FR3063331A1 - HYDROGEN USAGE SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Système (100) d'utilisation et/ou de production d'hydrogène, comprenant : - une unité comprenant une première chambre (110) adaptée pour contenir de l'hydrogène, - des moyens de contrôle de pression d'hydrogène de la première chambre, comprenant une deuxième chambre (120) adaptée pour stocker de l'hydrogène, au sein de laquelle est disposé un matériau (121) de stockage réversible d'hydrogène par sorption, la première chambre et la deuxième chambre étant agencées pour que le matériau (121) capte et/ou libère de l'hydrogène par sorption, de sorte à limiter et/ou stabiliser la pression d'hydrogène au sein de la première chambre (110).System (100) for using and / or producing hydrogen, comprising: - a unit comprising a first chamber (110) adapted to contain hydrogen, - hydrogen pressure control means of the first chamber , comprising a second chamber (120) adapted to store hydrogen, in which is disposed a material (121) for the reversible storage of hydrogen by sorption, the first chamber and the second chamber being arranged so that the material ( 121) captures and / or releases hydrogen by sorption, so as to limit and / or stabilize the hydrogen pressure within the first chamber (110).
Description
(54) SYSTEME D'UTILISATION D'HYDROGENE.(54) HYDROGEN USE SYSTEM.
FR 3 063 331 - A1 (5/2 Système (100) d'utilisation et/ou de production d'hydrogène, comprenant:FR 3,063,331 - A1 (5/2 System (100) for using and / or producing hydrogen, comprising:
- une unité comprenant une première chambre (110) adaptée pour contenir de l'hydrogène,- a unit comprising a first chamber (110) adapted to contain hydrogen,
- des moyens de contrôle de pression d'hydrogène de la première chambre, comprenant une deuxième chambre (120) adaptée pour stocker de l'hydrogène, au sein de laquelle est disposé un matériau (121 ) de stockage réversible d'hydrogène par sorption, la première chambre et la deuxième chambre étant agencées pour que le matériau (121) capte et/ou libère de l'hydrogène par sorption, de sorte à limiter et/ou stabiliser la pression d'hydrogène au sein de la première chambre (110).means for controlling the hydrogen pressure of the first chamber, comprising a second chamber (120) adapted to store hydrogen, within which is disposed a material (121) for reversible storage of hydrogen by sorption, the first chamber and the second chamber being arranged so that the material (121) captures and / or releases hydrogen by sorption, so as to limit and / or stabilize the hydrogen pressure within the first chamber (110) .
ii
SYSTEME D’UTILISATION D’HYDROGENEHYDROGEN USE SYSTEM
Domaine de l’inventionField of the invention
L’invention concerne un système d’utilisation d’hydrogène. L’invention concerne également un procédé associé.The invention relates to a system for using hydrogen. The invention also relates to an associated method.
Etat de l’artState of the art
II existe des systèmes d’utilisation d’hydrogène. Ces systèmes peuvent utiliser de l'hydrogène pour créer de l’électricité, pour participer à un procédé chimique, pour stocker de l’hydrogène, pour mouvoir un véhicule et/ou pour alimenter un système mobile, c’est-à-dire un dispositif adapté pour être déplacé, notamment en raison de sa masse et de son volume, par exemple un dispositif portable, par exemple pour recharger ou fournir de l’énergie à un dispositif tel qu’un téléphone mobile.There are systems for using hydrogen. These systems can use hydrogen to create electricity, to participate in a chemical process, to store hydrogen, to move a vehicle and / or to power a mobile system, i.e. a device adapted to be moved, in particular due to its mass and volume, for example a portable device, for example for recharging or supplying energy to a device such as a mobile telephone.
Ces systèmes doivent obéir à de multiples contraintes, liées à l’utilisation à laquelle ils sont destinés, par exemple des conditions de stockage ou d’utilisation particulières, par exemple une utilisation dans un véhicule à moteur et/ou pour alimenter une pile à combustible, à des températures ambiantes variables, par exemple relativement basses.These systems must obey multiple constraints linked to the use for which they are intended, for example particular storage or use conditions, for example use in a motor vehicle and / or to power a fuel cell. , at variable ambient temperatures, for example relatively low.
Une pression acceptable et un débit suffisants pour assurer l’utilisation envisagée sont donc requis. Cependant l’utilisation d’hydrogène peut poser des problèmes de sécurité, notamment lorsque le dispositif doit recevoir une pression et/ou un débit d’hydrogène variable, par exemple en raison d’une production de l’hydrogène variable, d’une variation de température de l’unité de stockage, et/ou d’une variation de consommation de l’hydrogène. II est possible de concevoir un tel système en cherchant à renforcer ses parois pour leur permettre de résister à des pressions auxquelles elles peuvent être soumises. Cependant ceci pose des problèmes de coût de fabrication et de poids élevé du dispositif, alors qu’un risque de sécurité perdure.Acceptable pressure and sufficient flow to ensure the intended use are therefore required. However, the use of hydrogen can pose safety problems, in particular when the device must receive a variable pressure and / or flow of hydrogen, for example due to a production of variable hydrogen, a variation temperature of the storage unit, and / or a variation in hydrogen consumption. It is possible to design such a system by seeking to strengthen its walls to allow them to withstand the pressures to which they may be subjected. However, this poses problems of manufacturing cost and high weight of the device, while a security risk remains.
Résumé de l’inventionSummary of the invention
Un but de l’invention est de fournir un système d’utilisation de l’hydrogène qui résout au moins l’un des inconvénients de l’art antérieur.An object of the invention is to provide a system for using hydrogen which overcomes at least one of the drawbacks of the prior art.
Un but de l’invention est en particulier de fournir un système efficace et sécurisé.An object of the invention is in particular to provide an efficient and secure system.
A cet effet, il est prévu un système d’utilisation d’hydrogène, comprenant :To this end, a system for using hydrogen is provided, comprising:
- une unité comprenant une première chambre adaptée pour contenir de l’hydrogène,- a unit comprising a first chamber adapted to contain hydrogen,
- des moyens de contrôle de pression d’hydrogène de la première chambre, comprenant une deuxième chambre adaptée pour stocker de l’hydrogène, au sein de laquelle est disposé un matériau de stockage réversible d’hydrogène par sorption, la première chambre et la deuxième chambre étant agencées pour que le matériau capte et/ou libère de l’hydrogène par sorption, de sorte à limiter et/ou stabiliser la pression d’hydrogène au sein de la première chambre.- hydrogen pressure control means of the first chamber, comprising a second chamber adapted to store hydrogen, within which is disposed a reversible hydrogen storage material by sorption, the first chamber and the second chamber being arranged so that the material captures and / or releases hydrogen by sorption, so as to limit and / or stabilize the hydrogen pressure within the first chamber.
Ces caractéristiques sont avantageusement complétées par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :These characteristics are advantageously supplemented by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combinations:
- la première chambre et la deuxième chambre sont maintenues en communication fluidique,- the first chamber and the second chamber are maintained in fluid communication,
- au moins une ouverture et/ou canalisation, par exemple une pluralité d’ouvertures et/ou de canalisations, maintenant en communication fluidique la première chambre et la deuxième chambre,at least one opening and / or pipes, for example a plurality of openings and / or pipes, maintaining the first chamber and the second chamber in fluid communication,
- une première valve-anti-retour adaptée pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la première chambre vers la deuxième chambre,- a first non-return valve adapted to allow the passage of a flow of hydrogen from the first chamber to the second chamber,
- la première valve-anti-retour est adaptée pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la première chambre vers la deuxième chambre lorsque la pression dans la première chambre dépasse une pression d’ouverture,- the first non-return valve is adapted to allow the passage of a flow of hydrogen from the first chamber to the second chamber when the pressure in the first chamber exceeds an opening pressure,
- les moyens de communication fluidique comprenant en outre une deuxième valve anti-retour adaptée pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la deuxième chambre vers la première chambre lorsque la pression dans la deuxième chambre dépasse la pression dans la première chambre,- the fluid communication means further comprising a second non-return valve adapted to allow the passage of a flow of hydrogen from the second chamber to the first chamber when the pressure in the second chamber exceeds the pressure in the first chamber,
- le matériau est adapté pour former un hydrure métallique,- the material is suitable for forming a metallic hydride,
- des moyens de commande,- control means,
- des moyens de chauffage du matériau.- means for heating the material.
L’invention concerne en outre un procédé de fonctionnement d’un tel système.The invention further relates to a method of operating such a system.
Brève description des figuresBrief description of the figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description ci-après d’un mode de réalisation. Aux dessins annexés :Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment. In the accompanying drawings:
- la figure 1 représente un système selon un exemple de mode de réalisation de l’invention,- Figure 1 shows a system according to an exemplary embodiment of the invention,
- la figure 2 représente un système selon un autre exemple de mode de réalisation de l’invention,FIG. 2 represents a system according to another exemplary embodiment of the invention,
- la figure 3 représente un procédé selon un exemple de mode de réalisation de l’invention.- Figure 3 shows a method according to an exemplary embodiment of the invention.
- la figure 4 représente sous forme de diagramme la pression en bar en fonction du temps dans une première chambre et une deuxième chambre du système de la figure 1,FIG. 4 represents in diagram form the pressure in bar as a function of time in a first chamber and a second chamber of the system of FIG. 1,
- la figure 5 représente sous forme de diagramme isotherme de pression en bar en fonction de la concentration en hydrogène du système de la figure 2,FIG. 5 represents in the form of an isothermal pressure diagram in bar as a function of the hydrogen concentration of the system of FIG. 2,
- la figure 6 représente sous forme de diagramme la pression en bar en fonction du temps entre une configuration à une chambre unique selon l’art antérieur et le système de la figure 2.- Figure 6 shows in diagram form the pressure in bar versus time between a configuration with a single chamber according to the prior art and the system of Figure 2.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Système d’utilisation d’hydrogèneHydrogen utilization system
Présentation généraleGeneral presentation
En référence aux figures 1 et 2, il est décrit un système 100 d’utilisation d’hydrogène.With reference to FIGS. 1 and 2, a system 100 for using hydrogen is described.
Le système comprend une unité. L’unité est par exemple une unité d’utilisation d’hydrogène et/ou de production d’hydrogène, par exemple de production d’hydrogène par électrolyse. L’unité comprend par exemple une première chambre 110 adaptée pour contenir de l’hydrogène. L’hydrogène est par exemple contenu au moins sous forme gazeuse. L’hydrogène est par exemple contenu en outre sous forme liquide ou par sorption.The system includes one unit. The unit is for example a unit for using hydrogen and / or producing hydrogen, for example producing hydrogen by electrolysis. The unit comprises for example a first chamber 110 adapted to contain hydrogen. Hydrogen is for example contained at least in gaseous form. Hydrogen is for example additionally contained in liquid form or by sorption.
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.Unless stated otherwise, the terms first, second and other ordinal are used simply to list items and do not prejudge an order between these items.
La première chambre 110 est par exemple adaptée pour stocker de l’hydrogène. Alternativement ou en complément, la première chambre est par exemple adaptée pour contenir un flux d’hydrogène, la première chambre formant par exemple ainsi une canalisation.The first chamber 110 is for example suitable for storing hydrogen. Alternatively or in addition, the first chamber is for example adapted to contain a flow of hydrogen, the first chamber for example thus forming a pipeline.
Le système 100 comprend une deuxième chambre 120 de stockage d’hydrogène. Le système 100 comprend un matériau 121 de stockage d’hydrogène. Le matériau 121 est disposé au sein de la deuxième chambre 120. Le matériau 121 est par exemple un matériau de stockage réversible d’hydrogène, par exemple par sorption.System 100 includes a second hydrogen storage chamber 120. The system 100 includes a hydrogen storage material 121. The material 121 is placed within the second chamber 120. The material 121 is for example a reversible hydrogen storage material, for example by sorption.
Le matériau 121 peut être un matériau solide ou sous forme de gel. Le matériau 121 peut être un matériau de stockage par adsorption et/ou absorption. Le matériau 121 peut être un matériau de stockage par hydruration et/ou déshydruration.The material 121 can be a solid material or in the form of a gel. The material 121 can be a storage material by adsorption and / or absorption. The material 121 can be a storage material by hydriding and / or dehydrating.
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.By reversible, it is meant that a material initially charged and which has been at least partially discharged can be at least partially recharged in the medium in which the material is placed, for example a medium consisting of gaseous dihydrogen.
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%.By convention, partial recharging can be defined as being recharging at a pressure less than or equal to 200 bars, in a temperature range suitable for recharging the material, for example at an optimal temperature for recharging the material at the pressure considered, for example so as to reach a given charge rate, for example 50%, for example so as to increase the charge rate by a given percentage for example of at least 10%.
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.By sorption is meant the process by which a substance is adsorbed or absorbed on or in another substance. By absorption is meant the ability of a material to retain molecules in its volume. By adsorption is meant the ability of a material to retain molecules on its surface.
Le système comprend des moyens de contrôle de pression d’hydrogène de la première chambre. Les moyens de contrôle forment par exemple un dispositif de contrôle.The system includes means for controlling the hydrogen pressure in the first chamber. The control means form, for example, a control device.
Dans le cas où la première chambre ne contient que de l’hydrogène comme gaz, la pression d’hydrogène est égale à la pression au sein de la première chambre. Dans le cas où la première chambre contient une pluralité de gaz dont de l’hydrogène la pression d’hydrogène est la pression partielle en hydrogène au sein de la première chambre.In the case where the first chamber contains only hydrogen as a gas, the hydrogen pressure is equal to the pressure within the first chamber. In the case where the first chamber contains a plurality of gases including hydrogen the hydrogen pressure is the partial pressure of hydrogen within the first chamber.
Les moyens de contrôle de pression d’hydrogène comprennent une deuxième chambre 120 adaptée pour stocker de l’hydrogène, au sein de laquelle est disposé un matériau 121 de stockage réversible d’hydrogène par sorption.The hydrogen pressure control means include a second chamber 120 adapted to store hydrogen, within which is disposed a material 121 for reversible storage of hydrogen by sorption.
La première chambre 110 et la deuxième chambre 120 sont par exemple agencées pour que le matériau 121 capte et/ou libère de l’hydrogène par sorption, de sorte à limiter et/ou stabiliser la pression d’hydrogène au sein de la première chambre 110.The first chamber 110 and the second chamber 120 are for example arranged so that the material 121 captures and / or releases hydrogen by sorption, so as to limit and / or stabilize the hydrogen pressure within the first chamber 110 .
La première chambre 110 et la deuxième chambre 120 sont par exemple agencées pour que le matériau 121 permette de limiter la pression d’hydrogène au sein de la première chambre 110 lorsque la première chambre 110 est soumise à une montée en pression, en particulier en pression d’hydrogène. II est ainsi possible, en captant de l’hydrogène gazeux au moyen du matériau, de limiter une augmentation de pression, en particulier de pression d’hydrogène, non souhaitée.The first chamber 110 and the second chamber 120 are for example arranged so that the material 121 makes it possible to limit the hydrogen pressure within the first chamber 110 when the first chamber 110 is subjected to a rise in pressure, in particular in pressure hydrogen. It is thus possible, by capturing hydrogen gas by means of the material, to limit an increase in pressure, in particular of hydrogen pressure, which is not desired.
Alternativement ou en complément, le système est configuré de sorte que le matériau 121 permet de stabiliser la pression d’hydrogène au sein de la première chambre 110. Le système est par exemple configuré de sorte que le matériau 121 permet de stabiliser la pression d’hydrogène au sein de la première chambre 110 lorsque la première chambre 110 est soumise à des variations de pression, en particulier de pression d’hydrogène.Alternatively or in addition, the system is configured so that the material 121 makes it possible to stabilize the hydrogen pressure within the first chamber 110. The system is for example configured so that the material 121 makes it possible to stabilize the pressure of hydrogen within the first chamber 110 when the first chamber 110 is subjected to variations in pressure, in particular of hydrogen pressure.
Par stabiliser, on entend réduire des variations, augmentation, diminution ou oscillations, qui forment des écarts par rapport à une pression souhaitée. II est ainsi possible en captant et/ou en libérant de l’hydrogène gazeux au moyen du matériau, d’éviter des variations importantes et non désirées de pression et de stabiliser ainsi la pression.By stabilize is meant to reduce variations, increase, decrease or oscillations, which form deviations from a desired pressure. It is thus possible by capturing and / or releasing gaseous hydrogen by means of the material, to avoid large and undesired variations in pressure and thus to stabilize the pressure.
II est ainsi possible d’obtenir un système pouvant fournir ou recevoir de l’hydrogène à un débit et une pression satisfaisants, même en cas de phénomènes d’augmentation ou de variation de pression, sans présenter de risque de sécurité.It is thus possible to obtain a system capable of supplying or receiving hydrogen at a satisfactory rate and pressure, even in the event of pressure increase or variation, without presenting a security risk.
Un tel système permet également de se passer de soupape de sûreté, ou du moins d’en limiter l’usage à des cas extrêmes. Ceci permet d’éviter ou de limiter les inconvénients associés à une telle soupape, tels que des pertes d’hydrogène dès que la pression augmente, les risques de sécurité qu’impliquent de tels dégagements d’hydrogène, et les risques liés au défaut de fonctionnement de telles soupapes, et les opérations de maintenance sur de telles soupapes qui seraient nécessaires, ainsi que les risques de défaut de fonctionnement de telles soupapes liés au rejet de matières solides lors du rejet d'hydrogène. Un tel système permet également de s’affranchir de conditions contraignantes de stockage et de transport, notamment en termes de température. Ceci permet d’éviter ou de limiter les inconvénients associés à de telles contraintes, telles que la complexité de mettre en oeuvre ces conditions depuis la fabrication jusqu’à l’utilisation du système alors que des domaines d’application tels que le domaine automobile sont déjà soumis à de nombreuses règles, telles que les limites des possibilités de transport, notamment par voie maritime ou terrestre, où des températures élevées peuvent avoir à être tolérées, telles que des risques additionnels dans le cas de soumission accidentelle du système à des températures très importantes comme en cas d’incendie et telles que la limitation des possibilités logistiques de déploiement des systèmes de stockage et donc de leur mise à disposition.Such a system also makes it possible to dispense with a safety valve, or at least to limit its use to extreme cases. This makes it possible to avoid or limit the drawbacks associated with such a valve, such as loss of hydrogen as soon as the pressure increases, the safety risks involved in such release of hydrogen, and the risks associated with failure to operation of such valves, and the maintenance operations on such valves which would be necessary, as well as the risks of malfunction of such valves linked to the rejection of solid materials during the rejection of hydrogen. Such a system also makes it possible to get rid of restrictive conditions of storage and transport, in particular in terms of temperature. This makes it possible to avoid or limit the drawbacks associated with such constraints, such as the complexity of implementing these conditions from the manufacturing to the use of the system while fields of application such as the automotive field are already subject to numerous rules, such as the limits of the possibilities of transport, in particular by sea or land, where high temperatures may have to be tolerated, such as additional risks in the event of accidental submission of the system to very high temperatures such as in the event of a fire and such as limiting the logistical possibilities of deploying storage systems and therefore making them available.
Un tel système est également plus avantageux qu’un conteneur spécialement renforcé pour offrir une plus grande stabilité. En outre, il est ainsi possible d’éviter l’importante augmentation de masse associée aux systèmes spécialement renforcés et les inconvénients qu’elle présente pour l’utilisateur, ainsi que la nécessité de dimensionner également l’entrée et/ou la sortie du système pour résister aux conditions envisagées, notamment à des pressions élevées.Such a system is also more advantageous than a specially reinforced container to provide greater stability. In addition, it is thus possible to avoid the significant increase in mass associated with specially reinforced systems and the disadvantages which it presents for the user, as well as the need to also size the input and / or the output of the system. to withstand the conditions envisaged, in particular at high pressures.
Un tel système est également plus avantageux que de réaliser un système avec un volume additionnel non occupé. Il est ainsi possible de proposer une solution plus avantageuse, le volume additionnel n’offrant qu’un avantage limité en termes de réduction de pression de par la faible densité de l’hydrogène gazeux. En outre, il est ainsi possible d’éviter l’augmentation de masse et de volume associée à un système ayant un plus grand volume interne et les inconvénients qu’elle présente pour l’utilisateur.Such a system is also more advantageous than realizing a system with an additional unoccupied volume. It is thus possible to propose a more advantageous solution, the additional volume offering only a limited advantage in terms of pressure reduction due to the low density of the hydrogen gas. In addition, it is thus possible to avoid the increase in mass and volume associated with a system having a greater internal volume and the disadvantages which it presents for the user.
En particulier, pour ce qui est de la stabilisation, un tel système permet par exemple d’absorber les hausses de pression et de lisser les pics d’augmentation et éventuellement de diminution de pression au niveau de l’unité. Ceci permet d’améliorer la régulation et l’utilisation de l’unité. Il est ainsi possible de réguler de manière passive la pression pour la faire converger plus rapidement. Il est ainsi possible d’absorber les oscillations importantes de pression, qu’il s’agisse de surpression ou de dépression, autour d’une valeur asymptotique.In particular, with regard to stabilization, such a system makes it possible, for example, to absorb increases in pressure and to smooth the peaks of increase and possibly decrease in pressure at the level of the unit. This improves the regulation and use of the unit. It is thus possible to passively regulate the pressure to make it converge more quickly. It is thus possible to absorb large pressure oscillations, whether overpressure or depression, around an asymptotic value.
Le système 100 est par exemple adapté pour fournir de l’hydrogène à une unité d’utilisation d’hydrogène telle que décrite ci-après, et/ou recevoir de l’hydrogène d’une unité de production d’hydrogène telle que décrite ci-après. Le système 100 est par exemple configuré pour faire partie ou former en outre un système de stockage et de fourniture d’hydrogène.The system 100 is for example suitable for supplying hydrogen to a hydrogen utilization unit as described below, and / or receiving hydrogen from a hydrogen production unit as described below. -after. The system 100 is for example configured to form part or further form a hydrogen storage and supply system.
Le système 100 est par exemple configuré pour que les moyens de contrôle de pression d’hydrogène forment un dispositif échangeable et/ou amovible tel que décrit ci-après. Les moyens de contrôle de pression d’hydrogène forment par exemple une cartouche.The system 100 is for example configured so that the hydrogen pressure control means form an exchangeable and / or removable device as described below. The hydrogen pressure control means form, for example, a cartridge.
Pression critiqueCritical pressure
Le système 100 est par exemple configuré de sorte que la deuxième chambre 120 et/ou le matériau 121 permet de limiter la pression d’hydrogène au sein de la première chambre 110, par exemple lorsque la première chambre 110 est soumise à une montée en pression d’hydrogène, de sorte que la pression au sein de la première chambre reste inférieure ou égale à une pression dite critique ou ne dépasse pas d’un certain seuil une pression dite critique, par exemple pour une température inférieure ou égale à une température dite critique et/ou pour une quantité d’hydrogène contenue par la première chambre inférieure ou égale à une quantité dite critique.The system 100 is for example configured so that the second chamber 120 and / or the material 121 makes it possible to limit the hydrogen pressure within the first chamber 110, for example when the first chamber 110 is subjected to a pressure increase of hydrogen, so that the pressure within the first chamber remains less than or equal to a so-called critical pressure or does not exceed a certain threshold a so-called critical pressure, for example for a temperature less than or equal to a so-called temperature critical and / or for an amount of hydrogen contained in the first chamber less than or equal to a so-called critical amount.
La pression critique correspond à une valeur prédéfinie et déterminée comme critique pour le système, par exemple pour la quantité critique et pour la température critique.The critical pressure corresponds to a predefined value determined as critical for the system, for example for the critical quantity and for the critical temperature.
II est ainsi possible de dimensionner les moyens de contrôle de pression d’hydrogène pour que la pression de la première chambre et/ou la pression d’hydrogène de la première chambre reste en-dessous d’une pression prédéterminée. Le choix du matériau permet ainsi de contrôler au préalable les pressions auxquelles la première chambre sera soumise, ce qui permet de dimensionner les moyens de contrôle de pression d’hydrogène en conséquence.It is thus possible to size the hydrogen pressure control means so that the pressure of the first chamber and / or the hydrogen pressure of the first chamber remains below a predetermined pressure. The choice of material thus makes it possible to control beforehand the pressures to which the first chamber will be subjected, which makes it possible to size the hydrogen pressure control means accordingly.
Matériau ίοMaterial ίο
Le matériau 121 comprend ou est un matériau de stockage d’hydrogène, par exemple adapté pour former un hydrure, par exemple un hydrure métallique.The material 121 comprises or is a hydrogen storage material, for example adapted to form a hydride, for example a metal hydride.
Le matériau 121 comprend ou est par exemple un alliage métallique, par exemple adapté pour former un hydrure, par exemple à température ambiante.The material 121 comprises or is, for example, a metal alloy, for example adapted to form a hydride, for example at room temperature.
Le matériau 121 comprend par exemple une poudre.The material 121 comprises for example a powder.
Le 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.The material 121 can comprise or consist of a metallic alloy, for example an intermetallic compound, of the type A n B m , where A and B are metallic chemical elements, and n and m natural integers greater than or equal to 1, for example of type AB m , for example AB2 or AB5, for example of type A n B, for example A2B, for example AB.
Le matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un alliage métallique, par exemple un composé intermétallique, comprenant du fer et/ou du vanadium et/ou du titane et/ou du zirconium et/ou du magnésium. Le 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 Mg, et/ou le ou les hydrure(s) correspondant(s). Le matériau 121 peut également comprendre ou être constitué d’au moins un hydrure de type NaAlFL et/ou L1NH2 et/ou LiBFL et/ou MgFL, la ou les forme(s) déshydrogénée(s) correspondante(s). Le 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.The material 121 can comprise or consist of a metallic alloy, for example an intermetallic compound, comprising iron and / or vanadium and / or titanium and / or zirconium and / or magnesium. The material 121 can comprise or consist of at least one alloy of LaNis and / or FeTi and / or TiCr and / or TiVr and / or TiZr and / or TiMn2 and / or Mg type, and / or the hydride (s). s) corresponding. The material 121 can also comprise or consist of at least one hydride of the NaAlFL and / or L1NH2 and / or LiBFL and / or MgFL type, the corresponding dehydrogenated form (s). The material 121 can comprise or consist of an alloy of the Ti (i- y ) Zr y (MnVFe) 2 type with y greater than or equal to 0 and y less than or equal to 1.
Moyens de chauffageHeating means
Le système 100 peut comprendre des moyens de chauffage 113 du matériau 121. Les moyens de chauffage 113 sont par exemple adaptés pour chauffer le matériau 121 à une température d’opération du matériauThe system 100 may include heating means 113 for the material 121. The heating means 113 are for example adapted to heat the material 121 to an operating temperature of the material
121.121.
Le système peut comprendre un ou plusieurs matériaux améliorant le transfert thermique et/ou la conservation des performances au cours des cycles et/ou la perméabilité et/ou d’autres fonctions pertinentes pour l’application envisagée.The system may include one or more materials improving heat transfer and / or conservation of performance during cycles and / or permeability and / or other functions relevant to the intended application.
Valve de surpressionPressure relief valve
Le système 100 peut comprendre une première valve de surpression adaptée pour permettre l’échappement de gaz, par exemple d’hydrogène gazeux, par exemple depuis le dispositif 100, par exemple depuis la première chambre 110, par exemple de sorte à limiter la pression d’hydrogène du système et/ou à éviter une surpression du système 100, par exemple de l’unité de stockage, par exemple au-delà d’une pression maximale du système 100, par exemple une pression maximale de la première chambre 110.The system 100 may include a first pressure relief valve adapted to allow the escape of gas, for example hydrogen gas, for example from the device 100, for example from the first chamber 110, for example so as to limit the pressure d hydrogen from the system and / or to avoid an overpressure of the system 100, for example of the storage unit, for example beyond a maximum pressure of the system 100, for example a maximum pressure of the first chamber 110.
Par pression maximale du dispositif, on entend par exemple une pression à laquelle le dispositif n’est pas endommagé lorsqu’il est placé en fonctionnement. La pression maximale du dispositif est par exemple inférieure ou égale à 300 bars, par exemple égale à 300 bars, par exemple inférieure ou égale à 100 bars, par exemple égale à 100 bars, par exemple supérieure ou égale à 20 bars, par exemple égale à 20 bars.By maximum pressure of the device, we mean for example a pressure at which the device is not damaged when it is placed in operation. The maximum pressure of the device is for example less than or equal to 300 bars, for example equal to 300 bars, for example less than or equal to 100 bars, for example equal to 100 bars, for example greater than or equal to 20 bars, for example equal at 20 bars.
Deuxième chambreSecond bedroom
La deuxième chambre 120 présente par exemple un volume strictement inférieur à celui de la première chambre 110, par exemple inférieur ou égal à 80 %, par exemple inférieur ou égal à 50 %, par exemple supérieur ou égal à 10 % du volume de la première chambre 110.The second chamber 120 has for example a volume strictly less than that of the first chamber 110, for example less than or equal to 80%, for example less than or equal to 50%, for example greater than or equal to 10% of the volume of the first room 110.
La deuxième chambre 120 est par exemple une chambre tampon.The second chamber 120 is for example a buffer chamber.
EnceintesPregnant
L’unité comprend par exemple une première enceinte 114. La première chambre 110 s’étend par exemple à l’intérieur de la première enceinte 114. La première enceinte 114 s’étend par exemple autour de la première chambre 110. La première enceinte 114 délimite et/ou définit par exemple la première chambre 110.The unit comprises for example a first enclosure 114. The first chamber 110 extends for example inside the first enclosure 114. The first enclosure 114 extends for example around the first chamber 110. The first enclosure 114 defines and / or defines, for example, the first chamber 110.
Les moyens de contrôle de pression d’hydrogène comprennent par exemple une deuxième enceinte 124. La deuxième chambre 120 s’étend par exemple à l’intérieur de la deuxième enceinte 124. La deuxième enceinte 124 s’étend par exemple autour de la deuxième chambre 120. La deuxième enceinte 124 délimite et/ou définit par exemple la deuxième chambre 120.The hydrogen pressure control means comprise for example a second enclosure 124. The second chamber 120 extends for example inside the second enclosure 124. The second enclosure 124 extends for example around the second chamber 120. The second enclosure 124 defines and / or defines, for example, the second chamber 120.
La deuxième enceinte 124 s’étend par exemple hors de la première enceinte 114. Alternativement, la deuxième enceinte 124 s’étend par exemple au sein de la première enceinte 114.The second enclosure 124 extends for example outside the first enclosure 114. Alternatively, the second enclosure 124 extends for example within the first enclosure 114.
Au moins une paroi de la première enceinte 114 est par exemple contigüe d’au moins une paroi de la deuxième enceinte 124. Alternativement, la deuxième enceinte 124 est par exemple disposée à distance des parois de la première enceinte 114. La deuxième enceinte est par exemple disposée au sein de la première chambre 110.At least one wall of the first enclosure 114 is for example contiguous with at least one wall of the second enclosure 124. Alternatively, the second enclosure 124 is for example placed at a distance from the walls of the first enclosure 114. The second enclosure is by example disposed within the first chamber 110.
La deuxième chambre 120 et/ou la deuxième enceinte 124 est par exemple adaptée pour dissiper la chaleur.The second chamber 120 and / or the second enclosure 124 is for example adapted to dissipate heat.
Premier mode de réalisationFirst embodiment
Première valve anti-retourFirst non-return valve
En référence à la figure 1, le système 100 peut comprendre une première valve-anti-retour 140. La première valve anti-retour 140 est par exemple adaptée pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la première chambre 110 vers la deuxième chambre 120. La première valveanti-retour 140 est par exemple adaptée pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la première chambre 110 vers la deuxième chambre 120 lorsque la pression dans la première chambre 110 devient supérieure à une première pression d’ouverture. La pression d’ouverture est adaptée pour l’application envisagée.With reference to FIG. 1, the system 100 may comprise a first non-return valve 140. The first non-return valve 140 is for example adapted to allow the passage of a flow of hydrogen from the first chamber 110 to the second chamber 120. The first non-return valve 140 is for example adapted to allow the passage of a flow of hydrogen from the first chamber 110 to the second chamber 120 when the pressure in the first chamber 110 becomes greater than a first pressure d 'opening. The opening pressure is suitable for the intended application.
Il est ainsi possible de transférer de l’hydrogène de la première chambre 110 à la deuxième chambre 120 au-delà d’une certaine pression.It is thus possible to transfer hydrogen from the first chamber 110 to the second chamber 120 beyond a certain pressure.
La première valve anti-retour 140 est par exemple une soupape de pression différentielle.The first non-return valve 140 is for example a differential pressure valve.
Deuxième valve anti-retourSecond non-return valve
Le dispositif 100 peut comprendre une deuxième valve anti-retourThe device 100 may include a second non-return valve
150.150.
La deuxième valve anti-retour 150 est par exemple adaptée pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la deuxième chambre 120 vers la première chambre 110 lorsque la pression dans la deuxième chambre 120 dépasse la pression dans la première chambre 110.The second non-return valve 150 is for example adapted to allow the passage of a flow of hydrogen from the second chamber 120 to the first chamber 110 when the pressure in the second chamber 120 exceeds the pressure in the first chamber 110.
Il est ainsi possible, lorsque la pression diminue à nouveau, de transférer à nouveau à la première chambre 110 l’hydrogène qui avait migré dans la deuxième chambre 120.It is thus possible, when the pressure decreases again, to transfer again to the first chamber 110 the hydrogen which had migrated in the second chamber 120.
La deuxième valve anti-retour 150 est par exemple un clapet antiretour.The second non-return valve 150 is for example a non-return valve.
Deuxième valve de surpressionSecond pressure relief valve
Le dispositif 100 peut comprendre une deuxième valve de surpression adaptée pour permettre l’échappement de gaz, par exemple d’hydrogène gazeux, par exemple depuis la deuxième chambre 120, par exemple de sorte à limiter la pression d’hydrogène du dispositif et/ou à éviter une surpression du dispositif 100, par exemple au-delà d’une pression maximale du dispositif 100.The device 100 may comprise a second pressure relief valve adapted to allow the escape of gas, for example hydrogen gas, for example from the second chamber 120, for example so as to limit the hydrogen pressure of the device and / or to avoid an overpressure of the device 100, for example beyond a maximum pressure of the device 100.
Propriétés thermodynamiquesThermodynamic properties
Les propriétés thermodynamiques du matériau 121, par exemple sa pression d’équilibre, par exemple de sorption ou de désorption, par exemple à une température ou à une plage de température donnée(s), correspondent par exemple aux conditions de fonctionnement de l’unité.The thermodynamic properties of the material 121, for example its equilibrium pressure, for example sorption or desorption, for example at a given temperature or temperature range (s), correspond for example to the operating conditions of the unit .
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.By equilibrium desorption pressure of a material at a given temperature and at a given charge rate, is meant the minimum gas pressure exerted on the material for which there is no release of hydrogen. At infinitely lower pressure, hydrogen is released.
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.By equilibrium absorption or adsorption pressure of a material at a given temperature and at a given charge rate, is meant the maximum gas pressure exerted on the material for which there is no absorption or adsorption of hydrogen. At infinitely lower pressure, hydrogen is absorbed or adsorbed.
Le même taux de charge est par exemple compris entre 40% et 60%, par exemple sensiblement égal à 50 %.The same charge rate is for example between 40% and 60%, for example substantially equal to 50%.
Le taux de charge est par exemple exprimé en pourcentage.The charge rate is for example expressed as a percentage.
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.The charge rate can be defined as the ratio of the mass of hydrogen introduced into the system to the maximum mass of hydrogen that the system can contain, at the given temperature.
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.We can, by convention, define that the maximum mass, and therefore the charge rate, is calculated at a reference pressure, for example 200 bars.
Par exemple, la pression d’équilibre à une température de fonctionnement de la deuxième chambre 120 est strictement inférieure à la pression maximale à laquelle l’on souhaite soumettre l’unité. Cette température de fonctionnement de la deuxième chambre 120 peut être la même température que la température de fonctionnement de la première chambre 110. La deuxième chambre 120 peut également être isolée thermiquement de la première chambre 110 de sorte à présenter une température indépendante de la première chambre. Le matériau 121 de la deuxième chambre est par exemple choisi de sorte que le système peut absorber un surplus d’hydrogène de la première chambre 110 sous des conditions données, en particulier à une température ou dans une plage de températures donnée.For example, the equilibrium pressure at an operating temperature of the second chamber 120 is strictly lower than the maximum pressure to which the unit is to be subjected. This operating temperature of the second chamber 120 can be the same temperature as the operating temperature of the first chamber 110. The second chamber 120 can also be thermally insulated from the first chamber 110 so as to present a temperature independent of the first chamber . The material 121 of the second chamber is for example chosen so that the system can absorb a surplus of hydrogen from the first chamber 110 under given conditions, in particular at a given temperature or within a given temperature range.
Exemple de comportementBehavior example
En référence à la figure 4, un exemple d’évolution de la pression 501 de la première chambre 110 (en trait plein) et de la pression 502 de la deuxième chambre 120 (en trait interrompu) en fonction du temps est représentée. La deuxième chambre 120 permet de limiter la pression de la première chambre 110 en la maintenant au niveau d’une pression critique.With reference to FIG. 4, an example of the evolution of the pressure 501 of the first chamber 110 (in solid lines) and of the pressure 502 of the second chamber 120 (in broken lines) as a function of time is shown. The second chamber 120 makes it possible to limit the pressure of the first chamber 110 by keeping it at a critical pressure.
Si la première pression d’ouverture est atteinte, de l’hydrogène est transféré de la première chambre 110 vers la deuxième chambre 120. Le matériau 121 commence alors à absorber de l’hydrogène suivant la pression équilibre de sorption dudit matériau. Lorsque la pression dans la première chambre 110 est suffisamment réduite, le transfert de l’hydrogène vers la deuxième chambre 120 s’arrête. Quand la pression de la première chambre 110 passe sous la pression de la deuxième chambre 120 l’hydrogène est transféré vers la première chambre 110. L’hydrogène qui est dans la deuxième chambre 120 peut ainsi être retransféré dans la première chambre ce qui permet d’éviter des pertes.If the first opening pressure is reached, hydrogen is transferred from the first chamber 110 to the second chamber 120. The material 121 then begins to absorb hydrogen according to the equilibrium sorption pressure of said material. When the pressure in the first chamber 110 is sufficiently reduced, the transfer of hydrogen to the second chamber 120 stops. When the pressure of the first chamber 110 passes under the pressure of the second chamber 120 the hydrogen is transferred to the first chamber 110. The hydrogen which is in the second chamber 120 can thus be transferred back to the first chamber which allows d '' avoid losses.
Dans un exemple détaillé, une telle configuration est mise en oeuvre en utilisant comme matériau 121 un matériau à base de TiMn2 avec une pression d’équilibre adaptée pour absorber de l’hydrogène lorsque la pression dans la première chambre 110 dépasse les 30 bar, permettant un système compact et sûr vis-à-vis des augmentations de pressions dues par exemple à des augmentations de température ou à des disfonctionnements.In a detailed example, such a configuration is implemented using as material 121 a TiMn2-based material with an equilibrium pressure suitable for absorbing hydrogen when the pressure in the first chamber 110 exceeds 30 bar, allowing a compact and safe system against pressure increases due for example to temperature increases or malfunctions.
Deuxième mode de réalisationSecond embodiment
Moyens de communication fluidiqueFluid communication means
En référence à la figure 2, le système 100 peut comprendre des moyens de communication fluidique 122 pour permettre le passage d’un flux d’hydrogène de la première chambre 110 vers la deuxième chambreReferring to Figure 2, the system 100 may include fluid communication means 122 to allow the passage of a flow of hydrogen from the first chamber 110 to the second chamber
120 et/ou de la deuxième chambre 120 vers la première chambre 110. Le système, par exemple les moyens de communication fluidique 122 sont par exemple configurés de sorte que la première chambre 110 et la deuxième chambre 120 sont maintenues en communication fluidique. Les moyens de communication fluidique 122 peuvent comprendre ou être un dispositif de communication fluidique.120 and / or from the second chamber 120 to the first chamber 110. The system, for example the fluid communication means 122 are for example configured so that the first chamber 110 and the second chamber 120 are maintained in fluid communication. The fluid communication means 122 may include or be a fluid communication device.
Il est ainsi possible d’intégrer la deuxième chambre 120 dans le même circuit que la première chambre, le système étant configuré pour fonctionner dans des conditions, par exemple une pression, de fonctionnement de la première chambre, cette pression étant par exemple entre la pression d’équilibre d’absorption ou d’adsorption et la pression d’équilibre de désorption à un taux de charge d’environ 50% du matériauIt is thus possible to integrate the second chamber 120 in the same circuit as the first chamber, the system being configured to operate under conditions, for example a pressure, of operation of the first chamber, this pressure being for example between the pressure equilibrium absorption or adsorption and equilibrium desorption pressure at a loading rate of about 50% of the material
121 et à une température choisie pour la deuxième chambre, par exemple 50°C. Cette température de fonctionnement de la deuxième chambre 120 peut être la même température de fonctionnement que la première chambre 110. La deuxième chambre 120 peut être isolée thermiquement de la première chambre 110 pour avoir une température indépendante. Le matériau de la deuxième chambre 120 est par exemple choisi pour mettre en œuvre un système qui peut absorber et/ou adsorber et/ou désorber de l’hydrogène vers ou depuis la première chambre 110 sous des conditions, notamment de température, données.121 and at a temperature chosen for the second chamber, for example 50 ° C. This operating temperature of the second chamber 120 can be the same operating temperature as the first chamber 110. The second chamber 120 can be thermally insulated from the first chamber 110 to have an independent temperature. The material of the second chamber 120 is for example chosen to implement a system which can absorb and / or adsorb and / or desorb hydrogen towards or from the first chamber 110 under given conditions, in particular of temperature.
Le système peut ainsi maintenir une pression de manière plus stable, en absorbant pics et creux de variations de pression par stockage ou fourniture d’hydrogène par le matériau 121.The system can thus maintain a pressure more stable, absorbing peaks and valleys of pressure variations by storage or supply of hydrogen by the material 121.
Les moyens de communication fluidique 122 comprennent par exemple au moins une ouverture et/ou canalisation, par exemple une pluralité d’ouvertures et/ou de canalisations, connectant la première chambre 110 et la deuxième chambre 120. L’ouverture est par exemple un orifice. L’au moins une ouverture et/ou canalisation, par exemple chaque ouverture et/ou canalisation est par exemple munie d’au moins un élément de filtre 123, comprenant par exemple un ou plusieurs filtres. L’élément de filtre est par exemple adapté pour permettre le passage d’hydrogène gazeux et/ou pour empêcher le passage de matériau de stockage d’hydrogène. L’élément de filtre 123 est par exemple adapté pour empêcher le passage de matière à l’état solide, par exemple de particules du deuxième matériau 121. L’élément de filtre 123 peut comprendre un matériau poreux, par exemple un ou plusieurs tuyau(x) à section poreuse, et/ou un tissu ou un non-tissé, de fibres, et/ou une feuille ondulée, par exemple une tôle ondulée, et/ou une ou plusieurs mousse(s) et/ou une ou plusieurs structure(s) filaire.The fluid communication means 122 for example comprise at least one opening and / or pipes, for example a plurality of openings and / or pipes, connecting the first chamber 110 and the second chamber 120. The opening is for example an orifice . The at least one opening and / or pipe, for example each opening and / or pipe is for example provided with at least one filter element 123, comprising for example one or more filters. The filter element is for example adapted to allow the passage of hydrogen gas and / or to prevent the passage of hydrogen storage material. The filter element 123 is for example adapted to prevent the passage of material in the solid state, for example particles of the second material 121. The filter element 123 can comprise a porous material, for example one or more pipes ( x) with a porous section, and / or a fabric or a nonwoven, of fibers, and / or a corrugated sheet, for example a corrugated sheet, and / or one or more foam (s) and / or one or more structure (s) wired.
Le système ne nécessite pas de système de valve ou d’autres mécanismes de contrôle de flux, passif ou actif, entre le premier matériau et le deuxième matériau, ce qui permet une conception simple et une facilité de fabrication plus grande.The system does not require a valve system or other passive or active flow control mechanisms between the first material and the second material, which allows for simple design and greater ease of manufacture.
Les moyens de communication fluidique 122, par exemple l’ouverture et/ou canalisation 122, sont par exemple disposés au niveau de la deuxième enceinte 124. La deuxième enceinte 124 comprend par exemple les moyens de communication fluidique 122.The fluid communication means 122, for example the opening and / or pipe 122, are for example arranged at the level of the second enclosure 124. The second enclosure 124 comprises for example the fluid communication means 122.
La première chambre comprend par exemple un mélange d’hydrogène gazeux et d’au moins un autre gaz. L’au moins un autre gaz comprend par exemple un gaz combustible, par exemple combustible fossile, par exemple un ou plusieurs gaz d’hydrocarbure, par exemple du gaz naturel et/ou combustible non-fossile, par exemple du biogaz, et/ou du méthane. Dans ce cas, les moyens de contrôle peuvent être adaptés pour limiter la pression partielle en hydrogène au sein de la première chambre. Ceci est particulièrement intéressant dans des installations où un autre gaz, par exemple un gaz combustible, et l’hydrogène circulent ensemble car il est alors possible, lorsque ceci est nécessaire de gérer la quantité d’hydrogène relativement à la quantité de l’autre gaz, par exemple du gaz combustible, dans la première chambre, afin de modifier la valeur de combustion du mélange. Ceci peut permettre d’assurer à un utilisateur d’un réseau de fourniture de gaz, par exemple de gaz combustible, la fourniture d’une énergie définie en fonction du volume de gaz prélevé sur le réseau. Ceci peut permettre à un fournisseur d’un tel réseau de s’assurer que le réseau est conforme aux règlementations éventuelles sur le maximum d’hydrogène toléré (par exemple en pression partielle ou en concentration).The first chamber comprises, for example, a mixture of hydrogen gas and at least one other gas. The at least one other gas comprises, for example, a combustible gas, for example fossil fuel, for example one or more hydrocarbon gases, for example natural gas and / or non-fossil fuel, for example biogas, and / or methane. In this case, the control means can be adapted to limit the partial pressure of hydrogen within the first chamber. This is particularly advantageous in installations where another gas, for example a combustible gas, and hydrogen circulate together because it is then possible, when this is necessary to manage the quantity of hydrogen relative to the quantity of the other gas. , for example combustible gas, in the first chamber, in order to modify the combustion value of the mixture. This can make it possible to provide a user of a gas supply network, for example of combustible gas, with the supply of an energy defined as a function of the volume of gas withdrawn from the network. This can allow a supplier of such a network to ensure that the network complies with any regulations on the maximum tolerated hydrogen (for example, partial pressure or concentration).
Exemples détaillésDetailed examples
En référence à la figure 5, la pression en fonction du chargement en hydrogène en pourcentage massique est représentée. La pression d’équilibre de sorption, par exemple de désorption et/ou absorption et/ou adsorption, est choisie pour permettre aux moyens de contrôle de pression de fonctionner avec la première chambre 110. C’est-à-dire que le matériau 121 est charge à d’environ 50% à une pression de fonctionnement de la première chambre. La quantité du matériau 121 est choisie pour permettre d’absorber de l’hydrogène attendu avec les variations de pression attendues du système. Ainsi, le matériau 121 peut absorber/adsorber ou désorber de l’hydrogène si la pression du système augmente ou diminue.With reference to FIG. 5, the pressure as a function of the hydrogen loading in mass percentage is shown. The equilibrium sorption pressure, for example of desorption and / or absorption and / or adsorption, is chosen to allow the pressure control means to operate with the first chamber 110. That is to say that the material 121 is charged to about 50% at an operating pressure of the first chamber. The quantity of material 121 is chosen to allow the absorption of expected hydrogen with the expected pressure variations of the system. Thus, the material 121 can absorb / adsorb or desorb hydrogen if the system pressure increases or decreases.
En référence à la figure 6, il est décrit sous forme de diagramme, en bar en fonction du temps, la pression 701 pour une configuration à une chambre unique selon l’art antérieur (en trait pointillé) et la pression 702 pour un exemple système selon le deuxième mode de réalisation (en trait plein). Si la pression de système varie, par exemple en raison d’un changement de débit de production d’hydrogène ou par exemple s’il y a un changement de consommation de l’hydrogène ou par exemple s’il y a une combinaison des deux, la pression dans l’art antérieur varie comme illustré avec 701. En présence des moyens de contrôle de pression il est possible de réduire cette fluctuation drastiquement. Si la pression du système devient supérieure à la pression équilibre d’absorption ou d’adsorption du matériau, le matériau 121 absorbe ou adsorbe de l’hydrogène et la pression du système est stabilisée dans une plus petite plage qu’en l’absence de la deuxième chambre 120. Le matériau 121 peut en outre traiter de manière les cas de réduction de pression. Le matériau peut ainsi réagir à une désorption. Ceci permet de réduire drastiquement la variation de la pression du système.With reference to FIG. 6, it is described in the form of a diagram, in bar as a function of time, the pressure 701 for a configuration with a single chamber according to the prior art (in dotted lines) and the pressure 702 for an example system according to the second embodiment (in solid lines). If the system pressure varies, for example due to a change in hydrogen production rate or for example if there is a change in hydrogen consumption or for example if there is a combination of the two , the pressure in the prior art varies as illustrated with 701. In the presence of the pressure control means it is possible to reduce this fluctuation drastically. If the system pressure becomes higher than the equilibrium absorption or adsorption pressure of the material, the material 121 absorbs or adsorbs hydrogen and the system pressure is stabilized in a smaller range than in the absence of the second chamber 120. The material 121 can furthermore deal with cases of pressure reduction. The material can thus react to a desorption. This drastically reduces the variation in system pressure.
Dans un exemple détaillé une telle configuration est utilisée pour fournir un flux d’hydrogène avec une faible variance lors de l’établissement du régime permanent et une pression rapidement stabilisée.In a detailed example such a configuration is used to provide a flow of hydrogen with a small variance when establishing steady state and a rapidly stabilized pressure.
Exemples de systèmeSystem examples
Le système est par exemple un système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène.The system is for example a hydrogen storage and / or supply system.
Le système 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.The system is for example a hydrogen storage and / or supply system for a vehicle. The vehicle is for example a motor vehicle. The motor vehicle is for example an electric motor vehicle, for example powered by a fuel cell. The motor vehicle is for example a vehicle with a heat engine.
Le système est par exemple un système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène pour un système stationnaire. Le système 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.The system is for example a hydrogen storage and / or supply system for a stationary system. The stationary system is for example an electricity supply unit, for example a generator, for example an emergency and / or emergency electricity supply unit, for example a lighting unit, for example lighting of a building. The electricity supply unit is for example portable.
Le système est par exemple un système mobile, c’est-à-dire un dispositif adapté pour être déplacé, notamment en raison de sa masse et de son volume, par exemple un dispositif portable, par exemple par un individu. Le système mobile est par exemple adapté pour recharger ou fournir de l’énergie à un dispositif tel qu’un téléphone mobileThe system is for example a mobile system, that is to say a device adapted to be moved, in particular because of its mass and its volume, for example a portable device, for example by an individual. The mobile system is for example suitable for recharging or supplying energy to a device such as a mobile telephone.
UnitéUnit
Le système comprend par exemple l’au moins une unité, par exemple une pluralité de telles unités.The system comprises, for example, at least one unit, for example a plurality of such units.
L’au moins une unité est ou comprend par exemple une unité de consommation d’hydrogène.The at least one unit is or includes, for example, a hydrogen consumption unit.
L’au moins une unité est ou comprend par exemple un système de traitement des gaz issus d’un moteur, par exemple au niveau d’une ligne d’échappement.The at least one unit is or includes, for example, a system for treating gases from an engine, for example at an exhaust line.
L’au moins une unité est ou comprend par exemple une pile à combustible, par exemple une pile à combustible à membrane d’échange de protons.The at least one unit is or comprises for example a fuel cell, for example a proton exchange membrane fuel cell.
L’au moins une unité 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 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.The at least one unit may include the fuel cell and / or an electric motor adapted to be powered by the fuel cell. The at least one unit is or includes for example a hydrogen engine, for example a heat engine adapted to be supplied with hydrogen, for example an internal combustion engine and / or a mixed engine.
Le système est par exemple configuré de manière à ce que l’au moins un système 100 puisse alimenter l’unité en hydrogène.The system is for example configured so that at least one system 100 can supply the unit with hydrogen.
L’unité 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.The unit has for example an inlet pressure greater than or equal to 1.5 bars, for example 2.5 bars, for example 5 bars, for example 10 bars.
Alternativement ou en complément, l’au moins une unité est ou comprend par exemple une unité de production d’hydrogène.Alternatively or additionally, the at least one unit is or includes, for example, a hydrogen production unit.
L’au moins une unité est ou comprend par exemple un système de production d’hydrogène par électrolyse et/ou par reformage catalytique et/ou photocatalyse.The at least one unit is or includes, for example, a hydrogen production system by electrolysis and / or by catalytic reforming and / or photocatalysis.
Le système est par exemple configuré de manière à pouvoir être alimenté par l’unité en hydrogène.The system is for example configured so that it can be supplied with hydrogen by the unit.
Moyens de commandeControl means
Le système peut comprendre des moyens de commande 270. 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.The system may include control means 270. The control means may comprise at least one processor and / or a random access memory and / or a read only memory and / or display means, for example a terminal.
Les moyens de commande 270 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 270 peuvent comprendre un premier capteur de température 214 de la première chambre, et/ou un deuxième capteur de température 224 de la deuxième chambre. Les moyens de commande 270 peuvent comprendre un premier capteur de pression 214 de la première chambre, et/ou un deuxième capteur de pression 224 de la deuxième chambre.The control means 270 may include one or more sensors adapted to measure and provide one or more measurements of the system state, for example in real time. The control means 270 may comprise a first temperature sensor 214 of the first chamber, and / or a second temperature sensor 224 of the second chamber. The control means 270 may comprise a first pressure sensor 214 from the first chamber, and / or a second pressure sensor 224 from the second chamber.
Les moyens de commande 270 peuvent par exemple commander le système 100, par exemple les moyens de chauffage 113 du système 100.The control means 270 can for example control the system 100, for example the heating means 113 of the system 100.
Les moyens de commande sont par exemple configurés pour mettre en oeuvre un procédé tel que décrit ci-après.The control means are for example configured to implement a method as described below.
ProcédéProcess
Mise en œuvreImplementation
En référence à la figure 3, il est décrit un procédé de mise en oeuvre du système 100.With reference to FIG. 3, a method of implementing the system 100 is described.
Le procédé peut comprendre une étape 1300 de fabrication ou de fourniture du système 100.The method may include a step 1300 of manufacturing or supplying the system 100.
Le procédé peut comprendre une étape 1302 d’utilisation du système 100 et/ou de l’unité. L’étape 1302 peut comprendre une étape 13020 de contrôle de pression d’hydrogène de la première chambre telle que décrit ci-avant.The method may include a step 1302 of using the system 100 and / or the unit. Step 1302 may include a step 13020 for controlling the hydrogen pressure of the first chamber as described above.
Le procédé peut comprendre une étape 1304 d’augmentation de la pression d’hydrogène de la première chambre. Cette augmentation de pression d’hydrogène peut avoir de multiples causes, par exemple une augmentation de température. Le procédé peut comprendre une étape 1306 consécutive de transfert d’hydrogène vers la deuxième chambre pour limiter la pression d’hydrogène au sein de la première chambre, et/ou de captage de l’hydrogène par le matériau 121. Cette deuxième étape 1306 est par exemple mise en oeuvre au moyen de la première valve antiretour 140 et par exemple en complément au moyen de la deuxième valve anti-retour 150.The method may include a step 1304 of increasing the hydrogen pressure of the first chamber. This increase in hydrogen pressure can have multiple causes, such as an increase in temperature. The method can include a consecutive step 1306 of transferring hydrogen to the second chamber to limit the hydrogen pressure within the first chamber, and / or of capturing the hydrogen by the material 121. This second step 1306 is for example implemented by means of the first non-return valve 140 and for example in addition by means of the second non-return valve 150.
Le procédé peut comprendre une étape 1308 de réduction de la pression d’hydrogène au sein de la première chambre. Le procédé peut comprendre une étape 1310 consécutive de transfert d’hydrogène de la deuxième chambre 120 vers la première chambre 110 et/ou de libération d’hydrogène par le matériau 121. L’étape 1310 est par exemple mise en œuvre lorsque la pression au sein de la deuxième chambre 120 est plus élevée que la pression au sein de la première chambre 110. Les étapesThe method may include a step 1308 of reducing the hydrogen pressure within the first chamber. The method can include a step 1310 consecutive transfer of hydrogen from the second chamber 120 to the first chamber 110 and / or release of hydrogen by the material 121. Step 1310 is for example implemented when the pressure at within the second chamber 120 is higher than the pressure within the first chamber 110. The steps
1308 et 1310 peuvent être consécutives ou non d’étapes telles que les étapes 1304 et 1306.1308 and 1310 may or may not be consecutive of steps such as steps 1304 and 1306.
Le procédé peut comprendre une étape 1312 de variation de la pression d’hydrogène au sein la première chambre, par exemple d’oscillation de la pression d’hydrogène au sein de la première chambre.The method can include a step 1312 of varying the hydrogen pressure within the first chamber, for example oscillating the hydrogen pressure within the first chamber.
Le procédé peut comprendre une étape 1314 consécutive de captage et/ou de libération, par exemple de captage(s) et de libération(s) successifs, dans cet ordre ou dans l’ordre inverse, d’hydrogène de la première chambre par la deuxième chambre, en particulier par le matériau 121, pour stabiliser la pression d’hydrogène au sein de la première chambre. Ceci est par exemple permis du fait que les deux chambres sont en communication fluidique, avec ou sans valves. Les étapes 1312 et 1314 peuvent être consécutives ou non d’étapes telles que les étapes 1304, 1306, 1308 et 1310.The method can comprise a consecutive step 1314 of capture and / or release, for example of successive capture (s) and release (s), in this order or in the reverse order, of hydrogen from the first chamber by the second chamber, in particular by the material 121, to stabilize the hydrogen pressure within the first chamber. This is for example allowed because the two chambers are in fluid communication, with or without valves. Steps 1312 and 1314 may or may not be consecutive of steps such as steps 1304, 1306, 1308 and 1310.
Les étapes 1304, 1306, 1308, 1310, 1312 et/ou 1314 peuvent être répétées une ou plusieurs fois.Steps 1304, 1306, 1308, 1310, 1312 and / or 1314 can be repeated one or more times.
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