshydrogéner sont des composés organiques hydrogénés stables, liquides et/ou solides avec un rapport H/C élevé.

La dangerosité de ces composés est comparable à celle des carburants embarqués dans les véhicules automobiles classiques. On utilisera avantageusement des composés liquides pour leur facilité d'utilisation et de manipulation. Le liquide hydrogéné est constitué d'hydrocarbures cycliques saturés purs ou d'un mélange. Leur volatilité est dans la gamme de celle des essences et des gazoles, ils sont stables à l'air. Les cycloalcanes de formule CäH2m peuvent être par exemple les composés suivants : cyclohexane, méthylcyclohexane, décaline, bicyclohexyl, ....Toutefois, l'essence modifiée ou le gazole peut être utilisée comme fluide à déshydrogéner. Les composés aromatiques obtenus ayant subi la réaction de déshydrogénation de formule CäHm peuvent être par exemple les composés suivants : benzène, toluène, naphtalène, biphényle, .... Les exemples suivants, non limitatifs de couple cycloalcanes/ 5 aromatiques peuvent être appliqués : + 3 H2 + 5 H2 0 +4 H2 + 6 H2 0 0 + 5 H215 0ùd + 6 H2 +5H2 Les réactions de déshydrogénation peuvent être mises en oeuvre sur des catalyseurs à base de métaux nobles (Pt, Pd, Ni, Ir, ...) seuls ou en mélanges. Ils peuvent être déposés avantageusement sur un support (alumine, silice, carbone, carborundum,...). Dans le réacteur catalytique, les flux de matière peuvent être mis en oeuvre de diverses manières : à co-courant, à contre-courant, ou à courants croisés (cross-flow). En amont et en aval de la partie catalytique du réacteur, il est possible d'utiliser le réacteur comme simple échangeur thermique. On réduit de cette façon les pertes thermiques dues au transport des fluides dans les canalisations annexes difficiles à chauffer ou à maintenir en température. La thermodynamique de cette réaction de déshydrogénation montre que la température de la réaction doit être supérieure à 375°C pour obtenir plus de 95% de conversion à 4 bars. En variante, de manière à permettre une production d'hydrogène, il est possible d'utiliser la réaction de vaporeformage qui consiste à produire l'hydrogène à partir d'un mélange d'eau et de carburant, par exemple celui utilisé pour le moteur à combustion. Cette réaction peut être schématisée de la façon suivante

7 CXHyOZ + H2O -* CO+ H2 La réaction de déshydrogénation ou la réaction de vaporeformage étant fortement endothermique, il est nécessaire d'apporter de la chaleur pour la mettre en oeuvre. A cet égard, la combustion catalytique et/ou homogène d'une partie de l'aromatique produit, et/ou du mélange cycloalcanes-aromatiques, et/ou de l'hydrogène issu du réacteur et/ou de la purge de la pile à combustible peut être mise en oeuvre afin de chauffer le réacteur. A cet effet, on peut par exemple mettre en oeuvre les réactions suivantes : CäHm +(n+m/4)O2 -* nCO2 + m/2H2O ou H2 + 0,502 4 H2O L'apport de chaleur par un élément chauffant électrique du système pour la mise en oeuvre de la réaction de déshydrogénation ou de la réaction de vaporeformage peut également être utilisée séparément ou en combinaison de la réaction de combustion. Par exemple, dans certaines conditions de fonctionnement du système, s'il n'est pas nécessaire d'apporter la chaleur par une réaction de combustion, des plaques chauffantes disposées sur les faces libres des plaques terminales peuvent être utilisées. Dans un mode de réalisation, la zone de circulation de chacune des plaques formant le premier motif présente au moins deux axes de symétrie.

Avantageusement, chaque plaque comprend au moins un orifice d'alimentation de la zone de circulation formant le premier motif centré sur un bord latéral de ladite plaque.

8 La zone de circulation de chacune des plaques peut comporter des obstacles brise-jets s'étendant perpendiculairement au flux d'entrée des fluides réactifs. De préférence, les rainures de circulation des première et seconde plaques du sous-ensemble s'étendent sous la forme de serpentins qui présentent un profil en forme de S. Dans un mode de réalisation, les rainures de circulation des première et seconde plaques du sous-ensemble comprennent au moins un catalyseur de la réaction de déshydrogénation ou de la réaction de vaporeformage. Le catalyseur peut être disposé au niveau d'un orifice de la plaque distinct des orifices d'alimentation et d'évacuation en fluide réactifs de ladite plaque. Avantageusement, le système comprend des chambres d'alimentation et des chambres d'évacuation en fluides réactifs pour les plaques. Les chambres d'alimentation et les chambres d'évacuation peuvent s'étendre perpendiculairement aux plaques et former des guides pour le montage du ou des sous-ensembles et des première et seconde plaques terminales. L'invention concerne également un procédé de production d'hydrogène dans un véhicule automobile à l'aide d'au moins un réacteur catalytique de type à plaques dans lequel on alterne, sur les plaques du réacteur, une zone de production d'un mélange gazeux riche en hydrogène et une zone de combustion pour la mise en oeuvre des réactions permettant la production d'hydrogène.

Chaque plaque du réacteur comporte, sur une de ses faces, au moins une zone de circulation de réactifs de combustion identique pour former un premier motif commun aux plaques. Des plaques du réacteur comprennent, sur leur face opposée en appui l'une contre l'autre, des rainures de circulation de réactifs permettant la production

9 d'hydrogène et formant respectivement des second et troisième motifs symétriques par rapport à un plan de joint desdites plaques, les second et troisième motifs étant distincts du premier motif. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de modes de réalisation nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement en perspective un système de production d'hydrogène destiné à être embarqué à bord d'un véhicule automobile, selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'une plaque terminale du système de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues en perspective d'une première plaque d'un sous-ensemble du système de la figure 1, - les figures 5 et 6 sont des vues en perspective d'une seconde plaque du sous-ensemble du système de la figure 1, - la figure 7 est une vue en perspective éclatée du système de la figure 1, - la figure 8 est une vue en perspective éclatée d'un système de production d'hydrogène selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 9 est une vue en perspective éclatée d'un système de production d'hydrogène selon un troisième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 10 est une vue en perspective d'une plaque d'un système de production d'hydrogène selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.

10 Sur la figure 1, on a représenté un système de production d'hydrogène, désigné par la référence numérique générale 10, et destiné à être embarqué à bord d'un véhicule automobile. Le système 10 comporte deux sous-ensembles 12, 14 de plaques accolées, une première plaque terminale 16 supérieure venant en appui contre le sous-ensemble 12 et une seconde plaque terminale 18 inférieure en appui contre le sous-ensemble 14. Les sous-ensembles 12 et 14 comportent respectivement des plaques 20, 22 et 24, 26. Les plaques 16, 20 à 26 et 18 sont empilées verticalement du haut vers le bas. Elles présentent une forme générale carrée et sont de tailles identiques. Afin de permettre une alimentation en fluides réactifs et une évacuation des plaques 16 à 26, des chambres d'alimentation 28, 30 et d'évacuation 32, 34 sont prévues. La chambre d'alimentation 28 est montée sur un bord latéral des plaques opposé à celui contre lequel la chambre d'évacuation 32 est disposée. Les chambres d'alimentation 30 et d'évacuation 34 sont montées de façon opposée sur les deux autres bords desdites plaques. Chaque chambre 28 à 34, de forme générale parallélépipédique, comporte sur sa face supérieure un orifice 28a à 34a pour l'alimentation ou l'évacuation desdites chambres. Dans l'exemple de réalisation illustré, le système 10 comporte deux sous-ensembles 12, 14. Toutefois, on conçoit aisément que le nombre de sous-ensembles utilisé est adapté en fonction de la quantité de production d'hydrogène souhaité. I1 est par exemple possible de prévoir un nombre supérieur ou inférieur à deux sous-ensembles. Les chambres d'alimentation 28, 32 et d'évacuation 30, 34 qui s'étendent perpendiculairement par rapport aux plaques 16 à 26 forment des guides pour le montage desdites plaques. Ainsi, en fonction du besoin

11 en hydrogène, on peut augmenter ou diminuer le nombre de sous-ensembles par simple ajout ou retrait de plaques. Comme illustré plus visiblement à la figure 2, la plaque 16 terminale comporte, sur une de ses faces principales qui est ici une face inférieure, une zone de circulation 36 de fluides réactifs destinée à délimiter conjointement avec la plaque 20 du sous-ensemble 12 des canaux de circulation comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Sur la face supérieure opposée à celle comportant la zone de circulation 36, la plaque 16 est lisse comme cela est visible sur la figure 1. La plaque 16 comporte des bords 16a, 16b et 16c, 16d opposés deux à deux. La zone de circulation 36 est alimentée par un orifice 38 d'alimentation ménagé sur le bord 16b, à mi-distance des bords 16c et 16d. La plaque 16 comporte également un orifice 40 d'évacuation pratiqué sur le bord 16a en regard de l'orifice 38 d'alimentation. Les orifices 38, 40 sont respectivement reliés aux chambres 30, 34. La plaque 16 comporte encore une pluralité d'obstacles 42 à 46 formant brise-jets pour les fluides réactifs introduits au niveau de l'orifice 38 d'alimentation. Les obstacles 42 à 46 sont disposés sous forme de rangées successives parallèles s'étendant perpendiculairement à la direction d'écoulement au niveau de l'orifice 38 d'alimentation. Les obstacles 42 à 46 s'étendent donc entre les bords 16c et 16d, en étant parallèles aux bords 16a et 16b. Les obstacles 42, 44 de la première rangée située au voisinage immédiat de l'orifice 38 d'alimentation s'étendent respectivement vers l'intérieur de la plaque 16 à partir des bords latéraux 16d, 16c. Les obstacles 46 de ladite rangée sont disposés entre les obstacles 42 et 44, un espacement constant étant ménagé entre deux obstacles immédiatement adjacents. En aval de la première rangée d'obstacles 42, 44 et 46, en

12 considérant le sens de circulation des fluides au niveau de la zone de circulation 36, une deuxième rangée d'obstacles 46 est ménagée. Sur cette seconde rangée, les obstacles 46 sont au nombre de quatre et disposés de manière similaire à ceux de la première rangée, i.e. avec le même espacement entre deux obstacles adjacents. Les première et seconde rangées sont ensuite répétées le long des bords 16c et 16d de la plaque 16 jusqu'au voisinage de l'orifice d'évacuation 40. La plaque 16 comporte deux axes de symétrie, un premier axe passant par les orifices d'alimentation 38 et d'évacuation 40. Un second axe perpendiculaire au premier axe passe par le centre des bords latéraux 16c et 16d. La disposition de l'orifice 38 d'alimentation et l'arrangement symétrique des obstacles 42 à 46 qui sont perpendiculaires au flux d'entrée des réactifs permettent d'obtenir de grandes vitesses d'écoulement au niveau de la zone de circulation 36 ainsi qu'une répartition particulièrement homogène des réactifs. On homogénéise ainsi la distribution des gaz et donc la distribution des températures sur toute la zone de circulation 36. La disposition des obstacles 42 à 46 est adaptée aux contraintes d'une réaction de combustion qui est une réaction relativement rapide. La zone de circulation 36 comporte donc un premier motif favorisant l'obtention d'une température relativement homogène sur l'ensemble de sa surface lors d'une réaction de combustion. En se référant aux figures 3 et 4, on va maintenant décrire la plaque 20 du sous-ensemble 12 montée en appui contre la plaque 16. Elle comporte, sur sa face supérieure, une zone de circulation 50 de fluides réactifs alimentés par un orifice d'alimentation 52. Un orifice d'évacuation 54 est également prévu. La disposition de ces orifices est similaire à celle des orifices 38, 40 de la plaque 16.

13 En outre, la zone de circulation 50 comporte également des obstacles brise-jets (non référencés) disposés de manière analogue à la zone de circulation 36 de la plaque 16. En effet, la face supérieure de la plaque 20 comporte un motif identique à celui de la plaque 16 pour permettre la formation de canaux de circulation dans lesquels circulent les fluides réactifs de combustion, lorsque la face inférieure de la plaque 16 est accolée à la face supérieure de la plaque 20. La plaque 20, comporte sur sa face inférieure opposée, une rainure 56 de circulation cheminant du bord latéral 20d vers le bord latéral opposé 20c en étant parallèle aux bords 20a et 20b. La rainure 56 de circulation est réalisée à partir d'une pluralité de serpentins continus s'étendant en forme de boustrophédons agencés sur la majeure partie de la face de la plaque. La rainure 56 de circulation présente un profil en forme de S. Des orifices 58 d'alimentation et d'évacuation 60 sont ménagés respectivement sur le bord 20c et le bord 20d. Les orifices 58, 60 sont respectivement connectés aux chambres 28, 32 et débouchent au niveau de la rainure 56 de circulation. La rainure 56 de circulation présente ainsi un profil adapté de sorte que l'écoulement des réactifs est alternativement à co-courant et à contre-courant par rapport à celui des canaux de circulation pour la réaction de combustion définis par la face supérieure de la plaque 20 et la face inférieure de la plaque 16. La rainure 56 de circulation ménagée sur la face inférieure de la plaque 20 forme ainsi un second motif distinct du premier motif ménagé sur sa face supérieure et sur la plaque 16. Comme indiqué précédemment, la rainure 56 de circulation s'étend sur la majeure partie de la face de la plaque 20 et s'étend perpendiculairement ou parallèlement à l'écoulement des gaz de la

14 réaction de combustion. Cette conception est adaptée aux contraintes d'une réaction relativement lente. En effet, les réactifs introduits au niveau de la rainure 56 de circulation permettent la production d'hydrogène. A cet effet, il est par exemple possible de prévoir une réaction de déshydrogénation de composés organiques de type cycloalcanes, par exemple du méthylcyclohexane, ou encore une réaction de vaporeformage. La mise en oeuvre de la réaction de combustion d'un côté de la plaque 20 permet d'initier et de réaliser la réaction permettant la production d'hydrogène de l'autre côté de ladite plaque sans apport de chaleur extérieure au système 10, et ce, notamment grâce à la distribution homogène des températures au niveau des zones de circulation 50 et 36. La combustion peut être réalisée en présence d'un catalyseur afin de favoriser encore l'homogénéité de la température de combustion. De manière à faciliter l'introduction d'un catalyseur pour la réaction permettant la production d'hydrogène, un orifice 62 est ménagé sur le bord 20c en regard de l'orifice de sortie 60. Cet orifice 62 débouchant dans la rainure 56 de circulation permet le remplissage de ladite rainure par le catalyseur pouvant se présenter sous forme de grains. L'utilisation d'un orifice 62 distinct des orifices 58 d'alimentation et 60 d'évacuation est avantageuse dans la mesure où le catalyseur peut être aisément remplacé. L'orifice 62 est de préférence obturé par un bouchon de type métallique (non représenté).

En variante, pour permettre l'introduction d'un catalyseur, il est possible de prévoir une réglette plate et percée d'orifices dans lesquels sont disposés des grilles ou des frittés pour maintenir le catalyseur. Les orifices de la réglette sont plus petits que les orifices 58, 60, 62, 66 et 68. Une réglette peut être prévue au niveau de chaque

15 chambre d'alimentation 28, 30 en fluides réactifs à l'aide d'une glissière permettant un remplacement aisé De manière à accroître la quantité de catalyseur pouvant être introduite dans la rainure 56 de circulation, celle-ci présente une forme générale en U. Bien entendu, en variante, le catalyseur pourrait être enduit directement sur la rainure 56. Comme illustré aux figures 5 et 6, la plaque 22 du sous-ensemble 12 accolée à la plaque 20 comporte sur sa face supérieure une rainure 64 de circulation cheminant à partir du bord latéral 22c de la plaque 22 vers le bord opposé 22d en étant parallèle aux bords 22a et 22b. La rainure 64 de circulation s'étend également ici sous la forme d'une pluralité de serpentins continus en forme de S. Elle est symétrique par rapport à la rainure de circulation 56 de la plaque 20 en considérant le plan de joint du sous-ensemble 12 formé par les plaques 20 et 22. La plaque 22 comporte également des orifices 66, 68 ménagés respectivement sur les bords 22c, 22d et un orifice 70 ménagé sur ledit bord 22c de manière à former avec les orifices 58, 60 et 62 des ouvertures pour l'alimentation, l'évacuation en fluides réactifs et le remplissage en catalyseur.

La plaque 22 comporte, sur sa face inférieure, une zone de circulation 72 identique à celle des plaques 16 et 20. De manière à permettre l'alimentation et l'évacuation de cette plaque, des orifices 74, 76 sont ménagés en regard sur les bords 22b et 22c. La face inférieure de la plaque 22 comporte donc un motif identique aux motifs des zones de circulation 36, 50. Les plaques 24 et 26 du sous-ensemble 14 sont identiques aux plaques 20 et 22 du sous-ensemble 12 respectivement. La face supérieure de la plaque 24 coopère donc avec la face inférieure de la plaque 22 pour former des canaux de circulation dans lesquels

16 circulent des fluides réactifs de combustion. La face inférieure de la plaque 24 forme quant à elle avec la face supérieure de la plaque 26 un canal de circulation qui serpente et à l'intérieur duquel circulent des réactions pour la production d'hydrogène. La plaque terminale 18 inférieure est quant à elle symétrique à la plaque terminale 16 supérieure en considérant le plan de joint des plaques 22 et 24. La face supérieure de la plaque 18 forme donc avec la face inférieure de la plaque 26 des canaux de circulation dans lequel circulent des fluides réactifs de combustion. Ainsi, chaque plaque 20 à 26 des sous- ensembles 12 et 14 comporte à la fois une zone pour l'obtention d'une réaction de combustion et une zone pour la production d'hydrogène. Ainsi, chaque plaque 16 à 26 constituant le système comporte une zone de circulation identique pour les fluides réactifs. Dans le mode de réalisation décrit, les chambres 28, 30 et 32, 34 permettent respectivement l'alimentation et l'évacuation en fluides réactifs des plaques. Toutefois, on conçoit aisément qu'il est possible d'inverser cette disposition. I1 peut également être envisageable d'effectuer des inversions du sens d'écoulement selon les conditions de fonctionnement du système. Les orifices 28a à 34a des chambres 28 à 34 permettent l'alimentation et l'évacuation des chambres et sont reliés à des échangeurs pour permettre un préchauffage des réactifs introduits ou le refroidissement des gaz produits comme cela est décrit dans les documents FR-Al-2 862 630 et FR-Al-2 860 455. A titre indicatif, pour l'obtention des réactions de déshydrogénation et pour un débit de méthylcyclohexane liquide compris entre 0 et 3,3 ml/min, le canal de circulation de chacune des zones considérées formé par l'assemblage de deux plaques est de 4 mm de large, 3 mm de haut et 450 mm de long. I1 contient entre 3 et 5g de catalyseur Pt/Al2O3 chargé à 1% en poids de platine. Chaque plaque

17 carrée a un côté égal à 54 mm. En ce qui concerne les zones de combustion, chaque plaque est creusée de 1,5 mm de profondeur, les obstacles brise-jets 46 ayant une hauteur de 1,5 mm, une épaisseur de 0,7 mm et une longueur de 9,4 mm de long. Les espaces entre les obstacles brise-jets 46 d'une rangée sont de 2 mm. Chaque plaque comporte 17 rangées d'obstacles brise-jets. Le mode de réalisation illustré à la figure 8 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère uniquement en ce que le motif identique à chacune des plaques 16 à 26 formé par les obstacles brise-jets présente une disposition angulaire modifiée. En effet, ce motif commun des zones de circulation de fluides ainsi que les orifices d'alimentation et d'évacuation associés sont tournés de 90° dans le sens horaire, autour d'un axe vertical par rapport à la configuration du premier mode de réalisation. Cette disposition permet d'obtenir l'alimentation et l'évacuation en fluides réactifs situés uniquement sur deux côtés des plaques, ce qui réduit la compacité du système. Dans ce mode de réalisation, les flux de réactifs sont mis en oeuvre de façon croisée. Le mode de réalisation illustré à la figure 9 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références diffère du second mode de réalisation en ce qu'à chaque plaque 20 à 26 est associée une plaque additionnelle 80 à 86 de structure identique à celle de la plaque considérée. Les plaques 80 à 86 sont symétriques par rapport aux plaques 20 à 26 en considérant un plan médian vertical du système 10.

Avec cette disposition, on accroît la production d'hydrogène et les échanges thermiques entre les différentes zones des plaques. Sur la figure 10, on a représenté la surface supérieure de la plaque 20 dans une variante de réalisation de l'invention. Dans cette variante, l'orifice 60 de sortie est disposé au niveau du bord latéral

18 20c sensiblement à mi-distance des orifices 58 et 62. Ainsi, l'alimentation et l'évacuation en fluide s'effectuent d'un même côté de la plaque 20. Bien entendu, on conçoit que la disposition des orifices correspondants associés aux rainures des plaques 22, 24 et 26 est également modifiée d'une façon analogue. Grâce à l'invention, on dispose d'un système de production d'hydrogène autonome du point de vue énergétique, notamment par l'utilisation de plaques dissymétriques permettant l'obtention de réactions de combustion initiant les réactions permettant la production d'hydrogène.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1-Système de production d'hydrogène embarqué à bord d'un véhicule automobile comprenant au moins un réacteur catalytique muni d'au moins un sous-ensemble (12) comportant des première et seconde plaques (20, 22) accolées, et de première et secondes plaques (16, 18) terminales respectivement en appui contre lesdites première et seconde plaques, caractérisé en ce que : - chaque plaque (16 à 22) comporte, sur une de ses faces, au moins une zone de circulation (36, 50, 72) identique pour former un premier motif commun aux plaques, - les première et seconde plaques (20, 22) accolées du sous-ensemble comprennent chacune, sur leur face opposée en appui l'une contre l'autre, au moins une rainure (56, 64) de circulation formant respectivement des second et troisième motifs symétriques l'un par rapport à l'autre en considérant un plan de joint du sous-ensemble de manière à permettre la formation d'un canal de circulation dans lequel circulent des fluides réactifs pour l'obtention d'une réaction de déshydrogénation de composés organiques de type cycloalcanes ou d'une réaction de vaporeformage, les second et troisième motifs étant distincts du premier motif, et - les zones de circulation (50, 36) de la première plaque (20) du sous-ensemble et de la première plaque (16) terminale d'une part, et de la seconde plaque (22) dudit sous-ensemble et de la seconde plaque (18) terminale d'autre part forment des canaux de circulation dans lesquels circulent des fluides réactifs pour l'obtention d'une réaction de combustion.

2-Système selon la revendication 1, dans lequel la zone de circulation de chacune des plaques (16 à 22) formant le premier motif présente au moins deux axes de symétrie. 20

3-Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque plaque (16 à 22) comprend au moins un orifice d'alimentation de la zone de circulation formant le premier motif centré sur un bord latéral de ladite plaque.

4-Système selon l'une quelconque des revendication précédentes, dans lequel la zone de circulation de chacune des plaques comportent des obstacles (42, 44, 46) brise-jets s'étendant perpendiculairement au flux d'entrée des fluides réactifs.

5-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les rainures de circulation (56, 64) des première et seconde plaques (20, 22) du sous-ensemble s'étendent sous la forme de serpentins qui présentent un profil en forme de S.

6-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les rainures de circulation (56, 64) des première et seconde plaques (20, 22) du sous-ensemble comprennent au moins un catalyseur de la réaction de déshydrogénation ou de la réaction de vaporeformage.

7-Système selon la revendication 6, dans lequel le catalyseur est disposé au niveau d'un orifice de la plaque distinct des orifices d'alimentation et d'évacuation en fluide réactifs de ladite plaque.

8-Système selon la revendication 6, comprenant une réglette plate et percée d'orifices dans lesquels sont disposés des grilles ou des frittés pour maintenir le catalyseur, la réglette étant montée au niveau d'au moins une chambre d'alimentation (28, 30).

9-Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des chambres d'alimentation (28, 30) et des chambres d'évacuation (32, 34) en fluides réactifs.

10-Système selon la revendication 9, dans lequel les chambres d'alimentation et les chambres d'évacuation s'étendent perpendiculairement aux plaques (16 à 22) et forment des guides pour 21 le montage du ou des sous-ensembles et des première et seconde plaques terminales.

11-Procédé de production d'hydrogène dans un véhicule automobile à l'aide d'au moins un réacteur catalytique de type à plaques dans lequel on alterne, sur les plaques du réacteur, une zone de production d'un mélange gazeux riche en hydrogène et une zone de combustion pour la mise en oeuvre des réactions permettant la production d'hydrogène, caractérisé en ce que chaque plaque du réacteur comporte, sur une de ses faces, au moins une zone de circulation de réactifs de combustion identique pour former un premier motif commun aux plaques, et en ce que des plaques du réacteur comprennent, sur leur face opposée en appui l'une contre l'autre, des rainures de circulation de réactifs permettant la production d'hydrogène et formant respectivement des second et troisième motifs symétriques par rapport à un plan de joint desdites plaques, les second et troisième motifs étant distincts du premier motif.