FR3063330A1 - Systeme de stockage et de fourniture d'hydrogene - Google Patents

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Abstract

Système de stockage et de fourniture d'hydrogène à une unité d'utilisation d'hydrogène (130), comprenant : - un premier réservoir (110) de stockage d'hydrogène comprenant un premier matériau (111) de stockage métastable d'hydrogène par sorption, et - un deuxième réservoir (120) de stockage d'hydrogène comprenant deuxième matériau (121) de stockage réversible d'hydrogène par sorption, une sortie (1101) d'hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l'unité d'utilisation d'hydrogène, - une sortie (1201) d'hydrogène du deuxième réservoir vers l'unité d'utilisation d'hydrogène, de sorte à permettre au premier réservoir de fournir un premier flux d'hydrogène à l'unité d'utilisation, et au deuxième réservoir de fournir un deuxième flux d'hydrogène à l'unité d'utilisation, le deuxième flux venant compléter et/ou remplacer le premier flux

Description

063 330
51483 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
COURBEVOIE © Int Cl8 : F17 C 11/00 (2017.01), C 01 B 3/00, H 01 M 8/04, 8/ 06, B 01 D 53/92, F 01 N 3/08
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 24.02.17. (© Demandeur(s) : AAQIUS & AAQIUS SA Société ano-
(© Priorité : nyme— CH.
@ Inventeur(s) : LEVY MICHAEL FRANCIS, OUBRA-
HAM JORN, POHLMANN CARSTEN et DEMENTHON
(43) Date de mise à la disposition du public de la JEAN-BAPTISTE.
demande : 31.08.18 Bulletin 18/35.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : AAQIUS & AAQIUS SA Société ano-
apparentés : nyme.
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : REGIMBEAU.
P4) SYSTEME DE STOCKAGE ET DE FOURNITURE D'HYDROGENE.
FR 3 063 330 - A1
Système de stockage et de fourniture d'hydrogène à une unité d'utilisation d'hydrogène (130), comprenant:
- un premier réservoir (110) de stockage d'hydrogène comprenant un premier matériau (111) de stockage métastable d'hydrogène par sorption, et
- un deuxième réservoir (120) de stockage d'hydrogène comprenant deuxième matériau (121) de stockage réversible d'hydrogène par sorption, une sortie (1101) d'hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l'unité d'utilisation d'hydrogène,
- une sortie (1201) d'hydrogène du deuxième réservoir vers l'unité d'utilisation d'hydrogène, de sorte à permettre au premier réservoir de fournir un premier flux d'hydrogène à l'unité d'utilisation, et au deuxième réservoir de fournir un deuxième flux d'hydrogène à l'unité d'utilisation, le deuxième flux venant compléter et/ou remplacer le premier flux .100
Figure FR3063330A1_D0001
Figure FR3063330A1_D0002
ί
Domaine de l’invention
L’invention concerne un système de stockage et de fourniture d’hydrogène. L’invention concerne également un procédé associé.
Etat de l’art
Il existe des systèmes de stockage et de fourniture d’hydrogène. Ces systèmes peuvent comprendre au moins un matériau solide permettant de stocker l’hydrogène. Il peut s’agir d’un matériau métastable. Ce type de matériau permet de stocker des quantités importantes d’hydrogène. Cependant ce type de matériau nécessite d’être chauffé lorsqu’il est utilisé pour fournir un débit significatif. Par ailleurs, même lors de son stockage, le matériau métastable libère toujours de petites quantités d’hydrogène dans le temps.
Ces systèmes doivent obéir à de multiples contraintes, liées à l’utilisation à laquelle ils sont destinés, par exemple une utilisation dans un véhicule à moteur, par exemple une pile à combustible.
Une capacité de stockage et un débit suffisants pour assurer l’utilisation envisagée sont requis. Cependant, en cas de démarrage, ce débit ne peut être obtenu avec les systèmes classiques et nécessite la présence d’une batterie électrique. Par ailleurs, vis-à-vis des cas d’une augmentation rapide et importante de la demande en hydrogène, il peut être nécessaire d’augmenter brutalement la température du matériau, ce qui peut être difficile à obtenir et provoquer une surproduction d’hydrogène.
Résumé de l’invention
Un but de l’invention est de fournir un système permettant de résoudre au moins l’un des inconvénients ci-dessus. Un but de l’invention est en particulier de fournir un système qui puisse être à la fois sûr et fonctionnel.
À cet effet, il est prévu un système de stockage et de fourniture d’hydrogène à une unité d’utilisation d’hydrogène, comprenant :
un premier réservoir de stockage d’hydrogène comprenant un premier matériau de stockage métastable d’hydrogène par sorption, et un deuxième réservoir de stockage d’hydrogène comprenant deuxième matériau de stockage réversible d’hydrogène par sorption, une sortie d’hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène, une sortie d’hydrogène du deuxième réservoir vers l’unité d’utilisation d’hydrogène, de sorte à permettre au premier réservoir de fournir un premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation, et au deuxième réservoir de fournir un deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation, le deuxième flux venant compléter et/ou remplacer le premier flux.
Ces caractéristiques sont avantageusement complétées par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
- le système est configuré de sorte à permettre au premier réservoir de fournir le premier flux au deuxième réservoir afin de recharger le deuxième réservoir en hydrogène,
- le système est configuré de sorte que dans une position de fonctionnement au moins, le premier réservoir, le deuxième réservoir et l’unité d’utilisation d’hydrogène sont maintenus en communication fluidique, et où l’évolution de la quantité d’hydrogène stocké par le deuxième matériau est commandée passivement en fonction de la demande en hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène
- le deuxième matériau est adapté pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique, de préférence de type LaNis, FeTi, TiCr, TiV, TiZr et/ou TiMn2,
- le premier matériau est adapté pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique, par exemple de l’alane, par exemple au moins une phase d’alane, par exemple de l’alane alpha, par exemple de l’alane alpha prime, et/ou du borazane et/ou du 1,2di-amineborane, et/ou de l’hydrure de lithium et/ou de l’hydrure d’aluminium et de lithium,
- le deuxième réservoir est par exemple configuré pour fournir, à température ambiante, le deuxième flux d’hydrogène de sorte à permettre le fonctionnement de l’unité d’utilisation,
- la sortie d’hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène est munie d’une valve antiretour,
- l’unité d’utilisation d’hydrogène comprend une pile à combustible et/ou un système de traitement de gaz d’échappement et/ou un moteur à hydrogène,
- pour chaque deuxième réservoir, le système comprend une sortie d’hydrogène du deuxième réservoir vers l’unité d’utilisation d’hydrogène et une entrée d’hydrogène du deuxième réservoir, l’entrée étant au moins partiellement distincte de la sortie,
- des moyens de commande (170) configurés pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit ci-après.
L’invention concerne en outre un procédé de fourniture d’hydrogène à une unité de consommation d’hydrogène, le procédé étant mis en oeuvre par le système selon l’invention.
Ces caractéristiques sont avantageusement complétées par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
- montée en température du premier matériau jusqu’à atteindre une température de fonctionnement,
- avant et/ou durant la montée en température, fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation à la place du premier flux,
- une fois la température de fonctionnement atteinte par le premier matériau, fourniture par le premier réservoir du premier flux d’hydrogène, et de préférence arrêt de la fourniture du deuxième flux,
- fourniture par le premier réservoir du premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation,
- fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation en complément du premier flux,
- rechargement en hydrogène du deuxième réservoir par le premier réservoir,
- à l’issue d’au moins une étape de fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène, le deuxième réservoir présente un chargement suffisant pour mettre en oeuvre une nouvelle étape de fourniture du deuxième flux d’hydrogène.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description ci-après d’un mode de réalisation. Aux dessins annexés :
- la figure 1 représente un exemple de système selon un exemple de mode de réalisation de l’invention,
- la figure 2 représente un exemple de comportement du système lors de la mise en œuvre d’un exemple de procédé selon un exemple de mode de réalisation de l’invention, et,
- la figure 3 représente un exemple de différences de comportement entre un matériau de stockage réversible et un matériau de stockage métastable.
Description détaillée de l’invention
Système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène
Présentation générale
En référence à la figure 1, il est décrit un système 100 de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène.
Le système 100 est par exemple un système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène, par exemple à au moins une unité d’utilisation d’hydrogène 130. Le système 100 est par exemple un système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène pour un dispositif.
Le système 100 est par exemple un système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène pour un véhicule. Le véhicule est par exemple un véhicule à moteur. Le véhicule à moteur est par exemple un véhicule à moteur électrique, par exemple alimenté par une pile à combustible. Le véhicule à moteur est par exemple un véhicule à un moteur thermique.
Le système 100 est par exemple un système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène pour un dispositif stationnaire. Le dispositif stationnaire est par exemple une unité de fourniture d’électricité, par exemple un groupe électrogène, par exemple une unité de fourniture d’électricité de secours et/ou d’urgence, par exemple une unité d’éclairage, par exemple d’éclairage d’une construction. L’unité de fourniture d’électricité est par exemple portable.
Le système 100 comprend par exemple au moins un premier réservoir 110 de stockage d’hydrogène, par exemple une pluralité de premiers réservoirs 110. Le premier réservoir 110 comprend par exemple un premier matériau 111 de stockage d’hydrogène.
Sauf mention contraire, les termes premier, deuxième et autres ordinaux sont utilisés simplement pour lister des éléments et ne préjugent pas d’un ordre entre ces éléments.
Le premier matériau 111 peut être un matériau solide ou sous forme de gel. Le premier matériau 111 peut être un matériau de stockage par adsorption et/ou absorption. Le premier matériau 111 peut être un matériau de stockage par hydruration et/ou déshydruration.
Le premier matériau 111 est un matériau de stockage métastable d’hydrogène, par exemple par sorption.
Par métastable, on entend un matériau qui, dans des domaines usuels de pression (c’est-à-dire moins de 200 bars), sera toujours en régime de désorption d’hydrogène.
La figure 3 illustre ainsi la différence entre un matériau métastable, par exemple de l’alane, et un matériau réversible (non métastable), par exemple de type TiMn2. Sur cette figure sont représentées des courbes d’équilibre d’absorption ou d’adsorption ou de désorption c’est-à-dire des courbes représentant la pression d’équilibre d’absorption, d’adsorption ou de désorption, en l’espèce le logarithme népérien de cette pression, en fonction de la concentration en hydrogène au sein du matériau, par exemple exprimée en pourcentage massique, par exemple à une température donnée, par exemple à 80°C. Au-dessus de la courbe, le matériau est en zone de charge et capte donc de l’hydrogène. Au-dessous de la courbe, le matériau est en zone de décharge et libère donc de l’hydrogène. II est à noter que cette figure est schématique et qu’en réalité, les courbes d’absorption ou d’adsorption et les courbes de désorption ne sont pas nécessairement confondues mais gardent un profil et des ordres de grandeurs similaires.
La courbe d’équilibre du matériau de stockage réversible dépend typiquement de la température : plus la température est élevée, plus la pression d’équilibre est élevée et plus la zone de décharge s’agrandit. La courbe présente une première section de pressions basses croissante, une deuxième section de pressions moyennes sensiblement stable ou plus faiblement croissante, et une troisième section de pressions hautes à nouveau croissante. La deuxième section est typiquement bien inférieure à 200 bars.
La courbe d’équilibre du matériau de stockage métastable présente une première section de pressions basses croissante, une deuxième section de pressions moyennes sensiblement stable ou plus faiblement croissante, et une troisième section de pressions hautes à nouveau croissante. La deuxième section est typiquement bien supérieure à celle d’un matériau de stockage réversible, par exemple bien supérieure à 200 bars, par exemple de l’ordre de plusieurs milliers de bars. Ainsi dans des conditions de fonctionnement ou usuelles, le matériau de stockage métastable est typiquement toujours en train de désorber de l’hydrogène et non d’en capter.
Le système 100 comprend par exemple au moins un deuxième réservoir 120 de stockage d’hydrogène. Le deuxième réservoir 120 comprend par exemple un deuxième matériau 121 de stockage d’hydrogène. Le deuxième matériau 121 est par exemple un matériau de stockage réversible d’hydrogène, par exemple par sorption.
Par sorption, on entend le processus par lequel une substance est adsorbée ou absorbée sur ou dans une autre substance. Par absorption, on entend la capacité d’un matériau à retenir des molécules dans son volume. Par adsorption, on entend la capacité d'un matériau à retenir des molécules à sa surface.
Le deuxième matériau 121 peut être un matériau solide ou sous forme de gel. Le deuxième matériau 121 peut être un matériau de stockage par adsorption et/ou absorption. Le deuxième matériau 121 peut être un matériau de stockage par hydruration et/ou déshydruration.
Par réversible, on entend qu’un matériau initialement chargé et qui a été au moins partiellement déchargé peut-être au moins partiellement rechargé dans le milieu dans lequel est placé le matériau, par exemple un milieu constitué de dihydrogène gazeux.
On peut par convention définir le rechargement partiel comme étant un rechargement à une pression inférieure ou égale à 200 bars, dans une plage de température adaptée pour le rechargement du matériau, par exemple à une température optimale pour le rechargement du matériau à la pression considérée, par exemple de sorte à atteindre un taux de charge donné, par exemple 50%, par exemple de sorte à augmenter le taux de charge d’un pourcentage donné par exemple d’au moins 10%.
Le système comprend par exemple une sortie 1101 d’hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène, le système comprend par exemple une sortie 1201 d’hydrogène du deuxième réservoir vers l’unité d’utilisation d’hydrogène, par exemple de sorte à permettre au premier réservoir de fournir un premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation, et au deuxième réservoir de fournir un deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation, le deuxième flux venant compléter et/ou remplacer le premier flux.
Par exemple, le système est configuré et/ou le premier réservoir et le deuxième réservoir sont agencés et/ou le premier matériau et le deuxième matériau sont agencés de sorte à permettre, par exemple dans une première position de fonctionnement, au premier réservoir 110 de fournir le premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation 130, par exemple lorsque le système est en fonctionnement.
Par exemple, le système est configuré et/ou le premier réservoir et le deuxième réservoir sont agencés et/ou le premier matériau et le deuxième matériau sont agencés de sorte à permettre, par exemple dans la première position de fonctionnement, au deuxième réservoir 120 de fournir le deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation 130, le deuxième flux venant par exemple compléter et/ou remplacer le premier flux, par exemple lorsque le système est en fonctionnement.
II est ainsi possible de réaliser un système sécurisé et compact avec le premier réservoir, qui peut vérifier des critères de limites de pression et avoir une grande capacité de stockage d’hydrogène tout en étant compact en utilisant un matériau de stockage métastable, tout en présentant avec le deuxième réservoir une unité plus réactive qui vient résoudre les problèmes associés à l’utilisation d’un matériau de stockage métastable.
Cette unité peut par exemple permettre le démarrage du système pour arriver à une température suffisante pour le premier réservoir. En particulier, le deuxième réservoir 120 est par exemple adapté pour fournir le deuxième flux d’hydrogène de sorte à permettre le fonctionnement de l’unité d’utilisation, par exemple en complément du premier flux d’hydrogène, par exemple en l’absence du premier flux d’hydrogène, par exemple à température ambiante, par exemple à une température ambiante inférieure ou égale à 15°C, par exemple inférieure ou égale à 10°C, par exemple inférieure ou égale à 0°C, par exemple inférieure ou égale à -10°C, par exemple inférieure ou égale à -20°C, par exemple de sorte à permettre le démarrage et/ou le fonctionnement de l’unité d’utilisation, par exemple jusqu’à ce que le premier réservoir 110 soit en mesure de fournir un premier flux suffisant pour faire fonctionner à lui seul l’unité d’utilisation d’hydrogène. II est ainsi possible de démarrer rapidement le système à toutes les températures envisageables pour l’application choisie, par exemple malgré des températures basses, par exemple ne convenant pas au premier réservoir, par exemple tout en chauffant le premier réservoir.
ίο
Il est ainsi possible de mettre en oeuvre un système rapidement efficace au démarrage tout en utilisant comme matériau de stockage, par exemple en tant que stockage principal, un matériau nécessitant des températures de fonctionnement élevées, par exemple supérieures ou égales à 90°C, tel qu’un matériau formant de l’alane.
Alternativement en complément, une telle unité permet de fournir rapidement un surplus d’hydrogène lorsque la demande augmente brusquement, par exemple lorsque l’unité d’utilisation d’hydrogène est fortement sollicitée ou lors d’une purge. En particulier, le dispositif est configuré pour que, en particulier le premier matériau et le deuxième matériau sont par exemple adaptés pour que, la diminution de pression liée à une demande en hydrogène du premier réservoir entraîne la production d’hydrogène par le deuxième réservoir.
II est ainsi possible d’obtenir un système fonctionnant de manière efficace à des pressions plus basses, ce qui permet de diminuer l’épaisseur des parois du réservoir et d’améliorer sa densité volumique et/ou sa densité gravimétrique de stockage.
En particulier, il est ainsi possible d’obtenir une pression d’équilibre suffisante dans le deuxième réservoir ce qui assure fourniture d’hydrogène à une pression élevée et/ou un débit élevé et/ou une forte disponibilité d’hydrogène au sein du deuxième matériau.
Alternativement ou en complément, une telle unité permet de fournir un flux d’hydrogène lors de la traversée d’une zone froide ou en cas de faiblesse du chauffage du premier réservoir qui entraîne un refroidissement du premier matériau et donc une diminution au moins temporaire de la production d’hydrogène par le premier réservoir.
II est également ainsi possible de se passer de dispositif de préchauffage du premier réservoir, ou de limiter les dimensions du dispositif de préchauffage, ou de limiter son utilisation. Ceci est particulièrement avantageux car des batteries électriques qui permettraient de fonctionner à des températures basses peuvent occuper un espace important et/ou avoir une masse importante pour chauffer un matériau de stockage métastable. Ceci permet également de simplifier le système car les contraintes liées au préchauffage sont moindres, en particulier pour le premier réservoir qui contient un matériau de stockage métastable, notamment en ce qu’il n’est plus nécessaire pour le chauffage de devoir permettre une surproduction brusque par un même réservoir, et ce d’autant plus vis-à-vis de cas où le chauffage et le préchauffage du premier réservoir sont dans de natures différentes. Ceci permet encore d’avoir rapidement, voire immédiatement, une puissance importante contrairement aux puissances limitées durant le préchauffage. Ceci permet encore de limiter les pertes d’énergies liées au chauffage électrique, surtout à basses températures. Ceci permet encore de simplifier la commande du système.
II est ainsi possible d’obtenir un système efficace et réactif. Un tel système est particulièrement avantageux par rapport à un réservoir de taille importante qui présente une efficacité moindre, une inertie élevée et donc une réactivité faible en cas de demande brusque ainsi qu’une réactivité faible pour revenir à un état de production moindre d’hydrogène. De par son efficacité, un tel système peut entraîner une consommation d’énergie, par exemple de carburant, moindre.
II est également possible de se passer de valve de libération de surpression dans le premier réservoir, qui est soumis à des pressions faibles, ou de diminuer les fuites associées à la valve. II est également possible de se passer de valve ou soupape de surpression dans le deuxième réservoir, qui est de taille plus modeste, peut être conçu avec une résistance accrue, ou de diminuer les fuites associées à la valve. II est ainsi possible de diminuer les pertes d’hydrogènes associées à de telles valves et/ou les risques pour la sécurité associés lors de la libération de l’hydrogène, par exemple si un élément issu du réservoir bloque la valve et/ou de limiter cette procédure à une situation d’urgence.
Il est ainsi possible de ne pas être soumis à des limitations de température minimale et/ou maximale pour le système sans que ceci n’entraîne des problèmes de fonctionnement ou de sécurité.
Il est également possible de modifier la conception de réservoir par rapport à des réservoirs très stables dimensionnés pour être très résistants aux pressions élevées. Ceci permet alors d’augmenter la capacité de stockage volumétrique et/ou gravimétrique, et/ou l’efficacité et le transfert de chaleur car il y a moins de matériau à chauffer, et/ou une réduction du poids du réservoir et/ou des autres éléments associés au réservoir tels que des moyens de connexion qui n’ont plus à présenter une résistance aux pressions élevés.
Le système 100 est par exemple configuré de manière à permettre de recharger le deuxième réservoir 120 à l’aide du premier réservoir 110, lorsque le système est en fonctionnement. Le système est par exemple configuré de sorte à permettre, par exemple dans une deuxième position de fonctionnement, au premier réservoir 110 de fournir le premier flux au deuxième réservoir 120 afin de recharger le deuxième réservoir 120 en hydrogène. Ceci permet par exemple de faire fonctionner le système jusqu’à l’arrêt complet sans perte ni risque associé à un surplus de production d’hydrogène puisque l’hydrogène produit jusqu’à la fin peut être capté par le deuxième réservoir. Le système est par exemple configuré de sorte que le deuxième réservoir peut absorber tout l’hydrogène produit par le premier réservoir au cours de l’arrêt.
Le système est donc plus sûr en ce qu’il nécessite un contrôle moindre, que ce soit par des moyens automatiques ou par un opérateur en fonctionnement. Il ne nécessite pas non plus d’évacuation d’hydrogène produit dans des conditions où il n’est pas utilisé par l’unité d’utilisation d’hydrogène, par exemple lors de l’arrêt.
II est ainsi possible alternativement d’utiliser le deuxième réservoir 120 lorsque le premier réservoir 110 n’est pas en mesure ou pas suffisant d’assurer la demande en hydrogène, puis de recharger le deuxième réservoir 120 lors de phases stationnaires ou plus calme, en prévision d’une nouvelle utilisation du deuxième réservoir 120.
Le deuxième réservoir 120 est par exemple configuré de sorte à fournir le deuxième flux d’hydrogène et/ou à être rechargé de manière passive en fonction de la pression au sein du deuxième réservoir et/ou la pression du système. Le deuxième réservoir 120 est par exemple configuré de sorte à fournir le deuxième flux d’hydrogène et/ou à être rechargé de manière passive en fonction de la différence de pression entre d’une part la pression au sein du deuxième réservoir et/ou la pression du système, et d’autre part la pression d’équilibre du deuxième matériau, par exemple la pression d’équilibre de désorption et/ou de sorption, par exemple en fonction de la température, par exemple en fonction du taux de charge. Le deuxième réservoir 120 forme par exemple une unité de compensation du premier réservoir 110 par rapport à la demande en hydrogène.
Par pression d’équilibre de désorption d’un matériau à une température donnée et à un taux de charge donné, on entend la pression minimum de gaz exercée sur le matériau pour laquelle il n'y a pas de libération d’hydrogène. A une pression infinitésimalement inferieure, de l’hydrogène est libéré.
Par pression d’équilibre de d’absorption ou d’adsorption d’un matériau à une température donnée et à un taux de charge donné, on entend la pression maximum de gaz exercée sur le matériau pour laquelle il n'y a pas d’absorption ou adsorption d’hydrogène. A une pression infinitésimalement supérieure, de l’hydrogène est absorbé ou adsorbé.
Le taux de charge est par exemple exprimé en pourcentage.
Le taux de charge peut être défini comme le ratio de la masse d'hydrogène introduite dans le système sur la masse maximum d'hydrogène que le système peut contenir, à la température donnée.
On peut, par convention, définir que la masse maximum, et donc le taux de charge, est calculé à une pression de référence, par exemple 200 bars.
Unité d’utilisation d’hydrogène
Le système 100 comprend par exemple au moins une unité d’utilisation d’hydrogène 130, par exemple une pluralité d’unités d’utilisation d’hydrogène.
L’au moins une unité d’utilisation d’hydrogène 130 est ou comprend par exemple une unité de consommation d’hydrogène.
L’au moins une unité d’utilisation d’hydrogène 130 est ou comprend par exemple un système de traitement des gaz issus d’un moteur, par exemple au niveau d’une ligne d’échappement.
L’au moins une unité d’utilisation d’hydrogène 130 est ou comprend par exemple une pile à combustible, par exemple une pile à combustible à membrane d’échange de protons.
L’au moins une unité d’utilisation d’hydrogène 130 peut comprendre la pile à combustible et/ou un moteur électrique adapté pour être alimenté par la pile à combustible. L’au moins une unité d’utilisation d’hydrogène est ou comprend par exemple un moteur à hydrogène, par exemple un moteur thermique adapté pour être alimenté en hydrogène, par exemple un moteur à explosion et/ou un moteur mixte.
Le système est par exemple configuré de manière à ce que le premier réservoir 110 et/ou le deuxième réservoir 120 puisse alimenter l’unité d’utilisation d’hydrogène en hydrogène. L’unité d’utilisation d’hydrogène a par exemple une pression d’entrée supérieure ou égale à 1,5 bars, par exemple à 2,5 bars, par exemple à 5 bars, par exemple à 10 bars.
Connexions fluidiques
Le premier réservoir 110 et/ou le deuxième réservoir 120 et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont par exemple connectés fluidiquement, par exemple comme illustré figure 1.
Par « connexion fluidique entre deux éléments » on entend tous moyens de communication fluidique adaptés pour mettre en communication fluidique les deux éléments. Les moyens de communication fluidique peuvent par exemple comprendre une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs valves.
Par exemple, le premier réservoir 110 et le deuxième réservoir 120 sont connectés fluidiquement, par exemple de sorte que la connexion fluidique peut être bloquée de manière sélective. Par exemple, le deuxième réservoir 120 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont connectés fluidiquement, par exemple de sorte que la connexion fluidique peut être bloquées de manière sélective.
Le deuxième réservoir 120 est par exemple disposé entre le premier réservoir 110 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130, le premier réservoir 110 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 étant connectés fluidiquement via le deuxième réservoir 120.
Le système 100 comprend par exemple la sortie 1101 d’hydrogène du premier réservoir 110 vers le deuxième réservoir 120 et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130, par exemple vers l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 via le deuxième réservoir 120. La sortie 1101 est par exemple pourvue de moyens de blocage 1102 de sortie, qui comprennent par exemple une vanne, par exemple une électrovanne, sont par exemple mobiles au moins entre une position ouverte et une position fermée. Dans la position ouverte, la sortie 1101 permet l’écoulement d’hydrogène depuis le premier réservoir 110. Dans la position fermée, la sortie 1101 ne permet pas l’écoulement d’hydrogène depuis le premier réservoir 110. Alternativement la sortie 1101 est par exemple dépourvue de moyens de blocage. La sortie 1101 comprend par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois. La sortie 1101 peut être munie d’une valve anti-retour, par exemple pour éviter tout retour d’hydrogène depuis le deuxième réservoir 120 et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. La sortie 1101 forme une connexion fluidique entre le premier réservoir 110 et le deuxième réservoir 120, par exemple une connexion fluidique directe, par exemple de sorte lorsque les moyens de blocage 1101 sont en position ouverte ou lorsque la sortie 1101 est dépourvue de moyens de blocage, la pression au sein du premier réservoir 110 est sensiblement égale à la pression au sein du deuxième réservoir 120.
Le système 100 comprend par exemple une sortie 1201 d’hydrogène du deuxième réservoir 120 vers l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. La sortie 1201 forme par exemple une entrée d’hydrogène du deuxième réservoir 120 depuis le premier réservoir 110. C’est alors par exemple la pression qui détermine si le comportement de la sortie est celui d’une sortie ou d’une entrée. Alternativement ou en complément, l’entrée d’hydrogène du deuxième réservoir 120 depuis le premier réservoir 110 peut être au moins partiellement distincte de la sortie 1201. La sortie 1201 est par exemple pourvue de moyens de blocage 1202 de sortie, qui comprennent par exemple une vanne, par exemple une électrovanne, sont par exemple mobiles au moins entre une position ouverte et une position fermée. Dans la position ouverte, la sortie 1201 permet l’écoulement d’hydrogène depuis le deuxième réservoir 120 vers l’unité d’utilisation 130. Dans la position fermée, la sortie 1201 ne permet pas l’écoulement d’hydrogène depuis le deuxième réservoir 120. La sortie 1201 comprend par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois. La sortie 1201 comprend par exemple un capteur de pression 1203, par exemple disposés entre le deuxième réservoir 120 et les moyens de blocage 1202.
Le système 110 comprend par exemple une entrée 1301 d’hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 depuis le premier réservoir 110 et/ou le deuxième réservoir 120. L’entrée 1301 forme par exemple la sortie 1201. L'entrée 1301 est par exemple pourvue de moyens de blocage 1302 d’entrée, qui comprennent par exemple une vanne, par exemple une électrovanne, sont par exemple mobiles au moins entre une position ouverte et une position fermée. Les moyens de blocage 1302 forment par exemple les moyens de blocage 1202. Dans la position ouverte, l’entrée 1301 permet l’écoulement d’hydrogène vers l’unité de consommation 130. Dans la position fermée, l’entrée 1301 ne permet pas l’écoulement d’hydrogène vers l’unité de consommation 130. L’entrée 1301 peut être munie de moyens de dosage, les moyens de blocage d’entrée 1302 formant les moyens de dosage ou les moyens de dosage étant distincts des moyens de blocage d’entrée 1302. L’entrée 1301 comprend par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois. L’entrée 1301 peut être munie d’une valve anti-retour, par exemple pour éviter tout retour d’hydrogène depuis l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.
Le deuxième réservoir 120 comprend par exemple des moyens de rechargement en hydrogène distincts du premier réservoir 110. Les moyens de rechargement en hydrogène distincts comprennent par exemple une entrée dédiée, comprenant par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois. L’entrée dédiée est par exemple munie de moyens de blocage dédiés, qui comprennent par exemple une vanne, par exemple une électrovanne, sont par exemple mobiles au moins entre une position ouverte et une position fermée.
Le premier réservoir 110, le deuxième réservoir 120 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont par exemple connectés fluidiquement de sorte que, dans une position de fonctionnement au moins, le premier réservoir 110, le deuxième réservoir 120 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont maintenus en communication fluidique. Le système est ainsi agencé de sorte que la même pression est la même au sein du premier réservoir 110 et du deuxième réservoir 120, la pression de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 influant sur la pression au sein du premier réservoir 110 et du deuxième réservoir 120.
Amovibilité de réservoir
Le premier réservoir 110 est par exemple amovible.
Le deuxième réservoir 120 est par exemple inamovible. Par amovible, on entend qui peut être remplacé sans un démontage du reste du système qui le rendrait non fonctionnel. Par inamovible, on entend qui ne peut être remplacé sans un démontage du reste du système qui le rendrait non fonctionnel. Alternativement le deuxième réservoir 120 est par exemple amovible de sorte à permettre un remplacement aisé.
La connexion fluidique entre les premier et deuxième réservoirs 110 et 120 permet donc par exemple de recharger le deuxième réservoir 120 sans arrêter le fonctionnement du dispositif, par exemple du véhicule, ou dans le cas où le deuxième réservoir 120 est inamovible.
II est possible de dimensionner distinctement le premier réservoir du deuxième réservoir, ce qui permet une simplification du dimensionnement du système et une compacité améliorer pour le premier réservoir, ce qui est particulièrement intéressant si celui-ci est amovible.
Pluralité de deuxièmes réservoirs
Le système peut comprendre une pluralité de deuxièmes réservoirs
120. Le premier réservoir 110 et/ou les deuxièmes réservoirs 120 et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont par exemple connectés fluidiquement.
Réservoirs
Le premier réservoir 110 comprend par exemple une première enceinte 112, le premier matériau 111 étant par exemple disposé au sein de la première enceinte 112.
Le deuxième réservoir 120 comprend par exemple une deuxième enceinte 122, le deuxième matériau 121 étant par exemple disposé au sein de la deuxième enceinte 122. La deuxième enceinte 122 présente par exemple une résistance à la pression plus élevée que la première enceinte 112.
Hydrure
Le premier matériau 111 comprend ou est un matériau de stockage d’hydrogène, par exemple pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique, par exemple de l’alane, par exemple au moins une phase d’alane, par exemple de l’alane alpha, par exemple de l’alane alpha prime, et/ou du borazane (ΒΗθΝ) et/ou du 1,2-di-amineborane (aussi appelé EDAB, BH3NH2CH2CH2NH2BH3), et/ou de l’hydrure de lithium (LiH) et/ou de l’hydrure d’aluminium et de lithium (LiAlHU).
Le premier matériau 111 comprend par exemple une poudre.
Le deuxième matériau 121 comprend ou est un matériau de stockage d’hydrogène, par exemple adapté pour former un hydrure, par exemple un hydrure métallique.
Le deuxième matériau 121 comprend ou est par exemple un alliage métallique adapté pour former un hydrure, par exemple à température ambiante.
Le deuxième matériau 121 comprend par exemple une poudre.
Le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un alliage métallique, par exemple un composé intermétallique, de type AnBm, où A et B sont des éléments chimiques métalliques, et n et m des entiers naturels supérieurs ou égaux à 1, par exemple de type ABm, par exemple AB2 ou AB5, par exemple de type AnB, par exemple A2B, par exemple AB.
Le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un alliage métallique, par exemple comprenant du fer et/ou du vanadium et/ou du titane et/ou du zirconium et/ou du magnésium. Le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’au moins un alliage de type LaNis et/ou FeTi et/ou TiCr et/ou TiV et/ou TiZr et/ou TiMn2, et/ou le ou les hydrure(s) correspondant(s). Le deuxième matériau 121 peut également comprendre ou être constitué d’au moins un hydrure de type NaAlFU et/ou LiNFU et/ou LiBHU, la ou les forme(s) déshydrogénée(s) correspondante(s). Le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un alliage de type Ti(i-y)Zry(MnVFe)2 avec y supérieur ou égal à 0 et y inférieur ou égal à 1.
En particulier le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un tel alliage, le deuxième matériau 121 ayant une fraction massique en zirconium comprise entre 1% et 15%, par exemple entre 1% et 10%, par exemple sensiblement égale à 3%. L’utilisation de telles fractions massiques est particulièrement adaptée à des applications liées aux piles à combustibles pour un véhicule.
Moyens de chauffage
Le système 100 comprend par exemple des premiers moyens de chauffage 113 du premier matériau 111 dédiés, par exemple un chauffage, par exemple une résistance, par exemple un échangeur de chaleur. Il est ainsi possible, de chauffer le premier réservoir pendant que le deuxième réservoir fournit l’hydrogène nécessaire, puis d’utiliser le premier réservoir comme source principale ou unique d’hydrogène pour l’unité d’utilisation d’hydrogène et/ou pour recharger le deuxième réservoir.
Les premiers moyens de chauffage 113 sont par exemple adaptés pour recevoir tout ou partie de l’énergie ou de la chaleur nécessaire à leur fonctionnement de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. La chaleur est par exemple directement fournie au moyen d’un échangeur de chaleur issue de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 vers le premier réservoir 110. La chaleur comprend ou consiste en par exemple de la chaleur issue de la réduction ayant lieu au sein de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 lorsque celle-ci est une pile à combustible. La chaleur comprend ou consiste en par exemple de la chaleur par exemple de la chaleur issue de la ligne d’échappement de gaz et/ou issue d’un moteur thermique, par exemple un moteur à hydrogène. La chaleur comprend ou consiste en par exemple de la chaleur issue d’une réaction de réduction catalytique sélective et/ou du fonctionnement d’un moteur, par exemple un moteur à hydrogène. Alternativement ou en complément l’énergie est par exemple de l’énergie électrique produite par l’unité d’utilisation d’hydrogène 130, les moyens de chauffage 113 comprenant au moins une résistance.
En particulier, le système peut être configuré de manière à ce que, à une température d’environnement donnée, le deuxième réservoir 120 permet de fournir de l’hydrogène en quantité et/ou débit et/ou durée suffisant, à l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 pour permettre le chauffage du premier réservoir 110 par les premiers moyens de chauffage 113, en particulier à partir d’une température d’environnement, en particulier jusqu’à une température de fonctionnement permettant la désorption d’hydrogène depuis le premier réservoir 110, en particulier de sorte à permettre le fonctionnement de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sans fourniture d’hydrogène par le deuxième réservoir 120. Le système peut en particulier être configuré de manière à ce que, à une température d’environnement donnée, le deuxième réservoir permet de fournir de l’hydrogène en quantité supérieure d’au moins 20%, par exemple d’au moins 40%, par exemple d’au moins 100%, par exemple inférieure à 300%, à un(e) tel(le) énergie et/ou puissance et/ou débit nécessaire. II est ainsi possible de prévoir une marge suffisante pour plusieurs utilisations successives.
La température de fonctionnement de la première enceinte est par exemple une température à laquelle le débit de libération de l’hydrogène du premier matériau 111 est suffisant pour fournir l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. La pression en entrée de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 est par exemple inférieure ou égale à 10 bars, par exemple inférieure ou égale à 6 bars, par exemple inférieure ou égale à 5 bars. La température de fonctionnement nominal du premier matériau 111 est par exemple comprise entre 60°C et 300°C, par exemple entre 80°C et 200°C, par exemple environ 150°C. La température de départ est par exemple comprise entre -40°C et 80°C, par exemple entre -30°C et 50°C, par exemple environ à parti de -20°C.
Le système 100 peut par exemple comprendre des deuxièmes moyens de chauffage 123 du deuxième matériau 121 dédiés, par exemple un chauffage, par exemple une résistance, par exemple un échangeur de chaleur. Il est ainsi possible de fournir encore plus rapidement une grande quantité d’hydrogène, par exemple de sorte à booster le fonctionnement de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.
Les deuxièmes moyens de chauffage 123 sont par exemple adaptés pour recevoir tout ou partie de l’énergie ou de la chaleur nécessaire à leur fonctionnement de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130, par exemple lors du démarrage du système. La chaleur est par exemple directement fournie au moyen d’un échangeur de chaleur issue de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 vers le deuxième réservoir 120. La chaleur comprend ou consiste en par exemple de la chaleur issue de la réduction ayant lieu au sein de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 lorsque celle-ci est une pile à combustible. La chaleur comprend ou consiste en par exemple de la chaleur par exemple de la chaleur issue de la ligne d’échappement de gaz et/ou issue d’un moteur thermique, par exemple un moteur à hydrogène. La chaleur comprend ou consiste en par exemple de la chaleur issue d’une réaction de réduction catalytique sélective et/ou du fonctionnement d’un moteur, par exemple un moteur à hydrogène. Alternativement ou en complément l’énergie est par exemple de l’énergie électrique produite par l’unité d’utilisation d’hydrogène 130, les moyens de chauffage 123 comprenant au moins une résistance.
Les deuxièmes moyens de chauffage 123 comprennent par exemple un ventilateur adapté pour fournir au deuxième réservoir 120 de la chaleur ambiante.
Moyens de refroidissement
Le système 100 comprend par exemple des deuxièmes moyens de refroidissement 125 du deuxième matériau 121 dédiés, par exemple une unité de refroidissement. Les deuxièmes moyens de chauffage 123 forment par exemple les deuxièmes moyens de refroidissement 125. Le refroidissement est par exemple effectué en faisant circuler un fluide de refroidissement, par exemple de l’air et/ou par effet Peltier.
Le deuxième réservoir 120 a par exemple une capacité de stockage en hydrogène inférieure à celle du premier réservoir 110. Le deuxième réservoir 120 a par exemple une capacité de stockage en hydrogène inférieure ou égale à 50%, par exemple inférieure ou égale à 30%, par exemple inférieure ou égale à 20% de celle du premier réservoir 110. Le deuxième réservoir 120 a par exemple une capacité de stockage en hydrogène supérieure ou égale à 10% de celle du premier réservoir 110.
Le deuxième réservoir 120 a par exemple un volume inférieur au premier réservoir 110. Le deuxième matériau 121a par exemple un volume inférieur au premier matériau 111. En effet, le deuxième réservoir ne servant que pour des périodes limitées, sa capacité, et donc son encombrement, peuvent être limités. Cela permet par ailleurs de le dimensionner de manière efficace en limitant les risques qu’il peut présenter en termes de sécurité. Ainsi, il n’est pas nécessaire de recourir à l’utilisation d’une valve qui implique une perte d’hydrogène, ou en tout cas est-il possible de limiter l’usage de cette valve à des cas spécifiques. Par ailleurs, il est ainsi possible de limiter les pertes d’énergie par rapport à une batterie électrique qui impliquerait des pertes importantes au fur et à mesure que le temps passe, et lors des variations de température.
Conditions de fonctionnement
Le deuxième matériau 121 est par exemple adapté pour fournir de l’hydrogène, par exemple selon une demande de l’unité d’utilisation, par exemple issue de moyens de commande tels que décrits ci-après, à une température Tmin inférieure ou égale à 0°C, par exemple inférieure ou égale à -10°C, par exemple inférieure ou égale à -20°C, par exemple à une pression comprise entre 1 et 15 bars, par exemple entre 1 et 10 bars pour une pile à combustible, par exemple entre 5 et 15 bars pour un moteur à combustion interne ou moteur thermique, par exemple entre 1 et 2 bars pour une application de traitement de gaz, par exemple à pression ambiante, par exemple de l’ordre de 1 bar, par exemple de sorte à permettre le fonctionnement de l’unité d’utilisation 130.
Le premier réservoir 110, par exemple la première enceinte 112, est par exemple adapté pour résister à une pression interne ayant une valeur comprise entre 1 et 100 bars, par exemple entre 1 et 50 bars, par exemple entre 1 et 25 bars, la pression étant une pression relative et/ou absolue.
Le premier réservoir 110, par exemple la première enceinte 112, est par exemple adapté pour résister à une température ayant une valeur comprise entre 60°C et 300°C, par exemple entre 80°C et 200°C, par exemple environ 150°C.
Le système 100 est par exemple adapté pour que le premier réservoir 110 et/ou la première enceinte 112 ne soit soumis qu’à des pressions inférieures ou égales à 100 bars, par exemple inférieures ou égales à 50 bars, par exemple inférieures ou égales à 25 bars.
Le deuxième réservoir 120 a par exemple une masse strictement inférieure à celle du premier réservoir 110. Le deuxième matériau 121 a par exemple une masse strictement inférieure à celle du premier matériau 111.
Le niveau de remplissage du deuxième matériau 121 dans la deuxième enceinte 122 est par exemple supérieur ou égal à 5%, par exemple à 25%, par exemple à 50% du volume de la deuxième enceinte 122.
Le deuxième réservoir a par exemple une température de fonctionnement, par exemple de fonctionnement nominal, supérieure ou égale à 10°C, par exemple inférieure ou égale à 15°C, par exemple inférieure ou égale à 20°C.
Le deuxième réservoir 120, par exemple la deuxième enceinte 122, est par exemple adapté pour résister à une pression interne ayant une valeur comprise entre 20 et 130 bars, par exemple entre 50 et 110 bars, par exemple entre 70 et 90 bars, par exemple d’environ 80 bars, la pression étant une pression relative et/ou absolue.
Le deuxième réservoir 120, par exemple la deuxième enceinte 122, est par exemple adapté pour résister à une température ayant une valeur comprise entre 40°C et 120°C, par exemple entre 50°C et 90°C, par exemple entre 60°C et 85°C.
Moyens de filtration
Le premier réservoir 110 et/ou le deuxième réservoir 120 peut comprendre des moyens de filtration à particule de gaz entrant et/ou sortant, par exemple un ou plusieurs filtres.
Transferts de chaleur
Le premier réservoir 110 et/ou deuxième réservoir 120 présente par exemple une architecture interne permettant un transfert de chaleur rapide.
Moyens de commande
Le système peut comprendre des moyens de commande 170, par exemple une unité de commande. Les moyens de commande peuvent comprendre au moins un processeur et/ou une mémoire vive et/ou une mémoire morte et/ou des moyens d’affichage, par exemple un terminal.
Les moyens de commande 170 peuvent comprendre un ou plusieurs capteurs adaptés pour mesurer et fournir une ou plusieurs mesures de l’état de système, par exemple en temps réel. Les moyens de commande 170 peuvent comprendre un premier capteur de température 114 du premier réservoir, et/ou un deuxième capteur de température 124 du deuxième réservoir, et/ou un troisième capteur de température 134 de l’unité d’utilisation d’hydrogène et/ou le capteur de pression 1203. Les moyens de commande 170 peuvent comprendre un premier capteur de pression 114 du premier réservoir, et/ou un deuxième capteur de pression 124 du deuxième réservoir, et/ou un troisième capteur de pression 134 de l’unité d’utilisation d’hydrogène. Les moyens de commande 170 peuvent comprendre un premier capteur de concentration d’hydrogène 114 du premier réservoir, et/ou un deuxième capteur de concentration d’hydrogène 124 du deuxième réservoir.
Les moyens de commande 170 sont par exemple configurés pour contrôler l’état de charge en hydrogène du premier réservoir 110 et/ou du deuxième réservoir 120 en contrôlant la pression au sein du premier réservoir 110 et/ou du deuxième réservoir 120, par exemple en contrôlant la fourniture de chaleur au premier réservoir 110 et/ou au deuxième réservoir 120.
Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander le premier réservoir 110, par exemple les premiers moyens de chauffage 113. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander le deuxième réservoir 120, par exemple les deuxièmes moyens de chauffage
123. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander les moyens de refroidissement 125. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander les moyens de blocage 1102. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander les moyens de blocage 1202. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander les moyens de blocage 1302.
Les moyens de commande sont par exemple configurés pour mettre en oeuvre un procédé tel que décrit ci-après.
Alternativement ou en complément, le système est configuré de sorte que l’évolution de la quantité d’hydrogène stocké par le deuxième matériau peut être commandée passivement en fonction du besoin en hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. Ainsi, par le choix des matériaux, en particulier du deuxième matériau, on peut obtenir un système qui nécessite uniquement une gestion de pression pour être commandé.
En particulier, les moyens de commande sont par exemple configurés pour commander le système de sorte à le placer ou à le maintenir de sorte que, comme décrit précédemment, le premier réservoir 110, le deuxième réservoir 120 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont maintenus en communication fluidique, et à fournir au premier réservoir une commande de débit fixe d’hydrogène, par exemple via les premiers moyens de chauffage 113. Dans une telle position, si les besoins en hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 varient, l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 va provoquer des variations de pression dans le système, et la production d’hydrogène ou le captage d’hydrogène par le deuxième réservoir 120 va varier en conséquence du fait de la transmission de la variation de pression au sein du premier réservoir 120, pour ajuster la production d’hydrogène et rétablir une pression prédéterminée fonction de la température du deuxième matériau 121, du taux de charge du deuxième matériau 121 et du débit fourni par le premier réservoir 110. Par exemple du fait de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 une diminution de pression, par exemple en raison d’une purge de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130, va provoquer la fourniture d’un surplus d’hydrogène par le deuxième réservoir 120 alors que le débit du premier réservoir 110 reste sensiblement constant.
Pile à combustible
En référence à la figure 1, il est décrit le système 100 dans lequel l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 comprend ou est une pile combustible. Le système 100 est ainsi un système de stockage et de fourniture d’hydrogène à une pile à combustible, par exemple pour un dispositif, par exemple pour un véhicule ou un dispositif stationnaire. II est également décrit un système de pile à combustible comprenant le système 100.
La pile à combustible est par exemple une pile à combustible à membrane d’échange de protons. La pile à combustible est par exemple adaptée pour fournir en sortie une puissance électrique nominale suffisante pour une application donnée.
Ligne d’échappement
L’unité d’utilisation d’hydrogène 130 peut comprendre ou être une ligne d’échappement ou un dispositif de traitement de gaz d’échappement par réduction catalytique sélective. Le système 100 est ainsi un système de stockage et de fourniture d’hydrogène à une ligne d’échappement et/ou à un catalyseur pour un dispositif, par exemple pour véhicule ou un dispositif stationnaire. II est également décrit un système de traitement des gaz d’échappement d’un dispositif, par exemple un véhicule ou un dispositif stationnaire, comprenant le système 100.
Moteur thermique
L’unité d’utilisation d’hydrogène 130 peut comprendre ou être un moteur thermique. II est ainsi possible d’alimenter directement le moteur thermique en hydrogène. Le système 100 est ainsi un système de stockage et de fourniture d’hydrogène à un moteur thermique, par exemple pour véhicule ou un dispositif stationnaire. II est également décrit un système de fourniture d’énergie par un moteur thermique, par exemple un véhicule ou un dispositif stationnaire, comprenant le système 100.
Procédé
En référence à la figure 2, il est décrit un procédé de fourniture d’hydrogène à une unité de consommation d’hydrogène, par exemple telle que celle décrite ci-avant. Le procédé est par exemple adapté pour être mis en oeuvre par le système 100 décrit ci-avant ou mis en oeuvre par le système 100 décrit ci-avant.
Chacune des étapes décrites peut être répétée une ou plusieurs fois ou combinée avec une ou plusieurs autres des étapes décrites si cette combinaison est techniquement possible.
Le procédé est ou comprend par exemple un procédé de démarrage du système et/ou un procédé d’utilisation du système, par exemple en cours de fonctionnement.
Le procédé comprend par exemple une étape de réception d’une demande en hydrogène pour l’unité d’utilisation 130, et/ou de calcul d’une demande en hydrogène pour l’unité d’utilisation 130, par les moyens de commande 170.
Les étapes décrites ci-après sont par exemples mis en oeuvre sur commande des moyens de commande 170 et/ou en fonction de la demande en hydrogène. La demande en hydrogène est par exemple actualisée, par exemple à intervalles réguliers, par exemple en temps réel.
Le procédé comprend par exemple une étape 800 de montée en température du premier matériau 111, par exemple jusqu’à atteindre la température de fonctionnement.
Le procédé comprend par exemple une étape 802, par exemple réalisée durant l’étape 800 et/ou durant une montée en température du premier matériau 111. L’étape 802 comprend par exemple la fourniture par le deuxième réservoir 120 du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation à la place du premier flux.
La montée en température est par exemple réalisée par les premiers moyens de chauffage 113. Les premiers moyens de chauffage 113 reçoivent par exemple tout ou partie de l’énergie ou de la chaleur nécessaire à leur fonctionnement de l’unité d’utilisation 130, la chaleur étant par exemple issue partiellement ou totalement des rejets thermiques de l’unité d’utilisation 130.
Le procédé peut ainsi comprendre, par exemple en même temps qu’au moins une partie de l’étape 800 et/ou 802, une étape 8001 d’absence de fourniture du premier flux et/ou de blocage par les premiers moyens de blocage 1102 de la sortie 1101.
Le procédé peut ainsi comprendre, par exemple en même temps qu’au moins une partie de l’étape 800 et/ou 802, par exemple postérieurement à l’étape 8001, une étape 8002 de fourniture du premier flux, par exemple d’augmentation du premier flux et/ou de diminution du deuxième flux, par exemple le premier flux restant inférieur à un flux nominal prédéterminé et/ou la température du premier matériau étant inférieure à une température nominale, et/ou le déblocage par les premiers moyens de blocage 1102 de la sortie 1101.
Le procédé peut comprendre, par exemple une fois la température de fonctionnement nominal atteinte par le premier matériau, une étape 804 de fourniture par le premier réservoir 110 du premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation 130. Le procédé peut comprendre une étape 806 d’arrêt de la fourniture du deuxième flux à l’unité d’utilisation 130, par exemple réalisée en même temps ou après que l’étape 804 ait débuté.
II est ainsi possible de démarrer ou de faire fonctionner le système alors que le premier réservoir n’est pas encore en état de répondre à la demande d’hydrogène nécessaire au fonctionnement de l’unité d’utilisation, par exemple lors du démarrage du système.
Le procédé comprend ainsi par exemple une étape de démarrage du système, l’étape de démarrage comprenant l’étape 800 et/ou 802 et/ou 8001 et/ou 8002.
A l’issue de l’étape de démarrage, le deuxième réservoir 120 peut présenter un chargement inférieur ou égal à 50%, par exemple inférieur ou égal à 40%, de préférence inférieur ou égal à 30%, de la capacité maximale en hydrogène du deuxième réservoir 120, considérée par exemple à une température donnée, par exemple à température ambiante, par exemple à 20 °C. Le deuxième matériau est ainsi en mesure d’absorber de l’hydrogène éventuellement libéré par le premier matériau, par exemple alors que cet hydrogène n’est pas destiné à être utilisé par l’unité d’utilisation, par exemple lors de l’arrêt du système.
Par capacité maximale, on entend la capacité correspondant à un taux de charge de 100% à une température donnée.
Le procédé peut comprendre en outre une étape 810 de rechargement en hydrogène du deuxième réservoir 120 par le premier réservoir 110. II est ainsi possible de recharger en hydrogène le deuxième réservoir qui a déjà été utilisé lors d’une étape précédente.
L’étape 810 a par exemple lieu en même temps qu’une étape de fourniture par le premier réservoir 110 du premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation 130. II est ainsi possible de maintenir le fonctionnement normal de l’unité d’utilisation 130 tout en préparant l’éventualité de nouvelles commandes spécifiques requérant l’usage du deuxième réservoir 120. L’étape 810 est alors mise en œuvre par exemple jusqu’à un niveau de chargement prédéterminé du deuxième réservoir 120, par exemple de sorte à permettre de retrouver le niveau d’hydrogène au sein du deuxième réservoir 120 équivalent à celui antérieur à la dernière mise en oeuvre d’une étape 808 telle que décrite ci-après, par exemple inférieur ou égal à 50%, de préférence à 40%, de préférence à 30%, de préférence supérieur ou égal à 10%, par exemple supérieur ou égal à 15%, par exemple supérieur ou égal à 25%, de la capacité maximale en hydrogène du deuxième réservoir 120 à une température donnée, par exemple à 50°C, par exemple à 20°C.
Le procédé peut comprendre une étape 808 de fourniture par le premier réservoir du premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation et de fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation en complément du premier flux. L’étape 808 est par exemple mise en oeuvre en cas de demande trop forte pour le premier réservoir 110, c’est-à-dire par exemple une demande que le premier réservoir ne peut satisfaire en termes de flux ou au-delà du flux nominal. II est ainsi possible de combiner simultanément les deux flux pour répondre à une demande particulièrement importante et/ou abrupte en hydrogène, par exemple lors d’une purge. L’étape 808 est par exemple mise en oeuvre à la suite d’une ou de plusieurs étapes parmi les étapes précédemment décrites et/ou décrites ci-dessous. L’étape 808 est par exemple suivie d’une étape d’arrêt du deuxième flux.
A l’issue d’au moins une étape de fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène, par exemple l’étape 800, par exemple 8001 et/ou 8002, et/ou 810, le deuxième réservoir peut présenter un chargement suffisant pour mettre en oeuvre une nouvelle étape de fourniture du deuxième flux d’hydrogène. II est ainsi possible d’utiliser plusieurs fois de suite le deuxième réservoir 120, même si celui n’a pas été rechargé ou seulement partiellement rechargé entretemps. Le chargement est par exemple supérieur ou égal à 50%, par exemple supérieur ou égal à 30%, du chargement maximum du deuxième réservoir 120 considéré par exemple à une température donnée, par exemple à température ambiante. Alternativement le deuxième réservoir peut ne pas présenter un chargement suffisant pour mettre en oeuvre une nouvelle étape de fourniture du deuxième flux d’hydrogène, le procédé reposant sur le rechargement par le premier réservoir.
Le procédé peut comprendre en outre une étape 812 de rechargement en hydrogène du deuxième réservoir 120 par le premier réservoir 110. II est ainsi possible de recharger en hydrogène le deuxième réservoir qui a déjà été utilisé lors d’une étape précédente.
L’étape 812 a par exemple lieu en même temps qu’une absence et/ou qu’une diminution de fourniture par le premier réservoir 110 du premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation 130, par exemple en l’absence d’une commande d’utilisation de l’unité d’utilisation 130 et/ou en l’absence d’utilisation de l’unité d’utilisation 130.
II est ainsi possible de préparer l’éventualité de nouvelles commandes spécifiques requérant l’usage du deuxième réservoir 120 lorsque l’unité d’utilisation ne nécessite plus d’apport en hydrogène.
Le procédé peut comprendre une étape d’arrêt de fourniture d’hydrogène, par exemple par le premier réservoir 110, par exemple à l’unité d’utilisation 130, l’étape d’arrêt comprenant par exemple l’étape 812. II est ainsi possible de tirer avantage de la production inévitable d’hydrogène par le premier réservoir en fin d’étape de fourniture.
Le procédé peut comprendre une étape d’arrêt de l’unité d’utilisation 130, l’étape d’arrêt comprenant par exemple l’étape 812.
Le procédé peut comprendre une étape d’arrêt du système, l’étape d’arrêt comprenant par exemple l’étape 812. II est ainsi possible de mettre en oeuvre une étape d’arrêt du système, par exemple en préparant l’éventualité de nouvelles commandes spécifiques requérant l’usage du deuxième réservoir 120, par exemple lors d’un démarrage prochain.
Le procédé peut comprendre une étape de contrôle automatique de la quantité d’hydrogène stockée par le deuxième réservoir 120, de sorte à maintenir et/ou à amener le niveau d’hydrogène stocké par le deuxième réservoir en dessous d’un certain seuil, par exemple de sorte à maintenir et/ou amener le niveau d’hydrogène stocké par le deuxième réservoir audessus d’un certain seuil, par exemple de sorte à maintenir et/ou diriger le niveau d’hydrogène stocké par le deuxième réservoir vers une valeur prédéterminée. Le contrôle n’est par exemple réalisé qu’en phase de fonctionnement, la phase de fonctionnement étant celle comprise entre l’étape de démarrage et l’étape d’arrêt. II est ainsi possible, par exemple hors démarrage, arrêt et/ou demande importante, de constituer une réserver limitée d’hydrogène en vue d’une demande importante, tout en maintenant le niveau suffisamment faible pour absorber l’hydrogène émis lors de l’arrêt.
Le contrôle peut comprendre la limitation de l’utilisation du deuxième réservoir 120 au cours de la phase de fonctionnement, par exemple une limitation à la mise en oeuvre d’une ou plusieurs étapes 808.
L’étape de contrôle vise par exemple à maintenir ou à amener la quantité d’hydrogène stockée par le deuxième réservoir 120 de préférence entre 10 et 90 %, par exemple entre 15 et 85 %, entre 20 et 80 % de la capacité maximale en hydrogène du deuxième réservoir 120, considérée par exemple à une température donnée, par exemple à température ambiante, par exemple à 20 °C, ce contrôle étant par exemple effectué durant l’étape de démarrage et/ou la phase de fonctionnement et/ou l’étape d’arrêt.
L’étape de contrôle vise par exemple à maintenir ou à amener la quantité d’hydrogène stockée par le deuxième réservoir 120 à un niveau suffisamment bas pour absorber l’hydrogène du premier flux émis par le premier réservoir 110 lors de l’arrêt du système, de préférence à un niveau inférieur ou égal à 50%, de préférence à 40%, de préférence à 30%, de préférence à un niveau supérieur ou égal à 10%, par exemple à 15%, par exemple à 25% de la capacité maximale en hydrogène du deuxième réservoir 120. Ce contrôle est par exemple effectué durant la phase de fonctionnement.
Le procédé peut comprendre une étape de contrôle automatique de la température au sein du deuxième réservoir 120, par exemple de sorte à maintenir et/ou à amener la température en dessous d’un certain seuil et/ou au-dessus d’un certain seuil, par exemple de sorte à maintenir et/ou diriger le niveau d’hydrogène stocké par le deuxième réservoir vers une valeur prédéterminée, par exemple avec une tolérance inférieure ou égale à 20°C, par exemple inférieure ou égale à 15°C, par exemple inférieure ou égale 10°C.
L’étape de contrôle vise par exemple à maintenir ou à amener la température au sein du deuxième réservoir 120 par exemple entre 10 et 50°C, de préférence entre 15 et 50°C, de préférence entre 20 et 50°C.
L’étape de contrôle automatique comprend par exemple une étape de commande passive de la quantité d’hydrogène stocké par le deuxième matériau 121 en fonction de la demande en hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène. L’étape de commande passive a par exemple lieu dans la position de fonctionnement où le premier réservoir, le deuxième réservoir et l’unité d’utilisation d’hydrogène sont maintenus en communication fluidique.
L’étape de commande passive comprend par exemple le déplacement du système dans cette position de fonctionnement ou le maintien du système dans cette position de fonctionnement.
L’étape de commande passive comprend par exemple une commande active de fourniture de débit constant par le premier réservoir 110, par les premiers moyens de chauffage.
L’étape de commande passive comprend par exemple une commande active de fourniture d’une chaleur constante au deuxième réservoir 120 et/ou de chauffage à une température constante du deuxième réservoir 120, par les deuxièmes moyens de chauffage.
L’étape de commande passive comprend par exemple la commande passive de la fourniture ou du captage d’hydrogène par le deuxième réservoir 120 en fonction des variations de pression dues à l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.
L’étape de commande passive peut comprendre ainsi la mise en oeuvre des étapes 804 et/ou 806 et/ou 808 et/ou 810 et/ou 812. Cette mise en oeuvre est particulièrement aisée puisqu’il suffit de commander de manière simple, par exemple par une commande fixe, le premier réservoir, et de fournir une commande de chauffage simple également au deuxième réservoir pour que le système fonctionne et se régule lui-même en fonction des besoins de l’unité d’utilisation d’hydrogène.
En référence à la figure 2, il est décrit un exemple de comportement du système lors de la mise en oeuvre du procédé.
Sur un premier graphe 31, il est représenté le flux d’hydrogène 311 provenant du premier réservoir 110 et le flux d’hydrogène 312 provenant du deuxième réservoir 120, et la demande en hydrogène 313. Le flux est représenté en pourcentage, 100% correspondant au flux nominal que le système est configuré pour fournir via le premier réservoir 110 ou le deuxième réservoir 120 pris séparément.
Sur un deuxième graphe 32, il est représenté la pression 321, en bar, qui est par exemple dans le deuxième réservoir 120 et/ou commune à l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 et/ou par exemple commune aux deux réservoirs 110 et 120 et/ou à l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.
Sur un troisième graphe 33, il est représenté, en degré Celsius, la température 331 au sein du premier réservoir 110 et la température 332 au sein du deuxième réservoir 120.
Sur un quatrième graphe 34, il est représenté, en pourcentage, le niveau d’hydrogène 341 au sein du premier réservoir 110 et le taux de charge en hydrogène 342 au sein du deuxième réservoir 120.
Les graphes 31 à 34 représentent par exemple une première phase 5 8001 suivie d’une étape 8002, suivie d’une phase de mise en oeuvre des étapes 804, 806 et 810, suivie d’une étape de mise en oeuvre de l’étape 808, suivie phase de mise en oeuvre des étapes 804, 806 et 810, suivie d’une étape 812 d’arrêt.

Claims (14)

  1. Revendications
    1. Système de stockage et de fourniture d’hydrogène à une unité d’utilisation d’hydrogène (130), comprenant :
    un premier réservoir (110) de stockage d’hydrogène comprenant un premier matériau (111) de stockage métastable d’hydrogène par sorption, et un deuxième réservoir (120) de stockage d’hydrogène comprenant deuxième matériau (121) de stockage réversible d’hydrogène par sorption, une sortie (1101) d’hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène, une sortie (1201) d’hydrogène du deuxième réservoir vers l’unité d’utilisation d’hydrogène, de sorte à permettre au premier réservoir de fournir un premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation, et au deuxième réservoir de fournir un deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation, le deuxième flux venant compléter et/ou remplacer le premier flux.
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le système est configuré de sorte à permettre au premier réservoir de fournir le premier flux au deuxième réservoir afin de recharger le deuxième réservoir en hydrogène.
  3. 3. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, le système étant configuré de sorte que, dans une position de fonctionnement au moins, le premier réservoir (110), le deuxième réservoir (120) et l’unité d’utilisation d’hydrogène (130) sont maintenus en communication fluidique et où l’évolution de la quantité d’hydrogène stocké par le deuxième matériau est commandée passivement en fonction de la demande en hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène (130).
  4. 4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième matériau (121) est adapté pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique, de préférence de type LaNis, FeTi, TiCr, TiV, TiZr et/ou TiMn2.
  5. 5. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier matériau (111) est adapté pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique, par exemple de l’alane, par exemple au moins une phase d’alane, par exemple de l’alane alpha, par exemple de l’alane alpha prime et/ou du borazane et/ou du 1,2-di-amineborane, et/ou de l’hydrure de lithium et/ou de l’hydrure d’aluminium et de lithium.
  6. 6. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième réservoir (120) est configuré pour fournir, à température ambiante, le deuxième flux d’hydrogène de sorte à permettre le fonctionnement de l’unité d’utilisation.
  7. 7. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sortie d’hydrogène du premier réservoir vers le deuxième réservoir et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène est munie d’une valve antiretour.
  8. 8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité d’utilisation d’hydrogène comprend une pile à combustible et/ou un système de traitement de gaz d’échappement et/ou un moteur à hydrogène.
  9. 9. Procédé de fourniture d’hydrogène à une unité de consommation d’hydrogène, le procédé étant mis en œuvre par un système selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. 10. Procédé selon la revendication précédente, comprenant des étapes de :
    - montée en température du premier matériau jusqu’à atteindre une température de fonctionnement,
    - avant et/ou durant la montée en température, fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation à la place du premier flux,
    - une fois la température de fonctionnement atteinte par le premier matériau, fourniture par le premier réservoir du premier flux d’hydrogène, et de préférence arrêt de la fourniture du deuxième flux.
  11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 et 10, comprenant des étapes de :
    - fourniture par le premier réservoir du premier flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation,
    - fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation en complément du premier flux.
  12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, comprenant en outre une étape de rechargement en hydrogène du deuxième réservoir par le premier réservoir.
  13. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel, à l’issue d’au moins une étape de fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène, le deuxième réservoir présente un chargement suffisant pour mettre en œuvre une nouvelle étape de fourniture du deuxième flux d’hydrogène.
  14. 14. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre des moyens de commande (170) configurés pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à
    13.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114522628A (zh) * 2020-11-23 2022-05-24 青岛创启新能催化科技有限公司 可以快速启动的液态有机物脱氢系统及脱氢处理方法
CN112797319B (zh) * 2021-03-30 2021-07-27 河南氢枫能源技术有限公司 一种加氢系统的使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4211537A (en) * 1978-07-24 1980-07-08 Teitel Robert J Hydrogen supply method
US20030026757A1 (en) * 2001-08-02 2003-02-06 Iowa State University Research Foundation, Inc. Method of production of pure hydrogen near room temperature from aluminum-based hydride materials
US20040023087A1 (en) * 2002-03-15 2004-02-05 Redmond Scott D. Hydrogen storage, distribution, and recovery system
US20070084879A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Mclean Gerard F Hydrogen supplies and related methods
FR3037942A1 (fr) * 2015-06-26 2016-12-30 Commissariat Energie Atomique Procede d’hydruration d’un compose intermetallique et dispositif d’hydruration.

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102782390B (zh) * 2010-02-24 2015-05-13 海德瑞克斯亚股份有限公司 排出氢的系统,递送氢供应的系统以及供应氢的方法
JP5494695B2 (ja) * 2012-02-23 2014-05-21 トヨタ自動車株式会社 ガス供給システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4211537A (en) * 1978-07-24 1980-07-08 Teitel Robert J Hydrogen supply method
US20030026757A1 (en) * 2001-08-02 2003-02-06 Iowa State University Research Foundation, Inc. Method of production of pure hydrogen near room temperature from aluminum-based hydride materials
US20040023087A1 (en) * 2002-03-15 2004-02-05 Redmond Scott D. Hydrogen storage, distribution, and recovery system
US20070084879A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Mclean Gerard F Hydrogen supplies and related methods
FR3037942A1 (fr) * 2015-06-26 2016-12-30 Commissariat Energie Atomique Procede d’hydruration d’un compose intermetallique et dispositif d’hydruration.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JASON GRAETZ: "Metastable Metal Hydrides for Hydrogen Storage", ISRN MATERIALS SCIENCE, vol. 2012, 3 October 2012 (2012-10-03) - 29 October 2012 (2012-10-29), pages 1 - 18, XP055408235, DOI: 10.5402/2012/863025 *

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