FR3052985A1 - Dispositif de generation d'un gaz par catalyse - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif (70) comportant une cuve (75), un récipient (80) au moins partiellement logé dans la cuve et un bouchon (160), chacun des récipient et bouchon comportant une portion tubulaire (115; 185), de préférence cylindrique, et creuse ayant une paroi latérale (125; 198) comportant une fenêtre (130 ; 200) traversante dans l'épaisseur de la paroi latérale, dite fenêtre du récipient et fenêtre du bouchon respectivement, la portion tubulaire du récipient recevant la portion tubulaire du bouchon pour la guider en translation et/ou en rotation entre une position ouverte, où la fenêtre du récipient (130) et la fenêtre du bouchon (200) sont superposées au moins partiellement de sorte à définir un accès au volume intérieur du récipient au travers des fenêtres du bouchon et du récipient, et une position fermée où la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon obture la fenêtre du récipient et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient obture la fenêtre du bouchon.
Description
La présente invention concerne au principal un dispositif de génération d’un gaz.
Une méthode bien connue pour générer un gaz, notamment du di-hydrogène H2, consiste à mettre en contact un soluté, comportant de l’hydrogène, par exemple NaBLL, avec un solvant réactif à l’égard du soluté, généralement aqueux.
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement un dispositif 5 de l’art antérieur utilisé pour mettre en œuvre une telle méthode. Le dispositif comporte une cuve 10, dans laquelle est stocké le solvant 15. Un récipient 20, souvent dénommé « endcap », est logé dans la cuve, et contient le soluté 25. Dans une position fermée, un capot 30 comportant un joint périphérique 35 est disposé au contact de l’extrémité supérieure 40 du récipient et obture ce dernier, empêchant toute entrée du solvant dans le volume intérieur du récipient. Le capot est monté sur un arbre 45, traversant le récipient par une ouverture ménagée dans une paroi inférieure. Un bouton d’actionnement 50 est monté sur l’axe à l’extrémité opposée de celle liée au capot. Lorsque l’utilisateur actionne le bouton d’actionnement, le capot est dégagé de l’ouverture supérieure du récipient, définissant ainsi un chemin d’accès pour le solvant, illustré par la flèche C, en direction du volume intérieur 55 du récipient. Le solvant vient alors au contact du soluté, et de l’hydrogène est généré par réaction entre le solvant et le soluté. Pour faciliter la réaction, il est en outre connu de disposer dans la cuve un catalyseur de la réaction, par exemple du cobalt, du platine ou du ruthénium. Le gaz généré est conduit hors du solvant sous l’effet de la poussée d’Archimède et s’évacue hors du dispositif au travers d’une valve, non représentée.
De tels dispositifs sont connus par exemple de US 2011/0104021 Al et WO 21012/003112 Al.
Un des inconvénients des dispositifs connus de l’art antérieur est que la dissolution du soluté par le solvant lors de l’initiation de la réaction entre ces réactifs est non homogène sur la surface de contact entre le solvant et le soluté. L’initiation de la réaction de génération de di-hydrogène est ainsi inhibée. En particulier, lorsque la température des solvant et soluté est inférieure à la température ambiante et notamment lorsqu’elle est inférieure à 10°C, la réaction devient très lente voire quasi-inexistante pour une température négative. L’utilisateur doit alors agiter le dispositif pour mélanger solvant et soluté, de manière à homogénéiser le mélange résultant pour initier la génération de di-hydrogène.
Il existe donc un besoin pour un dispositif permettant de s’affranchir des inconvénients décrits ci-dessus.
Ce besoin est satisfait au moyen d’un dispositif conforme à l’invention. Plus précisément, ce dispositif comporte une cuve, un récipient au moins partiellement logé dans la cuve et un bouchon, chacun des récipient et bouchon comportant une portion tubulaire, de préférence cylindrique, et creuse ayant une paroi latérale comportant une fenêtre traversante dans l’épaisseur de la paroi latérale, dite fenêtre du récipient et fenêtre du bouchon respectivement, la portion tubulaire du récipient recevant la portion tubulaire du bouchon pour la guider en translation et/ou en rotation entre une position ouverte, où la fenêtre du récipient et la fenêtre du bouchon sont superposées au moins partiellement de sorte à définir un accès au volume intérieur du récipient au travers des fenêtres du bouchon et du récipient, et une position fermée où la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon obture la fenêtre du récipient et/ou la paroi latérale du récipient obture la fenêtre de la portion tubulaire du bouchon.
Comme cela apparaîtra clairement par la suite, un tel dispositif est particulièrement avantageux. Ainsi, les vitesses d’initiation de la génération de gaz et d’atteinte du débit maximal de gaz sont augmentées par rapport à un dispositif de l’art antérieur, notamment lorsque la température du solvant et du soluté est inférieure à la température ambiante et notamment inférieure à 10°C. En outre, le débit maximal est maintenu une fois atteint sans risque que la génération de gaz ne s’arrête brutalement. Le dispositif selon l’invention est ainsi particulièrement fiable.
Le dispositif selon l’invention peut encore comporter au moins une des caractéristiques optionnelles suivantes, seule ou en combinaison: - la portion tubulaire du récipient et/ou la portion tubulaire du bouchon sont cylindriques de révolution ; - les portions tubulaire du récipient et du bouchon sont de forme complémentaires ; - les sections transverses des portions tubulaires du bouchon et du récipient sont complémentaires ; - la première portion tubulaire est adaptée à guider la deuxième portion tubulaire selon un mouvement combiné de translation selon un axe X et de rotation autour de l’axe X à la manière d’un mouvement de vissage ; - l’axe X est courbe ou, de préférence, rectiligne - un catalyseur de la réaction entre le soluté et le solvant est disposé dans le volume intérieur de la cuve ; - le bouchon comporte un capot, s’étendant de préférence transversalement à l’axe d’extension de la portion tubulaire du récipient et/ou à l’axe d’extension de la portion tubulaire du bouchon, et obturant en position fermée une extrémité de la portion tubulaire du récipient; - le bouchon comporte un arbre sur lequel sont fixés le capot et la portion tubulaire du bouchon; - dans la position ouverte, le capot et la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient sont disposés à distance l’un de l’autre, et définissent une ouverture latérale de l’ensemble constitué par le récipient et le bouchon, autour de l’axe d’extension de la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient ; - le capot et la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon sont situées à distance l’un de l’autre ; - la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient comportent une pluralité de fenêtres traversantes, de préférence disposées selon un motif répété régulièrement selon au moins une direction, voire selon deux directions orthogonales ; - les fenêtres de la pluralité de fenêtres du récipient et/ou les fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon sont réparties régulièrement autour de l’axe X. - dans la position ouverte, chaque fenêtre de la pluralité de fenêtres du bouchon est superposée au moins partiellement à une fenêtre de la pluralité de fenêtres du récipient, et/ou chaque fenêtre de la pluralité de fenêtres du récipient est superposée au moins partiellement à une fenêtre de la pluralité de fenêtres du bouchon ; - dans la position fermée, la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient obture toutes les fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon obture toutes les fenêtres de pluralité de fenêtres du récipient ; - la portion tubulaire du récipient vient de matière avec au moins une partie de la cuve ; - chacune des fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon et/ou de la pluralité de fenêtres du récipient sont de section circulaire.
Par ailleurs, un autre aspect de l’invention concerne Γutilisation du dispositif selon l’invention pour générer un gaz, de préférence du di-hydrogène H2, et de préférence par catalyse, par mise en contact d’un soluté comportant de l’hydrogène, de préférence sous la forme de NaBfLt, et contenu dans le récipient du dispositif avec un solvant réactif à l’égard du soluté, de préférence aqueux, et contenu dans la cuve. L’invention concerne encore un ensemble comportant, voire consistant en, un récipient, un bouchon et un soluté disposé dans le volume intérieur du récipient et apte à générer un gaz, de préférence du di-hydrogène H2, par mise en contact avec un solvant réactif à l’égard du soluté, chacun des récipient et du bouchon comportant une portion tubulaire et creuse ayant une paroi latérale comportant une fenêtre traversante dans l’épaisseur de la paroi latérale, dite fenêtre du récipient et fenêtre du bouchon respectivement, la portion tubulaire du récipient recevant la portion tubulaire du bouchon pour la guider en translation et/ou en rotation entre une position ouverte, où la fenêtre du récipient et la fenêtre du bouchon sont superposées au moins partiellement de sorte à définir un accès au volume intérieur au travers des fenêtres du bouchon et du récipient, et une position fermée où la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon obture la fenêtre du récipient et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient obture la fenêtre du bouchon.
Le bouchon et le solvant de l’ensemble peuvent comporter l’une quelconque des caractéristiques du bouchon et du solvant respectivement du dispositif selon l’invention.
Par ailleurs, l’invention concerne un procédé de génération d’un gaz, de préférence du di-hydrogène H2, par contact du soluté contenu dans le volume intérieur du récipient de l’ensemble selon l’invention avec un solvant, de préférence aqueux, réactif à l’égard dudit soluté, le procédé comportant une étape de déplacement du bouchon relativement au récipient, de la position fermée à la position ouverte, de sorte à autoriser le contact entre le solvant et le soluté.
De préférence, le soluté comporte de l’hydrogène, de préférence sous la forme de NaBH4, et/ou le solvant est aqueux et comporte optionnellement un agent antigel, de préférence choisi parmi le chlorure de sodium NaCl, le chlorure de lithium LiCl, l’éthylène glycol, l’éthanol et leurs mélanges.
En particulier, la température du solvant et/ou du soluté peut être inférieure ou égale à 10°C, voire inférieure ou égale à 0°C, mieux inférieure ou égale à -10°C.
De préférence, le procédé est mis en œuvre en présence d’un catalyseur de la réaction entre le solvant et le soluté. L’invention concerne encore une unité de production d’énergie électrique comportant un dispositif selon l’invention pour produire un gaz et une pile à combustible adaptée à produire de l’énergie électrique par oxydation ou réduction du gaz, de préférence par réduction de di-hydrogène H2, l’unité de production d’énergie comportant un moyen d’alimentation de la pile à combustible en gaz, reliant la pile à combustible au dispositif.
Elle concerne enfin un appareil comportant une unité de production d’énergie selon l’invention, l’appareil étant choisi parmi un avion, un drone, un ordinateur portable, une tablette, un téléphone intelligent et une lampe. L’appareil peut comporter un moteur électrique alimenté dans au moins une configuration par l’unité de production d’énergie électrique selon l’invention. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et du dessin annexé dans lequel : - les figures 1 et 2 représentent schématiquement, en perspective, une cuve et un récipient vus en coupe, ainsi qu’un capot et l’arbre auquel il est fixé, vus tous les deux pleinement, d’une partie d’un dispositif de l’art antérieur dans des positions fermée et ouverte respectivement ; - les figures 3 et 4 représentent, en coupe selon un plan longitudinal, un exemple de dispositif selon l’invention dans des positions fermée et ouverte respectivement ; - les figures 5 à 6 représentent dans des positions fermée et ouverte respectivement, un exemple de réalisation d’un ensemble selon l’invention ; - la figure 7 représente en éclaté le bouchon et le récipient de l’ensemble présenté sur les figures 5 et 6 ; et - la figure 8 est un graphique représentant le débit de gaz généré en fonction du temps pour des dispositifs selon l’invention et selon l’art antérieur.
Dans le dessin annexé, les proportions réelles des divers éléments constitutifs ou leurs espacements n’ont pas été toujours été respectées dans un souci de clarté. Par ailleurs, certains éléments peuvent ne pas avoir été représentés en contact les uns avec les autres dans un souci de clarté, alors qu’ils le sont en pratique.
Les figures 1 et 2 ont été décrites en préambule de la description.
Les figures 3 et 4 illustrent un dispositif 70 selon l’invention disposé respectivement dans une configuration fermée et ouverte.
Le dispositif comporte une cuve 75 et un récipient 80 logé dans la cuve. Un solvant, non représenté, peut être contenu dans la cuve et un soluté, non représenté, apte à réagir avec le solvant peut être contenu dans le récipient. En position fermée, aucun solvant n’est contenu dans le récipient. La cuve se présente sous la forme d’une jupe 85 tubulaire et creuse. La cuve est fermée à son extrémité supérieure par un couvercle 90, dans lequel un trou traversant 95 est ménagé. La jupe est obturée à son extrémité inférieure par un fond 100 qui s’étend transversalement à l’axe de la jupe.
Une valve est logée, dans le trou traversant, assurant l’évacuation, hors du dispositif, du gaz généré dans le volume intérieur du dispositif.
Le récipient comporte un fond 110, s’étendant transversalement à un axe X, duquel une portion tubulaire 115 et creuse fait saillie le long de l’axe X. Dans l’exemple illustré sur les figures 3 et 4, l’axe X est rectiligne. Dans une variante, il peut être courbe. La portion tubulaire présente une section transverse à l’axe X dont les contours interne et externe sont fermés. La génération de la section transverse à l’axe X de la portion tubulaire, le long de l’axe X, forme la paroi latérale de la portion tubulaire. La portion tubulaire du récipient peut venir de matière avec le fond du récipient.
Le fond du récipient peut être différent du fond la cuve. Dans une variante, illustrée sur la figure 3, le fond du récipient définit fond de la cuve. Il peut être alors fixé à la jupe, par exemple par vissage, encliquetage ou soudage, et ferme l’extrémité inférieure de la jupe.
Dans une variante, le récipient et la cuve forment un ensemble monolithique.
Dans une autre variante, le récipient est intégralement disposé dans le volume intérieur de la cuve.
La portion tubulaire du récipient présente, à son extrémité supérieure, opposée au fond du récipient un orifice 120, par lequel l’accès de l’extérieur vers le volume intérieur du récipient est autorisé en position ouverte, comme cela est illustré sur la figure 4.
La section transverse à l’axe X de la paroi de la portion tubulaire du récipient peut présenter un contour externe et/ou interne de forme elliptique, ou oblongue, ou carrée, ou rectangulaire, ou triangulaire, ou de préférence circulaire.
La paroi latérale 125 de la portion tubulaire du récipient comporte une pluralité de fenêtres 130 qui la traversent dans son épaisseur, et qui s’étendent selon un axe Y. Par souci de concision, ces fenêtres sont dénommées fenêtres du récipient. Par exemple, au moins une, voire mieux toutes les fenêtres du récipient sont obtenues par perçage. L’axe de chaque fenêtre du récipient correspond alors à l’axe de perçage. De préférence, l’axe d’au moins une, voire de préférence de chaque fenêtre du récipient est perpendiculaire à l’axe X.
Les fenêtres du récipient peuvent consister en des évidements tronconiques, ou de préférence cylindrique. Le contour d’une fenêtre du récipient peut être de forme variée. Par contour d’une fenêtre, on considère le contour de la section transverse d’aire la plus faible de la fenêtre, lorsque la fenêtre est observée parallèlement à l’axe selon lequel elle s’étend.
Le contour d’une fenêtre du récipient peut s’étendre en bande, notamment obliquement ou mieux perpendiculairement à l’axe X. Comme cela est illustré sur la figure 7, il est de préférence circulaire.
Dans l’exemple des figures 3 et 4, les fenêtres du récipient sont espacées périodiquement unidirectionnellement le long d’une direction parallèle à l’axe X. Comme illustré sur la figure 5, les fenêtres du récipient peuvent être disposées périodiquement selon un motif bidimensionnel. Les deux directions Di, D2 selon lesquelles le motif est répété sont de préférence perpendiculaires, comme illustré sur la figure 7. De préférence, que le motif soit unidimensionnel ou bidimensionnel, la ou l’une respectivement des directions selon lesquelles le motif est répété est parallèle à l’axe X. En l’occurrence, sur la figure 7, la direction Di est parallèle à l’axe X.
Dans une variante où la portion tubulaire du récipient présente un contour dont au moins une partie, voire la totalité est de forme elliptique ou circulaire, les fenêtres du récipient peuvent être disposées régulièrement autour de Taxe X, le long de ladite partie de forme elliptique ou circulaire respectivement du contour.
En particulier, le rapport entre la somme des aires des fenêtres du récipient sur la surface latérale externe de la paroi de la portion tubulaire du récipient peut être supérieur à 30%, voire supérieure à 45%, et/ou inférieur à 60%. Par aire d’une fenêtre, on considère l’aire de la surface délimitée par le contour de la fenêtre.
Par ailleurs, l’écart Er selon une direction parallèle à l’axe X entre deux fenêtres du récipient de la pluralité de fenêtres disposées consécutivement le long de ladite direction est supérieur au diamètre <I>r de la fenêtre du récipient, mesurée selon ladite direction. Par « écart » entre deux fenêtres, on considère la plus courte distance, mesurée selon une direction, entre les contours des deux fenêtres. Par diamètre de la fenêtre, on considère la plus grande distance selon une direction entre les bords du contour de la fenêtre. A titre illustratif, sur la figure 7, l’écart Er entre deux fenêtres du récipient est de 5 mm et le diamètre d’une fenêtre <I>r du récipient est de 2 mm.
Par ailleurs, le récipient comporte un guide tubulaire 135 et creux qui fait saillie axiale du fond du récipient le long de l’axe X. Le guide tubulaire est disposé au sein du volume intérieur 140 du récipient. Il présente à chacune de ses deux extrémités une ouverture (142; 145). L’ouverture inférieure 145 se prolonge du guide tubulaire se prolonge par un trou 150 formé dans le fond du récipient.
Le dispositif comporte en outre un bouchon 160, monté mobile sur le récipient. Le bouchon comporte un arbre 163 d’axe X, logé dans le guide tubulaire du récipient. Dans l’exemple illustré sur les figures 3 à 6, le bouchon est monté mobile en translation seulement par rapport au guide. L’arbre et le guide tubulaire sont alors conformés de telle manière que seul un déplacement le long de l’axe X de l’arbre le long du guide soit possible. Dans une variante non représentée, le bouchon peut être mobile seulement en rotation autour de l’axe X par rapport au récipient. De préférence alors, les portions tubulaires des bouchons et parois sont cylindriques de révolution, et/ou les guide tubulaire et arbre sont cylindriques de révolution. Dans une autre variante, le bouchon peut être monté mobile sur le récipient en translation et/ou en rotation à la manière d’un mouvement de vissage. De préférence alors, le guide tubulaire est fileté et l’arbre est vissé dans le guide tubulaire.
Un capot 165, par exemple sous la forme d’une plaque, est fixé à une extrémité supérieure de l’arbre, et s’étend selon au moins une direction transverse à l’axe X. Le bouchon est adapté pour obturer, dans la position fermée, l’orifice 120 du récipient. Par exemple, lorsque la portion tubulaire du récipient présente une forme cylindrique de révolution, le capot peut présenter la forme d’un disque, dont le rayon est de préférence au moins égal au rayon interne de la portion tubulaire du récipient.
Le capot comporte une gorge annulaire ménagée dans la paroi latérale, dans laquelle est logée un joint torique 170 pour étanchéifier l’ensemble constitué par le récipient et le bouchon en position fermée.
Un bouton actionneur 180 est fixé à l’extrémité de l’arbre opposée à celle sur laquelle est fixé le capot. Dans la position fermée, le bouchon fait saillie de la face extérieure du fond du récipient. Le passage de la position fermée à la position ouverte s’effectue par actionnement du bouton actionneur. Dans les exemples illustrés aux figures 3 à 6, ledit passage est effectué par pression en direction du volume intérieur du récipient, selon l’axe X. La pression sur le bouton actionnaire entraîne alors la translation de l’arbre le long du guide tubulaire. En variante, lorsque le passage de la position fermée à la position ouverte s’effectue par rotation unique autour de l’axe X, l’actionnement du bouton actionneur s’effectue de préférence par rotation autour dudit axe X. Dans une autre variante, l’actionnement peut consister en un mouvement de vissage lorsque l’arbre est vissé dans le guide tubulaire.
Dans la position fermée, le bouton actionneur est logé, au moins partiellement comme cela est illustré, voire intégralement dans un évidement formé dans la face extérieur du fond du récipient. L’évidement définit une butée axiale selon l’axe X et peut comporter un moyen, non représenté, de blocage du bouton actionneur, par exemple une patte d’encliquetage apte à s’engager dans un relief correspondant formé dans le bouton actionneur.
Le bouchon comporte par ailleurs une portion tubulaire 185 et creuse coaxiale d’axe X avec la portion tubulaire du récipient. Dans une variante, les portions tubulaires du bouchon et du récipient peuvent s’étendre selon des axes différents, pourvu qu’ils restent parallèles. La portion tubulaire du bouchon est fixée à l’arbre par l’intermédiaire de pattes 190 de fixation disposées selon une direction transverse à l’axe X.
Dans les exemples des figures 3 à 6, la portion tubulaire du bouchon est disposée dans le volume interne de la portion tubulaire du récipient. Dans une variante non représentée, la portion tubulaire du récipient peut être disposée dans le volume interne de la portion tubulaire du bouchon.
La section transverse à Taxe X de la paroi de la portion tubulaire du bouchon peut présenter un contour externe et/ou interne de forme circulaire, ou elliptique, ou oblong.
La paroi latérale 198 de la portion tubulaire du bouchon comporte une pluralité de fenêtres 200 qui la traversent dans son épaisseur, et qui s’étendent selon un axe Z. Par souci de concision, ces fenêtres sont dénommées fenêtres du bouchon. Par exemple, au moins une, voire mieux toutes les fenêtres du bouchon sont obtenues par perçage de la paroi. L’axe de chaque fenêtre du bouchon correspond alors à l’axe de perçage. De préférence, l’axe d’au moins une, voire de préférence de chaque fenêtre du bouchon est perpendiculaire à l’axe X.
Les fenêtres du bouchon peuvent consister en des évidements tronconiques, ou de préférence cylindrique. Le contour d’une fenêtre du bouchon peut présenter un contour de forme variée.
Le contour d’une fenêtre du bouchon peut s’étendre en bande, notamment obliquement ou mieux perpendiculairement à l’axe X. Comme cela est illustré sur la figure 5, il est de préférence circulaire.
Dans l’exemple des figures 3 et 4, les fenêtres du bouchon sont espacées périodiquement unidirectionnellement le long d’une direction parallèle à l’axe X. Comme illustré sur la figure 7, les fenêtres du bouchon peuvent être disposées périodiquement selon un motif bidimensionnel. Les deux directions Df, D2’ selon lesquelles le motif est répété sont de préférence perpendiculaires, comme illustré sur la figure 7. De préférence, que le motif soit unidimensionnel ou bidimensionnel, la ou l’une respectivement des directions selon lesquelles le motif est répété est parallèle à l’axe X. Comme cela est illustré sur la figure 7, les directions Di et Df sont parallèles et les directions D2 et D2’ sont parallèles.
Dans une variante où la portion tubulaire de bouchon présente un contour dont au moins une partie, voire la totalité est de forme elliptique ou circulaire, les fenêtres du bouchon peuvent être disposées régulièrement autour de l’axe X, le long de ladite partie de forme elliptique ou circulaire respectivement du contour.
En particulier, le rapport entre la somme des aires des fenêtres du récipient sur la surface latérale externe de la paroi de la portion tubulaire du bouchon peut être supérieur à 30%, voire supérieure à 45% et/ou inférieur à 60%.
Par ailleurs, l’écart EB selon une direction parallèle à l’axe X entre deux fenêtres du bouchon consécutives de la pluralité de fenêtres disposées le long de ladite direction est supérieur au diamètre ΦΒ de la fenêtre du bouchon, mesurée selon ladite direction. A titre illustratif, l’écart EB entre deux fenêtres du bouchon est de 5 mm et le diamètre ΦΒ d’une fenêtre du bouchon est de 2 mm.
Par ailleurs, d’une manière préférée, comme cela est illustré sur la figure 7, les portions tubulaires du bouchon et du récipient sont de forme complémentaire. Notamment, dans l’exemple de la figure 3, la face externe de la paroi de la portion tubulaire du bouchon est entièrement au contact de la face interne de la paroi de la portion tubulaire du récipient. De cette façon, le guidage du bouchon sur le récipient s’effectue uniquement en translation selon l’axe X et/ou en rotation autour de l’axe X. Par ailleurs, comme cela apparaîtra plus clairement par la suite, l’étanchéité au solvant de l’ensemble formé par le récipient et le bouchon est améliorée.
De préférence, la portion tubulaire du bouchon et la portion tubulaire du récipient présentent chacune une forme cylindrique de révolution d’axe X. Le solvant est ainsi distribué de manière homogène dans le volume intérieur du récipient, notamment, lorsque les fenêtres du bouchon et les fenêtres du récipient sont disposées régulièrement autour de l’axe X.
Comme cela est illustré sur les figures 3 et 4, en position fermée l’écart EB selon la direction X entre deux fenêtres du bouchon disposées consécutivement selon la direction X est supérieur au diamètre Φρ. de la fenêtre du récipient disposée entre lesdites deux fenêtres du bouchon. La portion tubulaire du bouchon obture ainsi les fenêtres du récipient en position fermée.
Par ailleurs, en position fermée l’écart Er selon une direction parallèle à l’axe X entre deux fenêtres du récipient disposées consécutivement selon la direction parallèle à l’axe X est supérieur au diamètre ΦΒ de la fenêtre du bouchon disposée entre lesdites deux fenêtres du récipient. La portion tubulaire du récipient obture ainsi les fenêtres du bouchon en position fermée.
Comme illustré sur les figures 3 à 6, de préférence, toutes les fenêtres de la pluralité de fenêtres du récipient et toutes les fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon présentent un même contour et, de préférence, un même diamètre.
De préférence, le contour d’une fenêtre du bouchon est identique au contour de la fenêtre du bouchon à laquelle elle est superposée en position ouverte. En particulier, toutes les fenêtres du bouchon et fenêtres du récipient peuvent présenter le même contour, voire être de forme identique.
De préférence, la somme de l’écart selon la direction parallèle à l’axe X entre deux fenêtres du récipient disposées consécutivement selon la direction parallèle à l’axe X et du diamètre selon ladite direction de l’une des dites fenêtres du récipient est égale à la somme de l’écart selon ladite direction entre deux fenêtres du bouchon consécutives selon ladite direction et du diamètre mesuré selon ladite direction de l’une des dites fenêtres du bouchon.
Comme cela a été décrit précédemment, dans l’exemple illustré sur les figures 3 à 6, le bouchon est mobile en translation, de préférence en translation seulement, selon l’axe X entre les positions fermée et ouverte. De préférence, lorsque les fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon et de la pluralité de fenêtres du récipient présentent toutes une même ouverture et un même écart, le bouchon est déplacé entre les positions fermée et ouverte, selon l’axe X, d’une valeur supérieure au diamètre d’une fenêtre selon une direction parallèle à l’axe X et inférieure à la différence entre l’écart entre deux fenêtres consécutivement disposées selon la direction parallèle à l’axe X et le diamètre de la fenêtre. Par exemple, lorsque ledit écart est de 10 mm et le diamètre d’une fenêtre est de 2 mm, la valeur de déplacement est de 5 mm.
Comme cela est illustré sur la figure 4, en position ouverte, la distance Orc, mesurée selon l’axe X entre le capot et l’extrémité supérieure du récipient est inférieure ou égale à la valeur du déplacement du bouchon relativement au récipient entre les positions ouverte et fermée.
Dans le but de générer un gaz, un soluté peut être disposé dans le volume intérieur du récipient et un solvant réactif à l’égard du soluté peut être disposé dans le volume intérieur de la cuve. En position fermée, de préférence, le solvant est absent du récipient.
Dans la position fermée, le bouchon obture hermétiquement le récipient comme cela est observé sur les figures 3 et 5. En particulier, la paroi de la portion tubulaire du récipient obture les fenêtres du bouchon et la paroi de la portion tubulaire du bouchon obture les fenêtres du récipient. L’accès du soluté au solvant contenu dans la cuve est impossible et aucune réaction entre soluté et solvant ne peut avoir lieu.
Après déplacement du bouchon relativement au récipient de la position fermée à la position ouverte par actionnement du bouton actionneur, les fenêtres du bouchon et du récipient sont superposées l’une sur l’autre, comme observé sur les figures 4 et 6, autorisant l’accès du solvant au volume intérieur du récipient. Le solvant peut alors accéder au soluté par l’intermédiaire d’une part de l’ouverture latérale 200 située entre le capot et l’extrémité supérieure du récipient et s’étendant autour de l’axe X, et d’autre part au travers des fenêtres du bouchon et du récipient. La surface d’échange entre solvant et soluté est ainsi optimisée, facilitant l’initiation de la génération de gaz. Dans l’exemple de la figure 4, de manière préférée, la superposition entre les fenêtres du bouchon et les fenêtres du récipient est totale. En variante, elle peut être seulement partielle.
Le gaz résultant de la réaction entre solvant et soluté s’évacue hors du volume intérieur du récipient au travers des fenêtres du récipient 130 et des fenêtres du bouchon 200 et de l’ouverture latérale située entre le capot et l’extrémité supérieure du récipient dans la cuve et s’évacue par la valve 105 disposée dans l’orifice 95 du couvercle 90.
De préférence, le dispositif est adapté à la génération de dihydrogène par catalyse. A cette fin, le soluté comporte de l’hydrogène, de préférence sous la forme de NaBfL et le solvant est aqueux et comporte de préférence un agent antigel choisi parmi le chlorure de sodium NaCl, le chlorure de lithium LiCl, l’ethylène glycol, l’éthanol et leurs mélanges, afin d’empêcher la solidification du solvant à une température de 0°C à pression de 1 bar.
La figure 8 représente le débit normalisé de dihydrogène généré par un dispositif selon l’invention (étiquette 210) et par un dispositif de l’art antérieur tel qu’illustré sur les figures 1 et 2 (étiquette 215). Pour comparer l’effet des fenêtres du bouchon et du récipient, le volume intérieur de la cuve et le volume intérieur du récipient sont identiques dans les dispositifs selon l’invention et de l’art antérieur. De même, la même quantité de soluté est disposée dans le volume intérieur du récipient.
Pour cet exemple de mise en œuvre du procédé de génération de gaz, le soluté consiste en NaBEL et le solvant est une solution aqueuse comportant 25% en poids d’éthylène glycol comme antigel. La température initiale, avant que le bouchon du dispositif de soit déplacé de la position fermée dans la position ouverte, est de -10°C. L’instant t=0 s correspond à l’instant où le bouchon est déplacé de la position fermée dans la position ouverte.
Il est observé d’une part que le débit maximal est atteint après 5 secondes de fonctionnement avec le dispositif selon l’invention. Au contraire, avec le dispositif de l’art antérieur, le débit maximal n’est pas atteint à t=200 secondes, comme cela est illustré plus distinctement sur l’agrandissement 220 de la figure 8. Au contraire, la réaction de génération de dihydrogène s’arrête au bout de 250 secondes, et il est nécessaire de secouer manuellement le dispositif de manière à mélanger le dispositif pour que la génération d’hydrogène redémarre au bout de 300 secondes.
Le dispositif selon l’invention est donc particulièrement fiable, notamment aux températures négatives, en ce sens qu’il permet de générer sans délai une production constante de dihydrogène, et sans risque d’arrêt brutal, contrairement au dispositif de l’art antérieur.
Il est ainsi parfaitement adapté pour former avec une pile à combustible pour produire de l’énergie électrique à partir de gaz, notamment de dihydrogène une unité de production d’énergie électrique.
En particulier, une telle unité de production électrique peut être disposée dans un appareil pour alimenter électriquement l’appareil. Elle est particulièrement adaptée pour des appareils destinés à être utilisés à basse température, par exemple inférieure à 0°C.
Par exemple, l’appareil est un drone ou un avion, apte à atteindre une altitude où la température de l’atmosphère est inférieure à 0°C, voire inférieure à -10°C, voire même inférieure à -30°C.
En variante, l’appareil peut être un téléphone intelligent, ou un ordinateur portable ou une tablette destiné à être utilisé dans des environnements où la température peut être négative, par exemple en haute montagne ou lors d’une expédition polaire, ou dans un hangar frigorifique. L’invention n’est bien évidemment pas limitée aux modes de réalisations décrits dans la présente demande.
Par exemple, le bouchon est mobile en rotation seulement par rapport au récipient, autour de l’axe X. Cette configuration permet d’éviter que le dispositif ne soit ramené de la position ouverte vers la position fermée dans le cas d’une surpression de gaz dans le volume intérieur du récipient lors de la génération de gaz. En particulier, alors, l’ensemble selon l’invention peut être tel que l’accès au volume intérieur du récipient est autorisé uniquement par les fenêtres du bouchon et du récipient superposées en position ouverte.
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (70) comportant une cuve (75), un récipient (80) au moins partiellement logé dans la cuve et un bouchon (160), chacun des récipient et bouchon comportant une portion tubulaire (115;185), de préférence cylindrique, et creuse ayant une paroi latérale (125;198) comportant une fenêtre (130 ; 200) traversante dans l’épaisseur de la paroi latérale, dite fenêtre du récipient et fenêtre du bouchon respectivement, la portion tubulaire du récipient recevant la portion tubulaire du bouchon pour la guider en translation et/ou en rotation entre une position ouverte, où la fenêtre du récipient (130) et la fenêtre du bouchon (200) sont superposées au moins partiellement de sorte à définir un accès au volume intérieur du récipient au travers des fenêtres du bouchon et du récipient, et une position fermée où la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon obture la fenêtre du récipient et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient obture la fenêtre du bouchon.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la portion tubulaire du récipient et/ou la portion tubulaire du bouchon sont cylindriques de révolution.
- 3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel les sections transverses des portions tubulaires du bouchon et du récipient sont complémentaires.
- 4. Dispositif selon quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bouchon comporte un capot (165), s’étendant de préférence transversalement à l’axe d’extension de la portion tubulaire du récipient et/ou à l’axe d’extension de la portion tubulaire du bouchon, et obturant en position fermée une extrémité de la portion tubulaire du récipient.
- 5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le bouchon comporte un arbre (163) sur lequel sont fixés le capot et la portion tubulaire du récipient.
- 6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel dans la position ouverte, le capot et la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient sont disposés à distance l’un de l’autre, et définissent une ouverture latérale (Ocr) de l’ensemble constitué par le récipient et le bouchon, autour de l’axe d’extension de la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient.
- 7. Dispositif selon quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le capot et la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon sont situées à distance l’un de l’autre.
- 8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient comportent une pluralité de fenêtres traversantes, de préférence disposées selon un motif répété régulièrement selon au moins une direction, voire selon deux directions orthogonales.
- 9. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les fenêtres de la pluralité de fenêtres du récipient et/ou les fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon sont réparties régulièrement autour de l’axe X.
- 10. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel dans la position ouverte, chaque fenêtre de la pluralité de fenêtres du bouchon est superposée au moins partiellement à une fenêtre de la pluralité de fenêtres du récipient, et/ou chaque fenêtre de la pluralité de fenêtres du récipient est superposée au moins partiellement à une fenêtre de la pluralité de fenêtres du bouchon.
- 11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 8 et 9, dans lequel dans la position fermée, la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient obture toutes les fenêtres de la pluralité de fenêtres du bouchon et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du bouchon obture toutes les fenêtres de pluralité de fenêtres du récipient.
- 12. Utilisation du dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes pouf générer un gaz, de préférence du di-hydrogène Hz, et de préférence par catalyse, par mise en contact d’un soluté comportant de l’hydrogène, de préférence sous la forme de NaBH<», et contenu dans le récipient du dispositif avec un solvant réactif à l’égard du soluté, et de préférence aqueux, et contenu dans la cuve.
- 13. Ensemble comportant un récipient, un bouchon et un soluté disposé dans le volume intérieur du récipient et apte à générer un gaz, de préférence du di-hydrogène Hz, par mise en contact avec un solvant réactif à l’égard du soluté, chacun des récipient et bouchon comportant une portion tubulaire et creuse ayant une paroi latérale comportant une fenêtre traversante dans l’épaisseur de la paroi latérale, dite fenêtre du récipient et fenêtre du bouchon respectivement, Le récipient ayant un volume intérieur comportant un soluté pour générer un gaz, de préférence du di-hydrogène H2, par mise en contact avec un solvant réactif à l’égard du soluté, et de préférence par catalyse, la portion tubulaire du récipient recevant la portion tubulaire du bouchon pour la guider en translation et/ou en rotation entre une position ouverte, où la fenêtre du récipient et la fenêtre du bouchon sont superposées au moins partiellement de sorte à définir un accès au volume intérieur au travers des fenêtres du bouchon et du récipient, et une position fermée où la paroi latérale delà portion tubulaire du bouchon obture la fenêtre du récipient et/ou la paroi latérale de la portion tubulaire du récipient obture la fenêtre du bouchon.
- 14. Procédé de génération d’un gaz, de préférence du di-hydrogène H2, par contact d’un soluté contenu dans le volume intérieur du récipient d’un ensemble selon la revendication précédente, avec un solvant réactif à regard dudit soluté, et de préférence par catalyse, le procédé comportant une étape de déplacement du bouchon dudit ensemble relativement au récipient, de la position fermée dans la position ouverte, de sorte à autoriser le contact entre le solvant et le soluté.
- 15. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le soluté comporte de l’hydrogène, de préférence sous la forme de NaBFL, et/ou le solvant est aqueux et comporte optionnellement un agent antigel, de préférence choisi parmi le chlorure de sodium NaCl, le chlorure de lithium LiCl, l’éthylène glycol, l’éthanol et leurs mélanges.
- 16. Unité de production d’énergie électrique comportant un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 pour produire un gaz et une pile à combustible adaptée à produire de l’énergie électrique par oxydation ou réduction du gaz, de préférence par réduction de di-hydrogène Ή2, l’unité de production d’énergie comportant un moyen d’alimentation de la pile à combustible en gaz, reliant la pile à combustible au dispositif.
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2016
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