FR3063333A1

FR3063333A1 - Systeme de stockage et de fourniture d'hydrogene

Info

Publication number: FR3063333A1
Application number: FR1751486A
Authority: FR
Inventors: Michael Francis Levy; Jorn Oubraham; Carsten Pohlmann; Jean-Baptiste Dementhon
Original assignee: Aaqius and Aaqius SA
Current assignee: Aaqius and Aaqius SA
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2037-02-24
Also published as: TW201841822A; FR3063333B1; CN110546423B; WO2018154050A1; CN110546423A

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 d'hydrogène par sorption, - un deuxième réservoir (120) de stockage d'hydrogène comprenant un 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, le premier matériau ayant, pour une même température et un même taux de charge en hydrogène une pression d'équilibre de désorption strictement inférieure à celle du deuxième matériau, 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

063 333

51486 ® 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.

£>4j SYSTEME DE STOCKAGE ET DE FOURNITURE D'HYDROGENE.

FR 3 063 333 - A1 (5/) 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 d'hydrogène par sorption,

- un deuxième réservoir (120) de stockage d'hydrogène comprenant un 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, le premier matériau ayant, pour une même température et un même taux de charge en hydrogène une pression d'équilibre de désorption strictement inférieure à celle du deuxième matériau, 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.

i

SYSTEME DE STOCKAGE ET DE FOURNITURE D’HYDROGENE

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

II existe des systèmes de stockage et de fourniture d’hydrogène. Ces systèmes peuvent comprendre au moins un matériau solide permettant de stocker l’hydrogène par adsorption ou absorption.

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 une grande quantité d’hydrogène peut poser des problèmes de sécurité, notamment lorsque le système doit pouvoir fonctionner sous des températures élevées. Une possibilité est de concevoir le système en cherchant à limiter les pressions auxquelles il peut être soumis, par exemple à haute température. Cependant, ce fonctionnement à basse pression pose des problèmes d’efficacité du système, et risque même de le rendre inopérant à basse température.

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 d’hydrogène par sorption, 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, le premier matériau ayant, pour une même température et un même taux de charge en hydrogène une pression d’équilibre de désorption strictement inférieure à celle du deuxième matériau, 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 premier matériau et/ou le deuxième matériau est adapté pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique,

- 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 anti-retour,

- 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,

- l’au moins un deuxième réservoir comprend une pluralité de deuxièmes réservoirs, de préférence adaptés pour fournir alternativement le deuxième flux,

- 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 configurés pour mettre en oeuvre le procédé ciaprès.

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.

- 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 des exemples de système selon des exemples de mode de réalisation de l’invention,

- la figure 2 représente un exemple de système selon un exemple de mode de réalisation de l’invention,

- la figure 3 représente un exemple de comportement du système lors de la mise en oeuvre d’un exemple de procédé selon un exemple de mode de réalisation de l’invention,

- la figure 4 représente un exemple de comportement du système lors de la mise en oeuvre d’un exemple de procédé selon un exemple de mode de réalisation de l’invention,

- la figure 5 représente le comportement d’un exemple de matériau d’un système selon un exemple de mode de réalisation de l’invention,

- la figure 6 représente le comportement d’exemples de matériaux d’un système selon un exemple de mode de réalisation de l’invention, et

- la figure 7 représente le comportement des exemples de matériaux de la figure 6.

Description détaillée de l’invention

Système de stockage et/ou de fourniture d’hydrogène

Présentation générale

En référence aux figures 1 et 2, 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 est par exemple un matériau de stockage 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 premier matériau 111 peut être un matériau solide ou sous forme de gel. Le premier matériau 111 peut être un matériau de stockage réversible. 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 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.

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,

Le premier matériau 111 diffère par exemple du deuxième matériau 121 par ses propriétés thermodynamiques pour la sorption de l'hydrogène.

Le premier matériau 111a par exemple, pour une même température et un même taux de charge en hydrogène, une pression d’équilibre de désorption strictement inférieure à celle du deuxième matériau, 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.

II est ainsi possible de réaliser un système sécurisé avec le premier réservoir, qui peut vérifier des critères de limites de pression, tout en présentant avec le deuxième réservoir une unité plus réactive.

Par la même température et le même taux de charge, on entend une température donnée et un taux de charge donné.

La même température est par exemple comprise entre 40°C et 60°C, par exemple égale à 50°C.

Le même taux de charge est par exemple compris entre 40% et 60%, par exemple sensiblement égal à 50 %. Le taux de charge est par exemple exprimé en pourcentage. Par taux de charge on entend 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.

Le premier matériau 111 a par exemple une pression d’équilibre d’hydruration à 50°C, à un taux de charge de 50% à 50°C, strictement inférieure à celle du deuxième matériau 121.

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 inférieure, de l’hydrogène est libéré.

Par pression d’équilibre 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.

La pression d’équilibre de désorption est par exemple une pression d’équilibre de déshydruration.

Le premier matériau 111a, par exemple pour une même température et pour un même taux de charge, une pression d’équilibre de désorption et/ou absorption et/ou adsorption, par exemple d’hydruration et/ou de déshydruration, strictement inférieure à celle du deuxième matériau 121 d’au moins 1 mbar, par exemple d’au moins 10 mbar, par exemple d’au moins 100 mbar, par exemple d’au moins 1 bar.

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.

Il est ainsi possible de réaliser un système sécurisé avec le premier réservoir, qui peut vérifier des critères de limites de pression, tout en présentant avec le deuxième réservoir une unité plus réactive.

Cette unité peut par exemple permettre le démarrage du système lorsque la température n’est pas 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. Il est ainsi possible de démarrer rapidement le système malgré des températures basses, par exemple ne ίο convenant pas au premier réservoir, par exemple tout en chauffant le premier réservoir.

Alternativement en complément, une telle unité permet de fournir rapidement un surplus d’hydrogène lorsque la demande augmente brusquement.

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 élevée 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 et/ou permet d’avoir une température de fonctionnement basse et/ou diminue les risques de vide à basse température et donc les risques de contamination des matériaux.

II est également ainsi possible de se passer de dispositif de préchauffage du deuxième 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. Ceci permet également de simplifier le système car les contraintes liées au pré-chauffage sont moindres. Ceci permet encore d’avoir rapidement, voire immédiatement, une puissance importante contrairement aux puissances limitées durant le préchauffage.

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.

II 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.

II 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.

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.

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. Par exemple, le premier réservoir 110 et l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont connectés fluidiquement, par exemple de sorte que la connexion fluidique peut être bloquée de manière sélective.

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. La sortie 1101 est par exemple pourvue de moyens de blocage de sortie 1102, 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. 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.

Le système 100 comprend par exemple la 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 de sortie et/ou d’entrée 1202, 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 et/ou vers le deuxième réservoir 120. Dans la position fermée, la sortie 1201 ne permet pas l’écoulement d’hydrogène depuis et/ou vers le deuxième réservoir 120. La sortie 1201 comprend par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois.

Le système 100 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. La première entrée 1301 est par exemple pourvue de moyens de blocage d’entrée 1302, 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, 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 antiretour, par exemple pour éviter tout retour d’hydrogène depuis l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.

La sortie 1101 et/ou la sortie 1201 et/ou l’entrée 1301 sont par exemple en contact au niveau d’une connexion 1103.

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 est par exemple connecté fluidiquement à l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sans passer nécessairement par le deuxième réservoir 120. Alternativement ou en complément, 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.

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.

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. En outre, le premier réservoir peut être dimensionné de sorte à être stocké à des températures élevées.

Pluralité de deuxièmes réservoirs

Le système 100 peut comprendre une pluralité de deuxièmes réservoirs 120a 120b, par exemple comme illustré figure 2. Le premier réservoir 110 et/ou les deuxièmes réservoirs 120a 120b et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 sont par exemple connectés fluidiquement, par exemple comme illustré figure 2.

Le système 100 comprend par exemple la sortie 1101 d’hydrogène du premier réservoir 110 vers le deuxième réservoir 120a et/ou le deuxième réservoir 120b et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. La sortie 1101 est par exemple pourvue des premiers moyens de blocage de sortie 1102.

Pour chaque deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, le système 100 comprend par exemple une sortie 1201a, respectivement 1201b, d’hydrogène du deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, vers l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.

Pour chaque deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, le système 100 comprend par exemple une entrée 1203a, respectivement 1203b, d’hydrogène du deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, depuis le premier réservoir 110. Ces entrées 1203a et 1203b permettent ainsi aux deuxièmes réservoirs de recevoir de l’hydrogène issu du premier réservoir 110. L’entrée 1203a, respectivement 1203b, est par exemple au moins partiellement distincte de la sortie 1201a, respectivement 1201b. L’entrée 1203a, respectivement 1203b et la sortie 1201a, respectivement 1201b, comprennent par exemple une portion commune.

La sortie 1201a, respectivement 1201b, est par exemple pourvue de moyens de blocage de sortie 1202a, respectivement 1202b, 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 1202a, respectivement 1202b, permet l’écoulement d’hydrogène depuis le deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, par exemple vers l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. Dans la position fermée, la sortie 1201a, respectivement 1201b, ne permet pas l’écoulement d’hydrogène depuis et/ou vers le deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, par exemple entre l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 et le deuxième réservoir 120a, respectivement 120b. La sortie 1201a, respectivement 1201b, comprend par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois.

L’entrée 1203a, respectivement 1203b, est par exemple pourvue de moyens de blocage d’entrée 1204a, respectivement 1204b, 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, l’entrée 1203a, respectivement 1203b, permet l’écoulement d’hydrogène vers le deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, par exemple depuis le premier réservoir 110. Dans la position fermée, l’entrée 1203a, respectivement 1203b, ne permet pas l’écoulement d’hydrogène depuis le deuxième réservoir 120a, respectivement 120b, par exemple depuis le premier réservoir 110. L’entrée 1203a, respectivement 1203b, comprend par exemple une ou plusieurs canalisations et/ou une ou plusieurs parois.

Le système 100 comprend par exemple l’entrée 1301 d’hydrogène de l’unité d’utilisation d’hydrogène 130 depuis le premier réservoir 110 et/ou le deuxième réservoir 120a et/ou le deuxième réservoir 120b. La première entrée 1301 est par exemple pourvue des moyens de blocage d’entrée 1302.

La sortie 1101 peut être munie d’une valve anti-retour 1104, par exemple pour éviter tout retour d’hydrogène depuis la sortie 1201a et/ou la sortie 1201 b et/ou l’entrée 1301 et/ou le deuxième réservoir 120 et/ou l’unité d’utilisation d’hydrogène 130.

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.

Alternativement ou en complément, le premier réservoir 110 et le ou les deuxième(s) réservoir(s) 120 ou 120a et 120b comprennent une enceinte commune au sein de laquelle sont disposés le premier matériau 111 et le deuxième matériau 121. L’enceinte commune est par exemple confondue avec la première enceinte 112 et/ou la deuxième enceinte 122. Alternativement, la première enceinte 112 et/ou la deuxième enceinte 122 est disposée au sein de l’enceinte commune.

Hydrure

Description générale

Le premier matériau 111 et/ou 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 premier matériau 111 et/ou le deuxième matériau 121 comprend ou est par exemple un alliage métallique adapté pour former un hydrure, par exemple à température ambiante.

Le premier matériau 111 et/ou le deuxième matériau 121 comprend par exemple une poudre.

Le premier matériau 111 et/ou le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un alliage métallique, par exemple un composé intermétallique, de type A_nB_m, 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 AB_m, par exemple AB2 ou AB5, par exemple de type A_nB, par exemple A2B, par exemple AB.

Le premier matériau 111 et/ou le deuxième 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 premier matériau 111 et/ou 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 Mg, et/ou le ou les hydrure(s) correspondant(s). Le premier matériau 111 et/ou le deuxième matériau 121 peut également comprendre ou être constitué d’au moins un hydrure de type NaAlHU et/ou LiNH2 et/ou LiBHU et/ou MgHU, la ou les forme(s) déshydrogénée(s) correspondante(s). Le premier matériau 111 et/ou le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un alliage de type Ti(i_y)Zr_y(MnVFe)2 avec y supérieur ou égal à 0 et y inférieur ou égal à 1. En particulier le premier matériau 111 et le deuxième matériau 121 peuvent comprendre ou être constitué d’un tel alliage, le premier matériau 111 ayant une fraction massique en zirconium strictement supérieure à celle du deuxième matériau 121. Par exemple, la base de l’alliage du premier matériau 111 diffère de la base de l’alliage du deuxième matériau 121. Par exemple, la base de l’alliage du premier matériau 111 et la base de l’alliage du deuxième matériau 121 sont identiques, le premier matériau 111 et le deuxième matériau 121 différant par au moins un élément d’alliage.

Exemples détaillés

En référence à la figure 5 sont décrits les isothermes de composition de pression en hydrogène en bar en fonction du contenu en hydrogène exprimé en pourcentage massique d’hydrogène d’un alliage de type Ti(i_y)Zr_y(MnVFe)2 avec y supérieur ou égal à 0 et y inférieur ou égal à 1, par exemple avec un pourcentage massique en Zr- d’environ 6%, c’est-à-dire avec y = 0,1, par exemple utilisé en tant que premier matériau. Le premier réservoir est par exemple initialement chargé à 50°C à une pression absolue de 21 bar, ce qui correspond à un contenu en hydrogène d’environ 1,5% stocké dans l’alliage. Lorsque la température augmente la nouvelle pression obtenue est définie par la courbe de désorption, alors que lorsque la température diminue la nouvelle pression obtenue est définie par la courbe d’absorption correspondante. Ainsi, pour une augmentation de température jusqu’à une température critique de 80°C, une pression critique de 48 bar peut être obtenue.

La pression critique correspond à une valeur prédéfinie et déterminée comme critique pour le dispositif.

La pression critique est par exemple prédéterminée pour une température critique donnée et pour une quantité d’hydrogène stockée donnée, c’est-à-dire que pour cette quantité d’hydrogène stockée au sein du réservoir, à la température critique, le pression est inférieure ou égale à la pression critique, par exemple strictement inférieure à la pression critique.

Puisque l’hydrogène doit être libéré de l’hydrure afin d’augmenter la pression dans l’atmosphère, une pression légèrement inférieure sera formée en fonction du volume libre dans la première enceinte qui doit être rempli par de l’hydrogène. A 20°C, une pression de stockage absolue légèrement supérieure à 9 bar (en fonction du volume libre) est formée. Le changement de pression est également d’importance pour décharger l’hydrure. Le premier réservoir peut, par exemple au mieux, fournir de l’hydrogène jusqu’à ce qu’une pression d’équilibre pour la désorption soit égale à une pression d’entrée d’une unité d’utilisation. Cependant, pour obtenir un flux d’hydrogène substantiel depuis le premier réservoir, une certaine différence de pression entre la pression d’équilibre et la pression réelle est nécessaire. Par exemple, le fonctionnement du premier réservoir à 1,2 kg de cet alliage à des températures inférieures à 10°C résulte en une différence de pression trop faible pour avoir un flux suffisant pour alimenter une unité d’utilisation 130 d’hydrogène, telle qu’une pile à combustible, de 1 kW jusqu’à ce que la chaleur de rejet thermique de l’unité d’utilisation soit utilisée pour chauffer le premier réservoir. Une température minimale de fonctionnement est donc nécessaire, cette température pouvant être réduite en modulant la puissance de l’unité d’utilisation 130 afin de nécessiter une différence de pression moins importante.

En référence à la figure 6 sont décrits les isothermes de composition de pression en hydrogène en bar en fonction du contenu en hydrogène exprimé en pourcentage massique d’hydrogène de différents alliages de type Ti(i-y)Zr_y(MnVFe)2 avec y supérieur ou égal à 0 et y inférieur ou égal à 1, par exemple avec des pourcentages massiques en Zr d’environ 3% et 6%, c’est-à-dire respectivement y = 0,05 et 0,1, le plus faible étant par exemple utilisé en tant que deuxième matériau, et le plus élevé étant par exemple utilisé en tant que premier matériau, par exemple agencé comme illustré figure 1, par exemple tel que mis en oeuvre à la figure 3. Le premier réservoir contient par exemple 1,2 kg de premier matériau et le deuxième réservoir contient par exemple 200 g de deuxième matériau. À des températures d’environ 10°C et inférieures, la pression d’équilibre du deuxième matériau est suffisamment élevée pour alimenter l’unité d’utilisation 130, telle qu’une pile à combustible, de 1 kW. L’unité d’utilisation d’hydrogène produit alors des rejets thermiques utilisés pour chauffer le premier matériau jusqu’à 50°C. Durant le démarrage, les moyens de blocage de sortie 1102 du premier réservoir et/ou les moyens de blocage d’entrée du deuxième réservoir sont en position fermée de sorte à bloquer toute communication fluidique avec le deuxième réservoir 120 ou l’unité d’utilisation 130, par exemple avec le reste du système, et les moyens de blocage d’entrée et/ou de sortie 1202 et 1302 sont en position ouverte. Une fois que la température est atteinte, le deuxième réservoir 120 est rechargé en hydrogène, par exemple tel qu’illustré figure 3. À des températures plus basses et/ou pour faciliter la désorption du deuxième réservoir 120, il est possible d’avoir recours aux deuxièmes moyens de chauffage 123 pour élever la température du deuxième matériau. Comme la masse du deuxième matériau est sensiblement plus faible comparée au reste de système et/ou en particulier au premier matériau, et qu’il peut fonctionner à des températures plus faibles, le chauffage du deuxième matériau est beaucoup plus efficace que le chauffage du premier matériau en vue d’alimenter l’unité d’utilisation 130.

En référence à la figure 7 sont décrits les isothermes de pression en hydrogène en bar en fonction du contenu en hydrogène exprimé en pourcentage massique d’hydrogène (PCT), pour deux différents alliages de type Ti(i-_y)Zr_y(MnVFe)2 avec y supérieur ou égal à 0 et y inférieur ou égal à 1, par exemple avec des pourcentages massiques en Zr- d’environ 3% et 6%, c’est-à-dire respectivement y = 0,05 et 0,1, le plus faible étant par exemple utilisé en tant que deuxième matériau, et le plus élevé étant par exemple utilisé en tant que premier matériau, par exemple agencé comme illustré figure 1, par exemple tel que mis en œuvre à la figure 3. Le rechargement en hydrogène du deuxième réservoir 120 par le premier réservoir 110 est ici présenté. Une fois que le premier matériau a atteint sa température de fonctionnement, par exemple environ 50°C, il est utilisé pour recharger le deuxième matériau, par exemple en positionnant les moyens de blocage de sortie 1102 en position ouverte, et éventuellement les moyens de blocage d’entrée et/ou de sortie 1202 et 1302 en position ouverte, de sorte à permettre une connexion fluidique entre le premier réservoir 110 et le deuxième réservoir 120. Le premier matériau et le deuxième matériau sont alors soumis à la même pression définie par la courbe de désorption de l’alliage à contenu élevé en Zr du premier réservoir 110. Afin de recharger au mieux le deuxième réservoir 120, environ 0,25 du pourcentage massique du premier réservoir 110 sont nécessaires. Afin de recharger le deuxième réservoir 120 à 10°C une pression minimale absolue de 11 bars est requise. Une fois que le deuxième réservoir 120 est suffisamment rechargé, les moyens de blocage d’entrée et/ou de sortie 1202 sont placés en position fermée afin de bloquer la communication fluidique entre le premier réservoir 110 et le deuxième réservoir 120, les moyens 1102 et 1302 étant par exemple en position ouverte. Le niveau de rechargement en hydrogène suffisant peut être déterminée soit par mesure directe de la quantité d’hydrogène dans le deuxième réservoir 120, soit par surveillance de la pression jusqu’à ce qu’elle tombe sous un certain seuil, par exemple 11 bars.

En particulier le premier matériau 111 et le deuxième matériau 121 peuvent comprendre ou être constitué d’un tel alliage, le premier matériau 111 ayant une fraction massique en zirconium comprise entre 5% et 15%, par exemple entre 5% et 12%, par exemple sensiblement égale à 6%, et/ou le deuxième matériau 121 ayant une fraction massique en zirconium comprise entre 1% et 5%, par exemple entre 2% et 4%, par exemple sensiblement égale à 3%. L’utilisation d’un tel premier matériau à haute fraction massique en zirconium permet de réduire les coûts associés au choix et/ou à la production du matériau. L’utilisation de telles fractions massiques est particulièrement adaptée à des applications liées aux piles à combustibles pour un véhicule.

Le premier matériau 111 et/ou le deuxième matériau 121 peut comprendre ou être constitué d’un matériau adapté pour former un hydrure du type NaAlFL du type LiNFL.

Dimensionnement

Le système est par exemple configuré pour vérifier une inéquation du type :

Pl,de (Ji ,op ) — P2,ab(T₂ ,max ) (1) où pi,de est la pression d’équilibre de désorption du premier réservoir, Ti,_Op est au moins une température de fonctionnement du premier réservoir, par exemple une température de fonctionnement lorsque la chaleur est fournie par l’unité d’utilisation d’hydrogène en régime permanent, p2,ab est la pression d’équilibre d’ad/absorption du deuxième réservoir, T2,max est au moins une température de rechargement du deuxième réservoir, par exemple la température maximale de rechargement du deuxième réservoir.

Ainsi, la pression d’équilibre de désorption du premier réservoir 110, par exemple à au moins une température de fonctionnement du premier réservoir 110, par exemple une température nominale de fonctionnement, est par exemple supérieure à la pression d’équilibre d’ad/absorption du deuxième réservoir 120, par exemple à au moins une température de rechargement du deuxième réservoir 120, par exemple à la température de fonctionnement du premier réservoir, par exemple à la température maximale de rechargement du deuxième réservoir. II est ainsi possible de recharger le deuxième réservoir 120 à l’aide du premier réservoir 110.

Le système reste ainsi efficace, de faibles pertes d’efficacités ne pouvant éventuellement être senties que pour des températures très basses.

II est ainsi possible de dimensionner distinctement le premier réservoir et le deuxième réservoir, d’où des avantages en termes de coûts.

Le système est par exemple configuré pour vérifier une inéquation du type :

Pl,de(T₂ ,max ) — Pentrée (^) où pi,de est la pression d’équilibre de désorption du premier réservoir, T2,max est au moins une température de rechargement du deuxième réservoir, par exemple la température maximale de rechargement du deuxième réservoir, et pentrée est une pression d’entrée de l’unité d’utilisation, par exemple une pression minimale pour laquelle un flux d’hydrogène issu du premier réservoir peut entrer dans l’unité d’utilisation.

La vérification des équations (1) et (2) permet d’assurer un compromis entre la pression maximale et/ou critique du premier réservoir lorsqu’il est plein et la température maximale ou critique de rechargement du deuxième réservoir.

Par pression maximale du dispositif ou d’un réservoir, on entend par exemple une pression à laquelle le dispositif ou le réservoir n’est pas endommagé lorsqu’il est placé en fonctionnement. La pression maximale du dispositif ou du réservoir 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.

Par température maximale du dispositif ou d’un réservoir, on entend par exemple une température à laquelle le dispositif ou le réservoir n’est pas endommagé lorsqu’il est placé en fonctionnement. La température maximale du dispositif ou du réservoir est par exemple inférieure ou égale à 150°C, par exemple inférieure ou égale à 100°C par exemple supérieure ou égale à 80°C.

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. II est ainsi possible, si la température du premier réservoir ne permet pas son utilisation immédiatement, du moins pas avec une efficacité suffisante, 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 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 la pression d’équilibre de désorption du premier réservoir 110 est supérieure à la pression en entrée de 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 de la première enceinte est par exemple supérieure ou égale à une température de rechargement maximale du deuxième réservoir 120. La température de fonctionnement nominal est par exemple comprise entre 20°C et 80°C, par exemple entre 30°C et 70°C, par exemple environ 50°C. La température de départ est par exemple comprise entre -40°C et 0°C, par exemple entre -30°C et -10°C, par exemple environ -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. II 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.

Moyens de refroidissement

Le système 100 comprend par exemple des premiers moyens de refroidissement 115 du premier matériau 111 dédiés. Les premiers moyens de chauffage 113 forment par exemple les premiers moyens de refroidissement 115. Le refroidissement est par exemple effectué en faisant circuler un fluide de refroidissement, par exemple de l’air et/ou par effet Peltier.

Le système 100 comprend par exemple des deuxièmes moyens de refroidissement 125 du deuxième matériau 121 dédiés. 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.

Capacité de stockage

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 121 a 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 a par exemple une température de fonctionnement nominale comprise entre 25°C et 150°C, par exemple entre 30°C et 120°C, par exemple entre 40°C et 100°C.

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 25 et 100 bars, par exemple entre 40 et 60 bars, par exemple entre 45 et 55 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 40°C et 150°C, par exemple entre 50°C et 90°C, par exemple entre 60°C et 85°C, par exemple environ 80°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 températures inférieures ou égales à 120°C, par exemple inférieures ou égales à 100°C, par exemple inférieures ou égales à 80°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 80 bars, par exemple inférieures ou égales à 60 bars, par exemple inférieures ou égales à 50 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 égale à 5%, par exemple à 25%, par exemple à 50% du volume de la deuxième enceinte

122.

Le deuxième réservoir 120 a par exemple une température de fonctionnement, par exemple de fonctionnement nominal, inférieure 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 éléments de filtre comprenant 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 particules du premier matériau ou du deuxième matériau. L’élément de filtre est par exemple adapté pour empêcher le passage de matière à l’état solide, par exemple du premier matériau et/ou du deuxième matériau. L’élément de filtre 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(s).

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. 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. 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 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 l’unité d’utilisation d’hydrogène 130. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander la sortie 1101, par exemple les premiers moyens de blocage 1102. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander la sortie 1201, par exemple les deuxièmes moyens de blocage 1202. Les moyens de commande 170 peuvent par exemple commander l’entrée 1301, par exemple les troisièmes moyens de blocage 1302.

Les moyens de commande sont par exemple configurés pour mettre en oeuvre un procédé tel que décrit ci-après.

Les moyens de commande sont par exemple configurés pour ne pas utiliser l’hydrogène du deuxième réservoir 120 pour le démarrage du système si la température du premier réservoir 110 est supérieure à une température seuil, qui est par exemple supérieure ou égale à -5°C, par exemple inférieure ou égale 15°C, par exemple sensiblement égale à 10°C.

Pile à combustible

En référence aux figures 1 et 2, 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. Il 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. Il 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. Il 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. Il 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 aux figures 3 et 4, 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.

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 avant et/ou durant l’étape 800 et/ou avant 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 que l’étape 800 et/ou 802, l’absence de fourniture du premier flux et/ou le blocage 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 peut comprendre 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 808 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. II est ainsi possible de combiner simultanément les deux flux pour répondre à une demande particulièrement importante et/ou abrupte en hydrogène. Les étapes 804 et 808 sont par exemple mises en oeuvre à la suite d’une ou de plusieurs étapes parmi les étapes précédemment décrites. L’étape 808 est par exemple suivie d’une étape d’arrêt du deuxième flux et/ou de refroidissement du deuxième réservoir 120.

Le procédé peut comprendre en outre une étape 810 de rechargement en hydrogène du deuxième réservoir par le premier réservoir. 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 a par exemple lieu en même temps qu’une étape de fourniture par un autre deuxième réservoir de la pluralité de deuxièmes réservoirs du deuxième flux d’hydrogène à l’unité d’utilisation 130. II est ainsi possible de consacrer l’utilisation du premier réservoir au rechargement ou de traiter en parallèle une demande spécifique de l’unité d’utilisation 130 qui requiert l’usage d’un des deuxièmes réservoirs 120.

L’étape 810 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.

A l’issue d’au moins une étape de fourniture par le deuxième réservoir du deuxième flux d’hydrogène, 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.

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 810. II est ainsi possible de tirer avantage d’une 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 810.

Le procédé peut comprendre une étape d’arrêt du système, l’étape d’arrêt comprenant par exemple l’étape 810. 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.

Un exemple de comportement d’un tel système au démarrage est par exemple illustré à la figure 3, où sont représentés, en partie supérieure, en fonction du temps, la température en degrés Celsius au sein du premier réservoir 31 (en trait plein) et celle au sein du deuxième réservoir 32 (en trait interrompu), et en partie inférieure, en fonction du temps, le chargement en hydrogène en pourcentage (taux de charge) du premier réservoir 33 (en trait plein) et celui du deuxième réservoir 34 (en trait interrompu). Différentes phases de fonctionnement sont séparées par des traits pointillés. Dans une première phase correspondant aux étapes 800 et 802, la température du premier réservoir peut augmenter sans que celui-ci soit sollicité pour fournir de l’hydrogène, la demande étant intégralement fournie par le deuxième réservoir. Dans une deuxième phase correspondant à l’étape 810, le premier réservoir alimente l’unité d’utilisation et recharge le deuxième réservoir, ce dernier voyant ainsi sa température augmenter. Dans une troisième phase correspondant aux étapes 804 et 806, le premier réservoir sert uniquement à alimenter l’unité d’utilisation, le deuxième réservoir rechargé à 90% étant à l’arrêt.

Un autre exemple de comportement d’un tel système en cours d’utilisation est par exemple illustré à la figure 4, où sont représentés, en partie supérieure, en fonction du temps, la température en degrés Celsius au sein du premier réservoir 41 (en trait plein) et celle au sein du deuxième réservoir 42 (en trait interrompu), et en partie inférieure, en fonction du temps, le chargement en hydrogène en pourcentage (taux de charge) du premier réservoir 43 (en trait plein) et celui du deuxième réservoir 44 (en trait interrompu). Différentes phases de fonctionnement sont séparées par des traits pointillés. Dans une première phase correspondant aux étapes 804 et 806, le premier réservoir sert uniquement à alimenter l’unité d’utilisation, le deuxième réservoir chargé à 90% étant à l’arrêt. Dans une deuxième phase correspondant aux étapes 804 et 808, l’unité d’utilisation est alimentée par le premier flux complété par le deuxième flux. II s’agit d’une réponse à une demande brutale et/ou importante en hydrogène. Dans une troisième phase correspondant à l’étape 810, le premier réservoir alimente l’unité d’utilisation et recharge le deuxième réservoir, ce dernier voyant ainsi sa température augmenter. Dans une quatrième phase correspondant aux étapes 804 et 806, le premier réservoir sert uniquement à alimenter l’unité d’utilisation, le deuxième réservoir rechargé à 90% étant à l’arrêt.

Exemple détaillé de système comprenant une pile à combustible

Selon un exemple de mode de réalisation, le système 100 est destiné à un véhicule à moteur et comprend la pile à combustible avec une puissance d’environ de 1 kW et peut ainsi produire environ aussi 1 kW de flux de chaleur de rejet thermique à une température de l’ordre de 60°C. Le système est par exemple tel qu’illustré à la figure 1.

Le premier matériau 111 et le deuxième matériau 121 sont par exemple formés d’un alliage de type Ti(i-y)Zr_y(MnVFe)2, où y est supérieur ou égal à 0 et y est inférieur ou égal à 1, le premier matériau 111 ayant une fraction massique en zirconium sensiblement égale à 6%, c’est à dire y = 0,1, et celle du deuxième matériau 121 étant sensiblement égale à 3%, c’est-à-dire y = 0,05.

Le deuxième matériau 121 est par exemple adapté pour fournir de l’hydrogène à une température Tmin supérieure ou égale à -20°C, par exemple à pression ambiante.

La température de fonctionnement nominale pour le premier matériau est par exemple de l’ordre de 50°C.

Les deuxièmes moyens de chauffage 123 peuvent par exemple émettre, et/ou transmettre au deuxième matériau 121, une puissance d’au moins 100 W, par exemple au moins 160 W, par exemple au moins 200 W, par exemple inférieure à 300 W, par exemple d’environ 250 W. Les deuxièmes moyens de chauffage 123 peuvent par exemple être alimentés par une batterie, de type lithium-fer-phosphate, ayant une capacité de 10 Wh à -20°C.

La deuxième enceinte 122 a par exemple un diamètre extérieur d’environ 46 mm. La deuxième enceinte 122 a par exemple une hauteur d’environ 60 mm.

Le premier réservoir 110 a par exemple une masse sensiblement égale à 2 kg. Le premier matériau 111 a par exemple une masse sensiblement égale à 1,2 kg. Le premier matériau 111 est par exemple adapté pour stocker sensiblement 18 g d’hydrogène. Le premier réservoir 110 est par exemple dimensionné pour faire fonctionner la pile à combustible par exemple environ 18 minutes.

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 45 et 55 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 d’environ 80°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 températures inférieures ou égales à 80°C et qu’à des pressions inférieures ou égales à 50 bars.

Le deuxième réservoir 120 a par exemple une masse sensiblement égale à 0,5 kg. Le deuxième matériau 121 a par exemple une masse sensiblement égale à 0,15 kg. Le deuxième matériau 121 est par exemple adapté pour stocker environ 3 g d’hydrogène. Le deuxième réservoir 120 est par exemple dimensionné pour faire fonctionner la pile à combustible par exemple environ 3 minutes. Le deuxième réservoir 120 est par exemple dimensionné pour faire fonctionner la pile à combustible de sorte à produire par exemple environ 50 Wh (soit 180 kJ), de chaleur dissipée.

Au démarrage froid, le deuxième réservoir 120 fournit de l’hydrogène durant les premières minutes jusqu’à ce que le premier réservoir 110 soit suffisamment chauffé. Le deuxième réservoir 120 est ensuite rechargé avec l’hydrogène issue du premier réservoir 110 de sorte à pouvoir être utilisé par exemple au prochain démarrage.

Pour chauffer le premier réservoir, qui a une capacité calorifique d’environ 0,5 J/(gK), de -20°C à 50°C, environ 70 kJ sont nécessaires soit environ 40% de la capacité du deuxième réservoir 120, en incluant une marge suffisante pour couvrir les pertes et le chauffage d’autres composants.

Le deuxième réservoir 120 a par exemple une capacité de stockage d’hydrogène sensiblement égale à 17% de la capacité de stockage d’hydrogène du premier réservoir 110.

Le deuxième réservoir a par exemple une température maximale de 15 fonctionnement pour recharger inférieure ou égale à 10°C.

Le deuxième réservoir 120, par exemple la deuxième enceinte 122, est par exemple adapté pour résister à une pression interne ayant une valeur 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 60°C et 85°C.

Dans le cas où une pluralité de premiers réservoirs 110 sont utilisés successivement, il est en particulier aisé de cumuler le chauffage d’un ou plusieurs premiers réservoirs 110 et une aide supplémentaire au chauffage fournie par le deuxième réservoir 120.

Exemple détaillé de système comprenant moteur thermique

Selon un exemple de mode de réalisation, le système 100 est destiné à un véhicule à moteur et comprend un moteur thermique. Le moteur thermique a par exemple une puissance d’environ 3 kW.

Le premier matériau 111 est par exemple formé d’un alliage de type MgNi. Le premier réservoir 110 est par exemple échangeable.

Le deuxième matériau 121 est par exemple formé d’un alliage de type Ti(i-y)Zr_y(MnVFe)2, où y est supérieur ou égal à 0 et y est inférieur ou égal à 1, le deuxième matériau 121 ayant une fraction massique en zirconium sensiblement égale à 3%, c’est-à-dire y = 0,05.

Le premier réservoir 110 a par exemple une masse sensiblement égale à 4,5 kg. Le premier matériau 111 a par exemple une masse sensiblement égale à 1,5 kg. Le premier matériau 111 est par exemple adapté pour stocker sensiblement 82 g d’hydrogène.

En considérant une efficacité de 25% le moteur thermique peut fonctionner pendant environ 14 minutes à pleine puissance sur un seul premier réservoir 110 et ainsi produire environ 9000 W de flux de chaleur de rejet thermique à une température d’environ 600°C dans le flux de gaz d’échappement. Le premier matériau 111 est au préalable chargé à une température supérieure à 300°C à une pression absolue inférieure à 20 bar afin d’être complètement chargée.

Le deuxième réservoir 120 a par exemple une masse sensiblement égale à 2,5 kg. Le deuxième matériau 121 est par exemple adapté pour stocker environ 25 g d’hydrogène, soit environ 30% de la capacité de stockage du premier matériau 111.

Le moteur thermique peut fonctionner pendant environ 4 minutes à pleine puissance sur la base du deuxième réservoir 120 pour un total de 2300 kJ de chaleur de rejet thermique.

Pour chauffer le premier réservoir 110, qui a une capacité calorifique d’environ 0,5 J/(gK), de -20°C à 400°C, environ 950 kJ sont nécessaires soit environ 40% de la capacité du deuxième réservoir 120, en incluant une marge suffisante pour couvrir les pertes et le chauffage d’autres composants.

Le deuxième réservoir 120, par exemple la deuxième enceinte 122, est par exemple adapté pour résister à une température de l’ordre de 50°C.

Au démarrage, le deuxième réservoir 120 fournit de l’hydrogène 10 durant les premières minutes jusqu’à ce que le premier réservoir 110 soit suffisamment chauffé. Le deuxième réservoir 120 est ensuite rechargé avec l’hydrogène issu du premier réservoir 110 de sorte à pouvoir être utilisé par exemple au prochain démarrage.

Dans le cas où une pluralité de premiers réservoirs 110 sont utilisés 15 successivement, il est en particulier aisé de cumuler le chauffage d’un ou plusieurs premiers réservoirs 110 et une aide supplémentaire au chauffage fournie par le deuxième réservoir 120.

Claims

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 d’hydrogène par sorption, un deuxième réservoir (120) de stockage d’hydrogène comprenant un 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, le premier matériau ayant, pour une même température et un même taux de charge en hydrogène une pression d’équilibre de désorption strictement inférieure à celle du deuxième matériau, 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. 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. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier matériau (111) et/ou le deuxième matériau (121) est adapté pour former un hydrure, de préférence un hydrure métallique.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un deuxième réservoir comprend une pluralité de deuxièmes réservoirs, de préférence adaptés pour fournir alternativement le deuxième flux.
8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, 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.
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, le procédé comprenant le démarrage du système et/ou l’utilisation du système.
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. 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. 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. 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. 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.

1/5