FR3021174A1

FR3021174A1 - PROCESS FOR TRANSFORMING ENERGY USING COMPRESSED GAS AND LIQUID METAL

Info

Publication number: FR3021174A1
Application number: FR1454307A
Authority: FR
Inventors: De Perera Sylvain Roldan
Original assignee: Vexter Ion
Current assignee: Vexter Ion
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-11-20

Abstract

La présente invention concerne un système de transformation de l'énergie électrique en énergie cinétique et réciproquement comprenant deux chambres divisées chacune en deux parties, l'une contenant du gaz (6) et l'autre contenant du métal liquide (5), les parties des chambres contenant du métal liquide sont reliées par au moins un tuyau pour le passage du métal liquide d'une chambre à une autre. Des aimants sont placés à proximité du tuyau pour générer un champ magnétique à travers le métal liquide, et deux électrodes placées à des endroits différents du tuyau sont en contact avec le métal liquide. Les pressions du gaz dans chaque chambre sont différentes. L'énergie électrique est générée sous la forme d'une tension électrique au niveau des électrodes lorsque le métal liquide se déplace au sein du tuyau sous l'effet de la pression du gaz contenu dans l'une des chambres. De cette manière, le système récupère une énergie potentielle due à la compression d'un gaz et la transforme en énergie électrique utilisable par n'importe quel appareil. Les mêmes éléments peuvent être utilisé pour comprimer un gaz.The present invention relates to a system for converting electrical energy into kinetic energy and reciprocally comprising two chambers each divided into two parts, one containing gas (6) and the other containing liquid metal (5), the parts chambers containing liquid metal are connected by at least one pipe for the passage of liquid metal from one chamber to another. Magnets are placed near the pipe to generate a magnetic field through the liquid metal, and two electrodes placed at different locations of the pipe are in contact with the liquid metal. The gas pressures in each chamber are different. The electrical energy is generated in the form of an electrical voltage at the electrodes when the liquid metal moves within the pipe under the effect of the pressure of the gas contained in one of the chambers. In this way, the system recovers a potential energy due to the compression of a gas and transforms it into electrical energy usable by any device. The same elements can be used to compress a gas.

Description

Procédé de transformation de l'énergie en utilisant du gaz comprimé et du métal liquide. 1. Domaine de l'invention L'invention concerne un système de transformation d'une énergie cinétique en une énergie électrique. L'invention concerne plus précisément le fait que l'énergie électrique peut être soit produite, soit consommée en utilisant un flux de métal liquide en mouvement dans un tube doté d'électrodes et reliant deux chambres contenant du gaz comprimé. 2. Art antérieur Un des grands enjeux à notre époque est la gestion de l'énergie. L'utilisation de carburant fossile provoque un réchauffement climatique de la planète en générant des gaz à effet de serre. De plus, les réserves de carburant s'épuisent rapidement, il est donc nécessaire de trouver d'autres sources d'énergie d'autant plus que les besoins en énergie augmentent. L'exploitation des énergies non basées sur du carburant fossile, dites renouvelables, est destinée à remplacer les modes de production anciens et polluant. Enfin, l'exploitation des énergies renouvelables relance la croissance dans de nombreux pays et génère de nombreux emplois. La première énergie renouvelable provient du soleil. La quantité d'énergie solaire que la Terre reçoit en une heure était supérieure à la consommation annuelle mondiale en 2002. De nos jours, cette production représente moins de 1% de la production mondiale d'énergie. D'autres énergies sont possibles comme le vent, les vagues, les courants marins, etc.... Ces énergies renouvelables sont généralement issues de phénomènes naturels et sont transformées par des équipements pour fournir de l'énergie, par exemple sous la forme de courant électrique. Il est aussi possible de récupérer de l'énergie excédentaire provenant d'une activité humaine. Par exemple, les transports et notamment les transports sur route ou ferroviaires produisent de l'énergie cinétique associé à un corps en mouvement. Malheureusement, ces modes de production sont intermittents et ne permettent pas d'assurer une production continue de l'énergie. Pour palier à ce problème, une solution consiste à stocker l'énergie excédentaire pour la restituer lorsque cela est nécessaire. Le stockage d'énergie est par exemple réalisé en pompant de l'eau en plaine pour la monter dans des lacs d'altitude. Lorsque les besoins en énergie augmentent, par exemple en hiver, des vannes sont ouvertes pour faire tourner des turbines et ainsi augmenter la production énergétique.A method of transforming energy using compressed gas and liquid metal FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a system for transforming a kinetic energy into an electrical energy. More specifically, the invention relates to the fact that the electrical energy can be either produced or consumed using a moving liquid metal flow in a tube with electrodes and connecting two chambers containing compressed gas. 2. Prior art One of the major issues in our time is energy management. The use of fossil fuel causes global warming of the planet by generating greenhouse gases. In addition, fuel reserves are running out quickly, so it is necessary to find other sources of energy especially as energy needs increase. The exploitation of non-fossil fuel-based energies, called renewable energies, is intended to replace the old and polluting modes of production. Finally, the exploitation of renewable energies stimulates growth in many countries and generates many jobs. The first renewable energy comes from the sun. The amount of solar energy the Earth receives in one hour was greater than the annual global consumption in 2002. Today, this production represents less than 1% of global energy production. Other energies are possible such as wind, waves, ocean currents, etc. These renewable energies are generally derived from natural phenomena and are transformed by equipment to provide energy, for example in the form of Electric power. It is also possible to recover excess energy from human activity. For example, transport, particularly road or rail transport, produces kinetic energy associated with a moving body. Unfortunately, these modes of production are intermittent and do not allow to ensure a continuous production of energy. To overcome this problem, one solution is to store the excess energy to restore it when necessary. Energy storage is for example achieved by pumping water in the lowlands to mount it in lakes of altitude. When energy needs increase, for example in winter, valves are opened to turn turbines and thus increase energy production.

Une façon de stocker de l'énergie consiste à gonfler des contenants avec un gaz sous pression. Le gonflage s'effectue par un compresseur alimenté la nuit par exemple, lorsque la production est excédentaire. Tout moyen de compression de gaz peut être utilisé pour stocker temporairement de l'énergie sous cette forme. En cas de besoin, le gaz est libéré et fait tourner une turbine et une génératrice pour produire de l'électricité. Des améliorations récentes ont permis de développer des centrales de stockage hydropneumatique sur ce principe. L'énergie produite est par exemple utilisée par un accélérateur Magnéto Hydro-Dynamique, en abrégé M.H.D. Un accélérateur MHD possède comme un moteur électrique un électroaimant générant un champ magnétique dans un induit. Dans le cas du moteur, l'induit est une bobine de fil métallique, alors que dans l'accélérateur MHD, l'induit est un liquide conducteur, par exemple un métal liquide. De même qu'un moteur, un accélérateur transforme de l'énergie électrique en énergie cinétique mais cette transformation s'effectue en débitant un courant électrique aux bornes d'électrodes immergées dans le fluide. Le fluide est mis en mouvement dans un champ magnétique, par un champ électrique. 3. Objectifs de l'invention La présente invention apporte une solution qui ne présente pas les inconvénients décrits plus haut, tout en proposant les avantages listés ci-dessus. 4. Exposé de l'invention Selon un aspect fonctionnel, l'invention concerne un système de transformation d'une énergie cinétique en une énergie électrique comprenant deux chambres divisées chacune en deux parties, l'une contenant du gaz et l'autre contenant du métal liquide. Les parties des chambres contenant du métal liquide sont reliées par au moins un tuyau pour le passage du métal liquide d'une chambre à une autre. Des aimants sont placés à proximité du tuyau pour générer un champ magnétique à travers le métal liquide, et deux électrodes placées à des endroits différents du tuyau sont en contact avec le métal liquide. Les pressions du gaz dans chaque chambre sont différentes. L'énergie électrique est générée sous la forme d'une tension électrique au niveau des électrodes lorsque le métal liquide se déplace au sein du tuyau sous l'effet de la pression du gaz contenu dans l'une des chambres. De cette manière, le système récupère une énergie potentielle due à la compression d'un gaz et la transforme en énergie électrique utilisable par n'importe quel appareil.One way of storing energy is to inflate containers with pressurized gas. The inflation is done by a compressor powered at night for example, when the production is surplus. Any gas compression means may be used to temporarily store energy in this form. If necessary, the gas is released and rotates a turbine and a generator to produce electricity. Recent improvements have made it possible to develop hydropneumatic storage plants on this principle. The energy produced is for example used by a Hydro-Dynamic Magneto accelerator, abbreviated M.H.D. An MHD accelerator has as an electric motor an electromagnet generating a magnetic field in an armature. In the case of the motor, the armature is a coil of wire, while in the MHD accelerator, the armature is a conductive liquid, for example a liquid metal. Like a motor, an accelerator transforms electrical energy into kinetic energy, but this transformation is done by delivering an electric current to the terminals of electrodes immersed in the fluid. The fluid is set in motion in a magnetic field by an electric field. 3. Objectives of the invention The present invention provides a solution that does not have the drawbacks described above, while providing the advantages listed above. 4. DESCRIPTION OF THE INVENTION According to a functional aspect, the invention relates to a system for transforming a kinetic energy into an electrical energy comprising two chambers each divided into two parts, one containing gas and the other containing liquid metal. Parts of the chambers containing liquid metal are connected by at least one pipe for the passage of the liquid metal from one chamber to another. Magnets are placed near the pipe to generate a magnetic field through the liquid metal, and two electrodes placed at different locations of the pipe are in contact with the liquid metal. The gas pressures in each chamber are different. The electrical energy is generated in the form of an electrical voltage at the electrodes when the liquid metal moves within the pipe under the effect of the pressure of the gas contained in one of the chambers. In this way, the system recovers a potential energy due to the compression of a gas and transforms it into electrical energy usable by any device.

Selon un autre aspect, l'invention concerne également un système de compression d'un gaz comprenant deux chambres divisées chacune en deux parties, l'une contenant du gaz et l'autre contenant du métal liquide. Les parties des chambres contenant du métal liquide sont reliées par au moins un tuyau pour le passage du métal liquide d'une chambre à une autre. Des aimants placés à proximité du tuyau génèrent un champ magnétique à travers le métal liquide, et deux électrodes placées à des endroits différents du tuyau sont en contact avec le métal liquide. Une tension électrique est appliquée aux extrémités du tuyau provoquant le déplacement du métal liquide sous l'effet du champ magnétique, le déplacement du métal d'une chambre à l'autre comprimant le gaz dans une des chambres.In another aspect, the invention also relates to a gas compression system comprising two chambers each divided into two parts, one containing gas and the other containing liquid metal. Parts of the chambers containing liquid metal are connected by at least one pipe for the passage of the liquid metal from one chamber to another. Magnets placed near the pipe generate a magnetic field through the liquid metal, and two electrodes placed at different locations of the pipe are in contact with the liquid metal. An electrical voltage is applied to the ends of the pipe causing the displacement of the liquid metal under the effect of the magnetic field, moving the metal from one chamber to another compressing the gas in one of the chambers.

De cette manière, le système transforme une énergie électrique en un mouvement qui va comprimer un gaz. Ce gaz est éventuellement stocké dans un réservoir pour être utilisé par la suite. Les deux systèmes ont en commun la plupart des éléments ce qui confère de la réversibilité au système dans son ensemble. Ainsi, le système peut être utilisé pour stocker temporairement de l'énergie électrique sous la forme de gaz sous pression et pour restituer de l'énergie électrique par la détente de ce gaz au moment opportun. Selon un mode de réalisation, le passage du métal liquide entre les deux chambres s'effectue par un faisceau d'une pluralité de tuyaux disposés parallèlement formant un unique tube dont les deux extrémités sont en communication avec la partie de chaque chambre contenant le métal liquide. La direction des champs magnétiques qui traverse chaque tuyau dépende de la direction du flux qui le traverse. De cette manière, la tension appliquée à l'ensemble des tuyaux est plus élevée que sur un seul tuyau. Selon un mode de réalisation, le métal liquide est du galinstan, composé de gallium, d'indium et d'étain. De cette manière, le métal peut être utilisé à température ambiante. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non-limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 présente un schéma d'un système de transformation réversible de l'énergie utilisant un métal liquide à température ambiante, - la figure 2 représente un schéma en coupe du faisceau de tube transportant du métal liquide selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 présente un schéma d'un système de transformation réversible de l'énergie utilisant un métal liquide à haute température, - la figure 4 présente un tore permettant de générer une tension électrique à partir de la rotation d'aimants mus par un gaz sous pression, - la figure 5 présente un schéma de production d'un flux de métal liquide de forme hélicoïdale créé par des jets de gaz. 5 6. Description d'un mode de réalisation de l'invention 6.1 Principe général La présente invention concerne un système de transformation d'une énergie cinétique en une énergie électrique comprenant deux chambres divisées 10 chacune en deux parties, l'une contenant du gaz et l'autre contenant du métal liquide. Les parties des chambres contenant du métal liquide sont reliées par au moins un tuyau pour le passage du métal liquide d'une chambre à une autre. Des aimants sont placés à proximité du tuyau pour générer un champ magnétique à travers le métal liquide, et deux électrodes placées à des endroits 15 différents du tuyau sont en contact avec le métal liquide. Les pressions du gaz dans chaque chambre sont différentes. L'énergie électrique est générée sous la forme d'une tension électrique au niveau des électrodes lorsque le métal liquide se déplace au sein du tuyau sous l'effet de la pression du gaz contenu dans l'une des chambres. 20 A l'aide de la présente invention, une énergie électrique est générée et peut être utilisée pour alimenter des appareils électriques. Les mêmes moyens sont également utilisables pour comprimer un gaz en appliquant une tension électrique aux extrémités du tuyau véhiculant du métal liquide. 25 6.2 Description d'un mode de réalisation La FIG. 1 présente un schéma d'un procédé de transformation réversible de l'énergie cinétique en énergie électrique, selon un exemple particulier de réalisation utilisant un métal liquide à température ambiante. Le système produisant selon son mode de l'énergie cinétique ou de 30 l'énergie électrique comporte deux chambres 1 et 2, divisées chacune en deux parties, l'une contenant du gaz 6 et l'autre contenant du métal liquide 5. Les parties des chambres contenant du métal liquide sont reliées par un faisceau 3 d'au moins un tube 4. Le métal liquide 5 est, de préférence du galinstan qui est un alliage de gallium, d'indium et d'étain. Ce type de métal a les propriétés d'être liquide à température ambiante et d'être conducteur électrique et peu dangereux à manipuler. La conductibilité du galinstan est de 3,46 106 S/m, qui est assez proche de celle du cuivre (59,6 106 S/m) ou de l'aluminium (37,7 106 S/m). De façon générale, n'importe quel métal sous forme liquide peut être utilisé à condition qu'il soit bon conducteur électriquement. La suite du document décrit un système dans lequel un métal est chauffé pour le rendre liquide. Le gaz 6 est, par exemple de l'azote du fait de ses propriétés chimiques. Les tubes sont réalisés en matériau non conducteur électriquement, de la céramique ou du PVC par exemple. Des électrodes 7 sont placés sur les tubes constituant le faisceau 3, et pénètrent à l'intérieur pour être en contact avec le métal liquide, la distance entre les électrodes le long des tubes étant non nulle. L'électrode est reliée à un fil électrique. Selon le mode de fonctionnement, une tension U est recueillie aux bornes des fils ou est appliquée aux bornes de ces même fils. Chaque tube est soumis à un champ magnétique produit par des aimants permanents de type NdFeB / Fe générant un champ de l'ordre de un tesla. La différence de tension mesurée entre les électrodes de l'induit est générée par l'induction produite par les ondes internes et externes moins celle des aimants. En mode génération d'énergie électrique, le système reçoit du gaz 6 sous pression dans la chambre 1. Ce gaz est par exemple fourni par un réservoir 8 consistant en une pluralité de bouteilles capable d'emmagasiner du gaz sous pression (700 bars par exemple). A partir d'un volume déterminé (300 litres par exemple), le système devient avantageux pour un stockage temporaire d'énergie. Le gaz sous pression comprime le métal liquide contenu dans la partie de la chambre 1 et le propulse vers la chambre 2 à travers le faisceau 3 de tubes. Le déplacement du métal liquide dans le champ magnétique provoque l'apparition d'une tension électrique U aux bornes des électrodes placées sur les tubes. L'expérience montre que l'écoulement de Galinstan 5 dans un tube de 1 mètre de large à une vitesse de 10 mètres par seconde génère une tension de 0,3 volts pour une puissance de 15 000 Watts. La tension recueillie aux bornes des électrodes est utilisable par tout appareil électrique. En mode compresseur, le système reçoit de l'énergie électrique sous la forme d'une tension U appliquée entre les électrodes 7 placés sur les tubes constituant le faisceau 3, la distance entre les électrodes étant non nulle. Le courant qui circule dans le métal liquide 5 entre les électrodes 7 génère un champ électrostatique. La combinaison du champ électrostatique et du champ magnétique provoque un déplacement du métal liquide sous la forme d'un flux. Le sens du courant électrique est déterminé de façon que le métal liquide se déplace de la chambre 1 vers la chambre 2. Le gaz 6 contenu dans la chambre 2 est comprimé et se déplace vers le réservoir 8. Les chambres comportent un jeu de soupapes placées dans la partie contenant le gaz, de sorte que chaque chambre se transforme en piston qui, par le flux de métal liquide, aspire du gaz dans un second réservoir et le comprime dans le réservoir 8 à une pression de plus en plus grande. Selon un exemple simple de réalisation, le gaz est de l'air qui est aspiré de l'atmosphère et est comprimé dans le réservoir 8. Ce mode de fonctionnement peut fonctionner lorsque les moyens de production électrique produisent plus d'énergie électrique que nécessaire. Une fois que le réservoir 8 atteint sa pression nominale, alors cette énergie excédentaire peut être utilisée pour générer de l'énergie électrique. Le système commute alors en mode génération d'énergie. Il est bien entendu que le système décrit précédemment peut aussi être utilisé selon un seul mode de fonctionnement, soit pour produire de l'électricité, soit pour comprimer un gaz. La FIG. 2 présente un schéma détaillant la section du faisceau 3 d'une pluralité de tubes parallèles entre eux. Dans le mode de réalisation décrit, le faisceau comporte 7 colonnes de 3 tubes transportant du métal liquide, l'ensemble formant une superposition de 3 nappes de tubes. Deux aimants longitudinaux 9 sont placés le long de chaque tube et diamétralement opposés. De cette manière, le faisceau comporte une couche d'aimants, surmontée d'une couche de tubes, elle-même surmontée d'une couche d'aimants et ainsi de suite. Chaque aimant longitudinal génère ainsi un champ magnétique perpendiculaire à la direction des tubes qui traverse le tube au-dessus de lui, et le tube au-dessous de lui. La polarité des aimants d'une même colonne de tubes est inversée par rapport à celle des deux colonnes de tubes voisines. Les extrémités de deux tubes voisins d'une même nappe sont relies entre eux de façon que la nappe forme un seul tuyau dans laquelle le métal liquide se déplace. De cette façon, la direction des champs magnétiques traversant chaque tuyau dépendant de la direction du flux qui le traverse. Cette disposition permet que le métal liquide se déplace d'une direction à l'autre en changeant de tubes 4 et que les tensions générées par chaque tube en série se rajoutent. Selon le présent exemple de réalisation, la tension générée par le faisceau 3 est 21 fois supérieure à celle générée par un seul tube. La FIG. 3 présente un schéma d'un système de transformation de l'énergie cinétique en énergie électrique, selon un autre exemple particulier de réalisation utilisant un métal liquide à haute température. Dans ce mode de réalisation, le métal liquide est un mélange de sodium et de potassium (en abrégé Nak pour la suite du document) à une température de 500 °C environ dans un four vertical 10, une variante consiste à utiliser du Chlorure de Sodium, ou du sulfate de cuivre. Le four comporte deux parties, l'une contenant du métal liquide et l'autre du gaz. Des bobines à induction 11 placées dans la partie du four contenant le métal liquide maintiennent sa température à une forte valeur. Le métal liquide Nak entre dans le four par une entrée et ressort par une sortie où il effectue une boucle pour revenir à l'entrée. Ce circuit fermé 12 réalise un flux continu de métal liquide passant à travers le four et à l'extérieur de celui-ci. Selon un perfectionnement optionnel, un diffuseur 13 permet de récupérer de la chaleur excédentaire. Des aimants permanents 14, de type Supra par exemple sont placés dans une partie médiane du four 10 et appliquent un champ magnétique au flux de métal liquide. Des électrodes 15 sont disposées dans le four en des points diamétralement opposés et mis en contact avec le métal liquide. Ces électrodes reliées à des fils électriques 16 d'une section importante permettent de récupérer la tension électrique générée par le système de génération. Le four est parcouru par un flux de gaz 17 (de l'azote par exemple) mis en mouvement par une force extérieure. Le flux de gaz poussant le métal liquide de l'entrée du four vers sa sortie et anime celui-ci dans sa rotation au sein du circuit fermé 12. Le gaz est séparé du métal liquide à la sortie du four à l'aide d'un séparateur à effet centrifuge 18, plus communément appelé un cyclone selon les termes de l'homme du métier. Le gaz sortant du four est refroidi par un échangeur 19 pour venir dans un dispositif de mise en pression 20. Ce dispositif de mise en pression est par exemple des tubes flexibles placés sur la chaussée et soumis à la pression des véhicules roulant sur ladite chaussée. Ces véhicules poussent le gaz avec une force importante à l'entrée 21 d'un tore 30 dont nous verrons les détails par la suite. Des clapets 22 anti-retours évitent des retours du gaz dans les canalisations et définissent un sens de rotation du gaz dans son circuit fermé. Dans ce mode de réalisation, tout dispositif de mise en pression du gaz convient, on peut notamment utiliser des tuyères à gaz animées par des éoliennes, ou des pistons animées par le mouvement des vagues. Le dispositif de mise en pression 20 envoie du gaz sous pression dans l'échangeur 19 où il est réchauffé. Selon une variante, l'échangeur 19 est constitué de deux éléments séparés, l'un pour refroidir le gaz à l'entrée du dispositif de mise en pression 20, et l'autre pour le réchauffer en sortie dudit dispositif. Le four à induction 11 peut être alimenté directement par le secteur électrique. Selon une variante qui est décrite par la suite, le four à induction 11 est électriquement alimenté par le tore 30.In this way, the system transforms electrical energy into a movement that will compress a gas. This gas is possibly stored in a tank for later use. The two systems share most of the elements, which makes the system as a whole reversible. Thus, the system can be used to temporarily store electrical energy in the form of gas under pressure and to restore electrical energy by the expansion of this gas at the appropriate time. According to one embodiment, the passage of the liquid metal between the two chambers is effected by a bundle of a plurality of parallel tubes forming a single tube whose two ends are in communication with the part of each chamber containing the liquid metal. . The direction of the magnetic fields that passes through each pipe depends on the direction of the flow that passes through it. In this way, the voltage applied to all pipes is higher than on a single pipe. According to one embodiment, the liquid metal is galinstan, composed of gallium, indium and tin. In this way, the metal can be used at room temperature. 5. List of Figures Other features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a particular embodiment, given as a simple illustrative and non-limiting example, and the accompanying drawings. among which: - Figure 1 shows a diagram of a reversible energy conversion system using a liquid metal at room temperature, - Figure 2 shows a sectional diagram of the tube bundle carrying liquid metal according to an example of embodiment of the invention, - Figure 3 shows a diagram of a reversible energy conversion system using a high temperature liquid metal, - Figure 4 shows a torus for generating an electrical voltage from the rotation. of magnets driven by a gas under pressure, - Figure 5 shows a diagram of production of a liquid metal stream of helical shape created by gas jets . 6. Description of an Embodiment of the Invention 6.1 General Principle The present invention relates to a system for converting kinetic energy into electrical energy comprising two chambers each divided into two parts, one containing gas and the other containing liquid metal. Parts of the chambers containing liquid metal are connected by at least one pipe for the passage of the liquid metal from one chamber to another. Magnets are placed near the pipe to generate a magnetic field through the liquid metal, and two electrodes placed at different locations of the pipe are in contact with the liquid metal. The gas pressures in each chamber are different. The electrical energy is generated in the form of an electrical voltage at the electrodes when the liquid metal moves within the pipe under the effect of the pressure of the gas contained in one of the chambers. With the aid of the present invention, electrical energy is generated and can be used to power electrical appliances. The same means can also be used to compress a gas by applying an electrical voltage to the ends of the pipe carrying liquid metal. 6.2 Description of an Embodiment FIG. 1 shows a diagram of a reversible transformation process of kinetic energy into electrical energy, according to a particular embodiment using a liquid metal at room temperature. The system producing kinetic energy or electrical energy according to its mode comprises two chambers 1 and 2, each divided into two parts, one containing gas 6 and the other containing liquid metal 5. The parts chambers containing liquid metal are connected by a bundle 3 of at least one tube 4. The liquid metal 5 is preferably galinstan which is an alloy of gallium, indium and tin. This type of metal has the properties of being liquid at room temperature and being electrically conductive and not very dangerous to handle. The conductivity of galinstan is 3.46 106 S / m, which is quite close to that of copper (59.6 106 S / m) or aluminum (37.7 106 S / m). In general, any metal in liquid form can be used provided that it is a good conductor electrically. The remainder of the document describes a system in which a metal is heated to make it liquid. The gas 6 is, for example nitrogen because of its chemical properties. The tubes are made of electrically nonconductive material, for example ceramic or PVC. Electrodes 7 are placed on the tubes forming the bundle 3, and penetrate inside to be in contact with the liquid metal, the distance between the electrodes along the tubes being non-zero. The electrode is connected to an electric wire. Depending on the mode of operation, a voltage U is collected across the wires or is applied across the same son. Each tube is subjected to a magnetic field produced by NdFeB / Fe permanent magnets generating a field of the order of one tesla. The difference in voltage measured between the armature electrodes is generated by the induction produced by the internal and external waves minus that of the magnets. In electric power generation mode, the system receives pressurized gas 6 in the chamber 1. This gas is for example provided by a tank 8 consisting of a plurality of bottles capable of storing pressurized gas (700 bar for example). ). From a determined volume (300 liters for example), the system becomes advantageous for a temporary storage of energy. The pressurized gas compresses the liquid metal contained in the portion of the chamber 1 and propels it towards the chamber 2 through the bundle 3 of tubes. The displacement of the liquid metal in the magnetic field causes the appearance of a voltage U across the electrodes placed on the tubes. Experience shows that the flow of Galinstan 5 in a tube 1 meter wide at a speed of 10 meters per second generates a voltage of 0.3 volts for a power of 15,000 watts. The voltage collected across the electrodes is usable by any electrical device. In compressor mode, the system receives electrical energy in the form of a voltage U applied between the electrodes 7 placed on the tubes constituting the beam 3, the distance between the electrodes being non-zero. The current flowing in the liquid metal 5 between the electrodes 7 generates an electrostatic field. The combination of the electrostatic field and the magnetic field causes a displacement of the liquid metal in the form of a flux. The direction of the electric current is determined so that the liquid metal moves from the chamber 1 to the chamber 2. The gas 6 contained in the chamber 2 is compressed and moves towards the tank 8. The chambers comprise a set of valves placed in the portion containing the gas, so that each chamber is converted into a piston which, by the flow of liquid metal, draws gas into a second tank and compresses it in the tank 8 at a pressure of increasing. According to a simple example of embodiment, the gas is air that is sucked from the atmosphere and is compressed in the tank 8. This mode of operation can operate when the electric generating means produce more electrical energy than necessary. Once the reservoir 8 reaches its nominal pressure, then this excess energy can be used to generate electrical energy. The system then switches to power generation mode. It is understood that the system described above can also be used in a single mode of operation, either to produce electricity or to compress a gas. FIG. 2 shows a diagram detailing the section of the beam 3 of a plurality of tubes parallel to each other. In the embodiment described, the beam comprises 7 columns of 3 tubes carrying liquid metal, the assembly forming a superposition of 3 layers of tubes. Two longitudinal magnets 9 are placed along each tube and diametrically opposed. In this way, the beam comprises a layer of magnets, surmounted by a layer of tubes, itself surmounted by a layer of magnets and so on. Each longitudinal magnet thus generates a magnetic field perpendicular to the direction of the tubes that passes through the tube above it, and the tube below it. The polarity of the magnets of the same column of tubes is reversed relative to that of the two adjacent columns of tubes. The ends of two adjacent tubes of the same sheet are connected together so that the sheet forms a single pipe in which the liquid metal moves. In this way, the direction of the magnetic fields passing through each pipe depends on the direction of the flow that passes through it. This arrangement allows the liquid metal to move from one direction to another by changing tubes 4 and that the voltages generated by each series tube are added. According to the present embodiment, the voltage generated by the beam 3 is 21 times greater than that generated by a single tube. FIG. 3 shows a diagram of a system for converting kinetic energy into electrical energy, according to another particular embodiment using a high temperature liquid metal. In this embodiment, the liquid metal is a mixture of sodium and potassium (abbreviated as Nak for the rest of the document) at a temperature of about 500 ° C. in a vertical furnace 10, an alternative is to use Sodium Chloride. , or copper sulphate. The oven has two parts, one containing liquid metal and the other gas. Induction coils 11 placed in the part of the furnace containing the liquid metal maintain its temperature at a high value. The Nak liquid metal enters the furnace through an inlet and exits through an outlet where it loops back to the inlet. This closed circuit 12 produces a continuous flow of liquid metal passing through the oven and outside it. According to an optional improvement, a diffuser 13 can recover excess heat. Permanent magnets 14, of the Supra type, for example, are placed in a middle part of the furnace 10 and apply a magnetic field to the flow of liquid metal. Electrodes 15 are disposed in the oven at diametrically opposed points and in contact with the liquid metal. These electrodes connected to electrical wires 16 of a large section make it possible to recover the electrical voltage generated by the generation system. The oven is traversed by a flow of gas 17 (nitrogen for example) set in motion by an external force. The flow of gas pushing the liquid metal from the furnace inlet to its outlet and drives it in its rotation within the closed circuit 12. The gas is separated from the liquid metal at the outlet of the furnace with the aid of a centrifugal separator 18, more commonly called a cyclone according to the terms of the art. The gas leaving the furnace is cooled by an exchanger 19 to come into a pressurizing device 20. This pressurizing device is for example flexible tubes placed on the road and subjected to the pressure of vehicles rolling on said roadway. These vehicles push the gas with a significant force at the entrance 21 of a torus 30 which we will see the details thereafter. Non-return valves 22 avoid gas returns in the pipes and define a direction of rotation of the gas in its closed circuit. In this embodiment, any device for pressurizing the gas is suitable, it is possible in particular to use gas nozzles driven by wind turbines, or pistons driven by the movement of the waves. The pressurizing device 20 sends gas under pressure into the exchanger 19 where it is heated. According to a variant, the heat exchanger 19 consists of two separate elements, one for cooling the gas at the inlet of the pressurizing device 20, and the other for heating it at the outlet of said device. The induction furnace 11 can be powered directly from the mains. According to a variant which is described below, the induction furnace 11 is electrically powered by the torus 30.

A la date de dépôt de la présente invention, la variante qui vient d'être décrite est préféré à celle illustrée par la Fig.1, car le métal liquide à température ambiante, tel que du Galinstan est très onéreux. Si, par la suite, le prix du métal liquide à température ambiante baisse, alors le mode de réalisation illustré par la Fig.1, devient préférentiel. Dans l'exemple illustré par la Fig. 1 comme celui de la Fig. 3, le gaz 6 est directement en contact avec le métal liquide 5, ce qui peut provoquer un phénomène de saturation du gaz dans le métal liquide rendant ce dernier compressible. Selon un perfectionnement, les cavités contenant à la fois du gaz et du métal liquide segmentées de façon à intercaler une séparation entre ces deux milieux. La séparation s'effectue par un piston en acier élastique de cercle quasi fermé. La mise sous pressions du piston par le gaz ou le métal liquide augmente son diamètre qui vient en contact avec la surface interne de la cavité assurant assurer ainsi l'étanchéité entre les deux milieux (gaz/métal liquide).At the filing date of the present invention, the variant just described is preferred to that shown in Fig.1, because the liquid metal at room temperature, such as Galinstan is very expensive. If, subsequently, the price of the liquid metal at room temperature drops, then the embodiment illustrated in FIG. 1 becomes preferential. In the example illustrated in FIG. 1 as that of FIG. 3, the gas 6 is directly in contact with the liquid metal 5, which can cause a gas saturation phenomenon in the liquid metal making the latter compressible. According to an improvement, the cavities containing both gas and liquid metal segmented so as to interpose a separation between these two media. The separation is carried out by an almost closed circle elastic steel piston. The pressurization of the piston by the gas or the liquid metal increases its diameter which comes into contact with the inner surface of the cavity thus ensuring the seal between the two media (gas / liquid metal).

Selon une variante, le piston dispose d'une la membrane composée d'une armature solide à mémoire de forme (plastique, polymère etc..) dont le diamètre hors cavité est supérieur à cette dernière, enveloppée par un textile résistant (ex : kevlar). Un « liner » en polymère couvre la surface de contact entre le gaz et le métal liquide.According to one variant, the piston has a membrane composed of a solid shape-memory reinforcement (plastic, polymer, etc.) whose outside cavity diameter is greater than the latter, enveloped by a resistant textile (eg Kevlar). ). A polymer "liner" covers the contact surface between the gas and the liquid metal.

Dans l'exemple illustré par la Fig. 1 comme celui de la Fig. 3, l'énergie électrique est recueillie par conduction. Selon une variante de réalisation, les électrodes sont connectées une bobine produisant un champ magnétique, ce champ est ensuite transformé en énergie électrique. Selon cette variante, l'énergie électrique est récupérée par induction.In the example illustrated in FIG. 1 as that of FIG. 3, electrical energy is collected by conduction. According to an alternative embodiment, the electrodes are connected to a coil producing a magnetic field, this field is then transformed into electrical energy. According to this variant, the electrical energy is recovered by induction.

La Fig. 4 illustre un tore 30 permettant de produire de l'énergie électrique à partir d'un gaz sous pression, et destiné à alimenter notamment le four à induction du système illustré par la Fig. 3. Le gaz issu du dispositif de mise en pression 10 est injecté par une tuyère dont la direction est tangentielle à la surface du tore. Une pluralité d'aimants cylindriques sont placés à l'intérieur du tore et peuvent se mouvoir en rotation. La pluralité d'aimants forme une file circulaire ininterrompue, les pôles des aimants sont alternativement inversés, le nombre des aimants étant pair. Chaque champ magnétique d'un aimant étant orienté différemment de ses deux aimants voisins respectifs, les aimants se repoussent mutuellement laissant libres des espaces appelés « chambres >>. Les champs magnétiques étant de même puissance, les chambres ont la même taille. Des joints en matière souple en contact avec la paroi interne du tore permettent d'isoler les chambres. Le gaz exerce une pression dans une seule chambre à la fois et pousse l'aimant dans la direction du jet, de ce fait l'ensemble des aimants effectue une rotation qui est entretenu tant que le gaz est éjecté. La rotation rapide des aimants génère une variation importante du champ magnétique qui est capté par un solénoïde qui enroule le tore en formant une hélice. La tension aux bornes de ce solénoïde est recueillie et est transmise au four à induction 11 ou à tout autre usage, de ce fait le tore est en soi un convertisseur d'une énergie cinétique en une énergie électrique. Selon un perfectionnement illustré par la Fig. 5, le solénoïde est un flux de métal liquide qui est enroulé de façon hélicoïdale autour du tore et maintenu en équilibre dans l'espace par un vortex de gaz. Le tore comporte une enveloppe interne et une enveloppe externe (pour plus de lisibilité, ces deux enveloppes sont représentées l'une sur l'autre dans la figure 5, et non imbriquées). Les aimants circulent dans le volume délimité par l'enveloppe interne et le flux de métal liquide est emprisonné dans la couche située entre les deux enveloppes. L'enveloppe interne est percée d'une multitude de trous orientés tangentiellement à la surface avant de créer une couche de gaz à autre pression qui repousse le métal liquide de ladite enveloppe et évite ainsi les forces de frottement. Deux électrodes traversent l'enveloppe externe pour plonger dans le flux de métal liquide et ainsi recueillir la tension générée par le solénoïde ainsi constitué. Le mouvement hélicoïdal est assuré par l'orientation des trous d'éjection du gaz entre les deux enveloppes de façon que le vortex de gaz agisse à la fois comme coussin et comme une vis sans fin sur le métal liquide. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. En particulier, l'invention peut être mise en oeuvre dans tout système utilisant un gaz quel qu'il soit, comprimé par un liquide conducteur, à n'importe quelle température, ou ce même liquide conducteur animé en mouvement pour comprimer un gaz.Fig. 4 illustrates a torus 30 for producing electrical energy from a gas under pressure, and intended to supply in particular the induction furnace of the system illustrated in FIG. 3. The gas from the pressurizing device 10 is injected by a nozzle whose direction is tangential to the surface of the torus. A plurality of cylindrical magnets are placed inside the torus and can move in rotation. The plurality of magnets form an uninterrupted circular queue, the poles of the magnets are alternately reversed, the number of magnets being even. Each magnetic field of a magnet being oriented differently from its respective two respective magnets, the magnets repel each other leaving free spaces called "chambers". Since the magnetic fields are of the same power, the chambers are the same size. Seals made of flexible material in contact with the internal wall of the torus make it possible to isolate the chambers. The gas exerts a pressure in one chamber at a time and pushes the magnet in the direction of the jet, thus the set of magnets makes a rotation which is maintained as long as the gas is ejected. The rapid rotation of the magnets generates a significant variation of the magnetic field which is captured by a solenoid which winds the torus forming a helix. The voltage at the terminals of this solenoid is collected and is transmitted to the induction furnace 11 or to any other use, thus the torus is in itself a converter of a kinetic energy into an electrical energy. According to an improvement illustrated in FIG. 5, the solenoid is a flow of liquid metal which is helically wound around the torus and kept in equilibrium in space by a vortex of gas. The torus has an inner envelope and an outer envelope (for more legibility, these two envelopes are shown one on the other in Figure 5, and not imbricated). The magnets circulate in the volume defined by the inner envelope and the flow of liquid metal is trapped in the layer between the two envelopes. The inner casing is pierced with a multitude of holes oriented tangentially to the surface before creating a layer of gas at another pressure which pushes the liquid metal of said casing and thus avoids the frictional forces. Two electrodes pass through the outer envelope to dive into the liquid metal stream and thus collect the voltage generated by the solenoid thus formed. The helical movement is ensured by the orientation of the gas ejection holes between the two envelopes so that the gas vortex acts both as a cushion and as a worm on the liquid metal. The invention is not limited to the embodiments that have just been described. In particular, the invention can be implemented in any system using any gas, compressed by a conductive liquid, at any temperature, or the same conducting liquid moving in motion to compress a gas.

Claims

REVENDICATIONS1. A system for converting kinetic energy into electrical energy comprising two chambers (1,2) each divided into two parts, one containing gas (6) and the other containing liquid metal (5), parts of chambers containing liquid metal being connected by at least one pipe (4) for the passage of liquid metal from one chamber to another; characterized in that it comprises magnets (9) placed near the pipe for generating a magnetic field through the liquid metal, two electrodes (7) at different locations of the pipe being in contact with the liquid metal, electrical energy being generated in the form of an electrical voltage at the electrodes (7) when the liquid metal (5) moves within the pipe (4) under the effect of the pressure of the gas (6) contained in one of the chambers (1,2), the gas pressure in each chamber (1,2) being different.

2. A gas compression system (6) comprising two chambers (1,2) each divided into two parts, one containing gas (6) and the other containing liquid metal (5), parts of chambers containing liquid metal being connected by at least one pipe (4) for the passage of liquid metal (5) from one chamber to another; characterized in that it comprises magnets (9) placed near the pipe (4) for generating a magnetic field through the liquid metal, two electrodes (7) placed at different locations of the pipe being in contact with the metal liquid, an electrical voltage being applied to the ends of the pipe displaces the liquid metal under the effect of the magnetic field, moving the metal from one chamber (1,2) to the other compressing the gas in one of the chambers.

3. Compression system according to claim 1 or 2; characterized in that the passage of the liquid metal between the two chambers is effected by a bundle (3) of a plurality of parallel tubes (4) forming a single tube whose two ends are in communication with the part of each chamber ( 1,2) containing the liquid metal, the direction of the magnetic fields passing through each pipe depending on the direction of the flow that passes through it.

4. A compression system according to any one of the preceding claims; characterized in that the liquid metal is galinstan, composed of gallium, indium and tin.