FR3075665A1 - Ballon captif purificateur d'air - Google Patents

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Abstract

Selon un aspect, la présente description concerne un ballon captif (2) comprenant une enveloppe hermétique (20) contenant un gaz plus léger que l'air, avec une face externe (21), un câble de rappel (24) et un dispositif d'accroche (22, 23) d'une extrémité du câble de rappel à ladite enveloppe (20), au moins un dispositif ionisant (26) comprenant une pluralité de pointes émettrices d'ions (50), agencé sur la face externe (21) de l'enveloppe et capable d'ioniser des particules fines en suspension dans l'air ambiant, un revêtement sur au moins une partie de la face externe (21) de l'enveloppe, ledit revêtement contenant un photocatalyseur capable de transformer au moins une partie desdites particules fines ionisées déposées sur la face externe de l'enveloppe en produits d'oxydation CO2 et H2O.

Description

BALLON CAPTIF PURIFICATEUR D’AIR
ETAT DE L’ART
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un ballon captif capable de dépolluer au moins partiellement et localement l’air ambiant, un procédé de fabrication d’un tel ballon et l’utilisation d’un tel ballon en vue de dépolluer l’air ambiant, notamment pour réduire la quantité de particules fines présentes dans l’air ambiant.
Etat de l’art
La combustion de carburants entraîne notamment l’émission de particules fines et ultrafines. Ces particules, dont la faible masse moyenne les maintient en suspension dans l’air ambiant, posent un problème majeur de santé publique. En métrologie des particules (ou « PM » selon l’abréviation de l’expression anglo-saxonne « Particulate Matter »), on distingue, selon la taille des particules, notamment les particules fines « PMio »,« PM2,s » ou « PMi », de diamètres respectivement inférieurs à 10 pm, 2,5 pm ou 1 pm. Les particules de diamètre inférieur à 0,1 pm tombent dans la classification des « particules ultrafines ».
La surveillance de la qualité de l’air fait appel à des méthodes physiques très sophistiquées de détection des particules polluantes fines et ultrafines, impliquant par exemple l’utilisation de microbalances à quartz, des sondes à rayons bêta, ou des procédés de comptage optique grâce à des capteurs à diffraction laser.
Pour l’assainissement de l’air dans les milieux confinés tels que l’intérieur d’une pièce habitée, certains dispositifs, disponibles dans le commerce, consistent à ioniser les particules fines en suspension. De cette façon, lesdites particules ionisées vont s’agglomérer, et les agglomérats, de masse supérieure, chutent sur le sol, ou s’accrochent aux parois de la pièce par effet électrostatique, où ils peuvent être stockés et collectés.
Aujourd’hui, la dépollution de l’air en extérieur consiste principalement à limiter l’émission des particules à la source, par exemple au moyen de dispositifs tels que les pots d’échappement catalytiques pour les véhicules, les fdtres pour les chaufferies collectives et industrielles ou les incinérateurs à ordures.
Pour dépolluer l’air ambiant extérieur des particules fines et ultrafines, au moins localement, une approche récente consiste à aspirer et filtrer les particules fines et ultrafines en suspension dans l’air ambiant. La société néerlandaise Envinity a rendu publique la conception d’aspirateurs ultra-puissants contenant des filtres, qui seraient capables de traiter 800.000 m3 d’air par heure, en revendiquant une filtration de 95% des PM et 90% des particules ultrafines de l’air traité. Cependant, cette approche consomme beaucoup d’énergie, puisqu’elle met enjeu la circulation d’un grand volume d’air à travers une petite surface. De plus, le changement et le nettoyage des filtres engendrent des coûts importants en matériel et en main d’œuvre.
Il est enfin connu l’utilisation de photo-catalyseurs, comme par exemple le dioxyde de titane (TiCh). Comme illustré sur la FIG. 1, un photo-catalyseur 11, par exemple du TiCh, activé par des rayons ultra-violets 10 émis par une source naturelle ou artificielle, permet une oxydation de polluants 12 (par réaction de photo-catalyse) qui sont alors convertis en produits d’oxydation 13, CO2 et H2O. La photo-catalyse est mise en œuvre par exemple au moyen d’un revêtement comprenant le photo-catalyseur, appliqué sur des murs extérieurs, par exemple dans les lieux publics ou aux abords des axes routiers. Ce procédé permet par exemple de détruire les odeurs ou de nettoyer les surfaces. Cependant, ce procédé est limité puisqu’il n’agit que sur les particules qui viennent naturellement se déposer sur les surfaces traitées.
La présente invention concerne un dispositif de dépollution locale de l’air ambiant, qui utilise la surface de l’enveloppe d’un ballon captif pour capter et transformer une grande quantité de particules fines en produits inoffensifs pour la santé.
RESUME DE L’INVENTION
Selon un premier aspect, la présente description concerne un ballon captif comprenant une enveloppe hermétique contenant un gaz plus léger que l’air, avec une face externe, un câble de rappel et un dispositif d’accroche d’une extrémité du câble de rappel à ladite enveloppe ; au moins un dispositif ionisant comprenant une pluralité de pointes émettrices d’ions, agencé sur la face externe de l’enveloppe et capable d’ioniser des particules fines en suspension dans l’air ambiant ; un revêtement sur au moins une partie de la face externe de l’enveloppe, ledit revêtement contenant un photo-catalyseur capable de transformer au moins une partie desdites particules fines ionisées déposées sur la face externe de l’enveloppe en produits d’oxydation CO2 et H2O.
Les pointes émettrices d’ions permettent l’émission d’ions par effet couronne (ou « effet corona » ou « effet de pointe »), plus précisément d’ions positifs susceptibles de charger positivement des particules fines en suspension dans l’air ambiant autour du ballon, lesdites particules chargées qui se trouvant alors attirées sur la surface de l’enveloppe du ballon.
Grâce à l’agencement combiné d’un revêtement adapté sur la face externe de l’enveloppe du ballon et de dispositifs ionisants, il est ainsi possible de bénéficier de la très grande surface de l’enveloppe pour assurer localement une dépollution de l’air ambiant.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ledit au moins un dispositif ionisant comprend en outre un support, avantageusement un support flexible adapté pour épouser la forme de l’enveloppe du ballon. De cette façon, le dispositif ionisant bénéficie d’une meilleure attache à l’enveloppe, ce qui, avantageusement, permet son utilisation par temps venteux.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le nombre total de pointes émettrices d’ions agencées sur l’enveloppe est compris entre 100 et 1500, par exemple entre 200 et 1000. Les inventeurs ont par exemple montré qu’au moins 20 dispositifs ionisants, par exemple entre 20 et 50 dispositifs ionisants, contenant chacun entre 5 et 30 pointes émettrices d’ions, pouvaient être répartis sur l’enveloppe du ballon pour assurer une capacité d’émission d’ions suffisante.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le ou les dispositif(s) ionisant(s) sont répartis au-dessus de l’équateur du ballon captif, par exemple à une latitude comprise entre 20° et 40° au-dessus de l’équateur, par exemple autour de 30°, pour que leur fonctionnement ne soit pas perturbé par le dispositif d’accroche du câble de rappel à l’enveloppe, ou par d’autres composants optionnels du ballon, tels que des cordes d’arrimage du ballon.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le revêtement appliqué sur au moins une partie de la face externe de l’enveloppe contient du dioxyde de titane TiCh. Parmi les différents photo-catalyseurs, le T1O2 présente un fort pouvoir oxydant, une bonne robustesse (notamment une bonne stabilité dans le temps) et un bas coût.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, un panneau solaire capable d’alimenter électriquement l’au moins un dispositif ionisant est disposé sur la face externe de l’enveloppe. Ledit panneau solaire permet ainsi de dispenser une énergie renouvelable à l’au moins un dispositif ionisant. Lorsqu’il est disposé au sommet de l’enveloppe, ledit panneau solaire peut bénéficier d’une exposition maximale au soleil, et ne génère pas de conflit avec d’autres composants du ballon captif (dispositifs ionisants ou dispositif d’accroche). Dans des modes de réalisation combinables où les besoins énergétiques des dispositifs ionisants sont augmentés, une pluralité de panneaux solaires peut être disposée au voisinage du sommet de l’enveloppe.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’enveloppe est sensiblement sphérique. Cette forme est avantageuse car elle correspond à la plus petite surface possible d’enveloppe permettant d’englober un volume donné, et donc au plus petit poids de l’enveloppe pour un volume donné, ce qui optimise la poussée du ballon ainsi que le coût de l’enveloppe. D’autre part, la forme sphérique permet avantageusement une répartition homogène de la tension mécanique de l’enveloppe. En effet, lorsqu’il est pressurisé, un ballon de forme sphérique présente une contrainte de traction uniforme sur toute sa surface, ce qui permet d’éviter les renflements fréquemment observés pour les enveloppes de forme oblongue.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif d’accroche comprend un filet dans lequel est retenue l’enveloppe. Ceci permet de bien répartir les efforts verticaux et latéraux : verticalement pour reprendre la force de poussée du ballon au moyen du câble de rappel, et latéralement pour reprendre la force de traînée du ballon dans le vent au moyen des cordes d’arrimage. Ces efforts transitent en effet par les mailles du fdet qui peuvent se déformer pour répartir naturellement les efforts et sans engendrer d’accumulation de contrainte dans une partie de l’enveloppe.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, une autre extrémité du câble de rappel est destinée à être raccordée au sol, ou à une plate-forme mobile ou à une plate-forme flottante pour acheminer le ballon sur des cours d’eau. Le raccordement peut être réalisé par l’intermédiaire d’un système de manutention comprenant par exemple un treuil.
Le ballon captif destiné à être ancré au sol est notamment utilisé pour les ballons à usage touristique.
Une plate-forme mobile permet d’envisager un déplacement rapide du ballon, et d’effectuer des missions de dépollution locale. La plateforme peut comprendre par exemple une ouverture centrale, montée sur le corps d’un véhicule, et dont une partie au moins est démontable.
Selon un second aspect, la présente description concerne un procédé de fabrication d’un ballon captif selon le premier aspect, comprenant l’application d’une solution contenant un photo-catalyseur sur la face externe de l’enveloppe, pour former ledit revêtement.
Selon un ou plusieurs exemple de réalisation, la solution contenant un photocatalyseur est appliquée à la brosse ou par pulvérisation basse pression, afin d’assurer rapidement une répartition homogène de la solution sur l’enveloppe.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la solution comprend du dioxyde de titane T1O2, avec une concentration massique comprise entre environ 1% et 2%. Une telle solution, lorsqu’elle est appliquée sur l’enveloppe, permet avantageusement de stabiliser le futur revêtement de l’enveloppe. La solution peut contenir un ou plusieurs stabilisants en faible quantité, qui évitent au revêtement de s’effriter une fois sec.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la pulvérisation de ladite solution est faite avant le gonflement de l’enveloppe et la mise en place du dispositif d’accroche de l’enveloppe sur la face externe de l’enveloppe, par exemple avant la mise en place du filet lorsque le dispositif d’accroche comprend un filet. De cette façon le revêtement, une fois sec, est réparti de façon homogène sur la face externe de l’enveloppe, ce qui améliore le pouvoir dépolluant du ballon.
Selon un troisième aspect, la présente description concerne l’utilisation d’un ballon captif selon le premier aspect pour la dépollution locale de l’air ambiant.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le ballon peut être monté sur une plate-forme mobile pour être stocké au sol et déployé les jours de forte pollution, qui sont habituellement favorables au vol parce que peu ventés. Ainsi, le ballon peut être rangé, par exemple dans un hangar, et déployé dans un rayon d’action de plusieurs centaines de kilomètres.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures suivantes :
La FIG. 1 (déjà décrite), un schéma de principe de la photo-catalyse utilisant le dioxyde de titane;
La FIG. 2, un schéma illustrant un premier exemple de ballon captif selon la présente description;
La FIG. 3, un schéma illustrant le courant de fuite de la Terre et les lignes équipotentielles du champ électrique terrestre;
La FIG. 4, un schéma montrant les lignes de champ équipotentielles courbées autour du ballon;
La FIG. 5A un schéma d’un dispositif ionisant selon un exemple de la présente description ;
La FIG. 5B, un schéma de principe de fonctionnement d’une pointe émettrice d’ions par effet couronne;
La FIG. 6, un schéma illustrant un deuxième exemple de ballon captif selon la présente description.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Un premier exemple d’un ballon captif purificateur d’air selon la présente description est représenté sur la FIG. 2
Le ballon 2 tel qu’illustré sur la FIG. 2 comprend une enveloppe hermétique 20 qui contient au moins un gaz plus léger que l’air, par exemple de l’hélium ou de l’hydrogène. Dans cet exemple, l’enveloppe est retenue dans un filet 22.
Le ballon est rendu captif au moyen d’un câble de rappel 24 relié par l’une de ses extrémités à un dispositif d’accroche qui comprend, dans cet exemple, le filet 22 et un point d’accroche 23 du câble de rappel au filet. Alternativement, le dispositif d’accroche peut comprendre de simples suspentes qui viennent s’attacher sur l’enveloppe. Le ballon peut également comprendre des cordes d’arrimage 29, qui permettent d’arrimer le ballon au sol en dehors des périodes de vol et notamment par grand vent.
Une autre extrémité du câble de rappel est reliée à un système de manutention 25.
Dans l’exemple de la FIG. 2, le système de manutention 25 comprend un treuil ancré au sol, qui permet de faire monter et descendre le ballon, ou de le garder stationnaire à volonté. L’exemple de ballon 2 représenté sur la FIG. 2 présente aussi une nacelle 27, par exemple pour le transport de passagers. Ainsi, la présente description peut être applicable à des ballons captifs à usage touristique déjà existants et dont le but premier est d’emporter des passagers.
Alternativement, le système de manutention peut être simplement composé d’une poulie de renvoi et d’un système de traction horizontal du câble de rappel, par exemple un treuil déporté ou un véhicule tracteur. L’enveloppe 20 est généralement de grande taille, typiquement entre 15 et 25 m de diamètre, pour offrir une portée supérieure à son poids propre et permettre au ballon de voler. Elle peut être de forme sphérique, ce qui optimise la poussée liée au volume pour un poids donné lié à la surface. Elle peut également présenter d’autres formes, par exemple une forme allongée qui permet d’offrir une meilleure pénétration dans l’air et une meilleure stabilité, comme dans le cas des dirigeables.
Le ballon 2 comprend par ailleurs au moins un dispositif ionisant 26 comprenant une pluralité de pointes émettrices d’ions, et adapté pour ioniser des particules fines en suspension dans l’air ambiant, plus précisément en conférant une charge électrique positive auxdites particules fines. Le fonctionnement d’une telle pointe émettrice d’ions sera décrit plus en détails par la suite.
Les pointes émettrices d’ions sont disposées sur une face externe 21 de l’enveloppe du ballon. Elles peuvent être incluses dans un ou plusieurs dispositifs ionisants 26. Le ou les dispositifs ionisants peuvent être disposés par exemple sur un cercle horizontal correspondant à une latitude d’un ballon sphérique, ou sur un ovale équivalent pour un ballon fuselé, dans la partie centrale du ballon, par exemple environ 30° au-dessus de l’équateur. Cette position permet d’éviter tout conflit avec les suspentes, cordes d’arrimage 29 ou autres accessoires du ballon.
Le ou les dispositifs ionisants peuvent être alimentés en courant électrique par au moins un panneau solaire 28, attaché à l’enveloppe du ballon, disposé par exemple au sommet du ballon.
Le ballon 2 comprend par ailleurs un revêtement appliqué sur la face externe 21 de l’enveloppe, et contenant un photo-catalyseur, par exemple du TiCb. Le photo-catalyseur est capable de fragmenter les particules fines ionisées grâce aux pointes émettrices d’ions et déposées à la surface du ballon, et de les convertir en produits d’oxydation CO2 et H2O selon un mécanisme similaire à celui décrit en référence à la FIG. 1 et décrit plus en détails par exemple dans [Chem. Rev., 2014,114 (19), pp 9919-9986, « Understanding T1O2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials »].
Il est ainsi possible de bénéficier de la grande surface d’un ballon captif pour dépolluer localement l’air ambiant. En comparaison, les filtres de particules fines évoqués plus haut mettent enjeu l’aspiration d’importants volumes d’air ambiant à travers une petite surface, ce qui engendre un surcoût énergétique désavantageux par rapport au ballon captif tel que celui représenté dans la FIG.2.
Par ailleurs, le phénomène de photo-catalyse des particules fines en suspension dans l’air peut être rendu particulièrement efficace grâce au ballon captif selon la présente description, notamment du fait de la différence de potentiel qui existe entre l’enveloppe du ballon et l’air ambiant qui l’entoure.
En effet, comme illustré sur la FIG. 3, les hautes couches de l’atmosphère 32 sont conductrices et soumises aux rayons cosmiques qui ont pour effet de les charger positivement. La surface terrestre 31 est relativement négative par rapport à la haute atmosphère 32. L’ensemble constitué de la surface terrestre ainsi que de toutes les couches de l’atmosphère constitue donc une capacité électrique, et un champ radial, appelé champ électrique terrestre, est entretenu entre la surface terrestre et la plus haute couche de l’atmosphère. Il s’établit notamment un courant de décharge naturel, appelé courant de fuite de la Terre, et les éclairs contribuent à entretenir un flux de charges qui permet de maintenir le champ électrique terrestre relativement constant. Des lignes de champ sphériques et concentriques 33 s’établissent autour de la Terre. Ces lignes apparaissent à petite échelle planes et horizontales.
La surface terrestre étant par exemple arbitrairement fixée à un potentiel zéro, on observe un potentiel électrique qui augmente avec l’altitude. Par temps clair (absence de nuage), le champ électrique terrestre est de l’ordre de 100 V/m. Les lignes de champ 33 sont localement parallèles, horizontales et varient d’un potentiel zéro au niveau de la surface terrestre jusqu’à un potentiel d’environ 20 000 V pour une altitude de 200 m au-dessus de la surface terrestre.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le ballon captif tel que le ballon 40 représenté sur la FIG. 4 est intentionnellement maintenu au potentiel électrique du sol ou à un potentiel proche de celui du sol. Il suffit pour cela que le ballon 40, et plus précisément le câble de rappel 41, le dispositif d’accroche du ballon, par exemple un filet, et l’enveloppe 42 soient suffisamment conducteurs, le potentiel étant constant à la surface d’un conducteur. Par exemple, le câble est en acier, qui est un très bon conducteur. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’enveloppe 42 présente une conductivité minimale de 10 S/cm. Cette conductivité minimale de l’enveloppe peut par exemple être assurée au moyen d’additif métallique incorporé au film d’enduction de la toile, par exemple de l’aluminium en poudre.
Le ballon, ainsi maintenu au potentiel du sol, évolue dans un air qui a un potentiel électrique relativement positif. Une autre façon de décrire le phénomène est de dire que les lignes de champ équipotentielles 43 sont déformées par la présence du ballon. Il en résulte que le champ électrique terrestre 44, habituellement vertical, se retrouve intensifié et orienté vers le ballon, comme illustré par la FIG. 4.
Ainsi, la capacité du ballon à attirer sur la face externe de son enveloppe les particules fines ionisées s’en trouve considérablement augmentée.
Les pointes émettrices d’ions comprises dans le ou les dispositifs) ionisant(s) sont capables de produire des ions positifs par effet couronne. Cette caractéristique sera décrite plus en détail par la suite, en relation avec la FIG. 5B. Les ions ainsi émis sont alors susceptibles d’entrer en interaction avec des particules fines neutres en suspension dans l’air ambiant, autour du ballon. Les particules fines entrées en interaction avec les ions acquièrent alors à leur tour une charge électrique positive et sont attirées sur l’enveloppe du ballon, notamment du fait d’une différence de potentiel entre l’enveloppe (chargée négativement) et l’air ambiant contenant les ions émis. Le fait que le champ électrique terrestre soit intensifié et orienté vers le ballon, comme décrit ci-dessus, permet d’augmenter considérablement cette attraction. Les particules fines chargées déposées sur l’enveloppe sont ensuite converties en produits d’oxydation CO2 et H2O comme décrit ci-dessus.
Les déposants ont montré qu’il était possible avec 270 pointes émettrices d’ions de transformer environ 10 grammes de carbone par jour en basant leur calcul sur des données disponibles pour des dispositifs ionisants existants et destinés à être utilisés en intérieur. Cependant, ces données ne prennent pas en compte les facteurs permettant de renforcer l’efficacité attendue du ballon captif selon la présente description, tels que l’installation en plein air, qui assure un brassage de l’air et une quantité et une concentration relativement stable de particules polluantes, ou encore le renforcement du champ électrique à proximité de l’enveloppe permettant d’augmenter fortement l’attraction des particules polluantes sur l’enveloppe. Ainsi, les déposants s’attendent à une efficacité de transformation beaucoup plus grande.
La FIG. 5A présente le schéma d’un exemple de dispositif ionisant destiné à équiper un ballon captif selon la présente description. Le dispositif ionisant comprend dans cet exemple un support flexible 52, ainsi que 22 pointes émettrices 50 placées sur la face avant 51 du support 52. Ledit support 52 comporte dans cet exemple des anneaux d’accroche 53, permettant d’attacher le dispositif ionisant au filet d’un ballon captif selon la FIG.2. Le dispositif ionisant comprend en outre un boîtier électronique 54 capable de transformer la tension d’alimentation (par exemple 24 V continu) en haute tension nécessaire à la production d’ions (par exemple 6000 V), ainsi qu’un câble d’alimentation 55 relié par exemple à une batterie ou encore à un panneau solaire.
La FIG. 5B décrit plus en détails le principe de fonctionnement d’une pointe émettrice d’ions 50, telle que celles contenues dans l’au moins un dispositif ionisant 26 agencé sur l’enveloppe du ballon captif représenté dans la FIG.2. L'effet mis enjeu est l’effet "couronne" (ou effet "de pointe"). Lorsqu’elle est portée par exemple à une tension de 6000 V, une pointe métallique 50 émet un flux de charges croissant de façon exponentielle avec la tension. La tension peut être appliquée à l’aide d’un générateur de tension 501, entre deux plaques conductrices de polarités opposées 502 et 503. La décharge couronne a lieu au bout de la pointe 50 portée par l’aiguille 504 et permet de propulser des charges positives dans le sens du champ (ou des charges négatives dans le sens opposé au champ si on inverse les polarités par rapport à celles indiquées dans la Figure 5B). A proximité de la pointe, la présence de parties isolantes telles que la gaine 505, le cône 506 et la face avant 51 permettent au dispositif ionisant d’expulser des charges vers l’extérieur, sans qu’elles aient à ressentir de contrainte attractive ultérieure.
Le support du dispositif ionisant peut être rigide ou flexible de façon à pouvoir s’adapter à la forme de l’enveloppe du ballon captif. Un support peut contenir par exemple entre 5 et 30 pointes émettrices d’ions et il est possible de prévoir entre 20 et 50 dispositifs ionisants sur un ballon.
Bien que décrit principalement au moyen des FIGS. 5A et 5B, d’autres réalisations sont possibles pour le ou les dispositifs) ionisant(s) pour la mise en œuvre de l’effet couronne par des pointes émettrices d’ions. Par exemple, un dispositif ionisant pourrait comprendre un revêtement métallique sur au moins une partie de l’enveloppe avec des aspérités formant les pointes émettrices d’ions.
La FIG. 6 décrit un ballon captif 6, selon un autre exemple de réalisation de la présente description. Le ballon captif 6 comprend, comme le ballon captif représenté sur la FIG. 2, une enveloppe hermétique 60, dont une face externe 61 est recouverte de dispositifs ionisants 66. L’enveloppe 60 est dans cet exemple reliée au câble de rappel par un filet (non représenté) et ses suspentes 62. Le ballon est rendu captif au moyen d’un câble de rappel 64 raccordé à la fois aux suspentes 62 par un point d’accroche 63, et à la Terre par un système de manutention 65.
Bien que décrit à travers un certain nombre d’exemples de réalisation détaillés, le ballon captif comprend différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l’homme de l’art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l’invention, telle que définie par les revendications qui suivent.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ballon captif (2) comprenant : une enveloppe hermétique (20) contenant un gaz plus léger que l’air, avec une face externe (21), un câble de rappel (24) et un dispositif d’accroche (22, 23) d’une extrémité du câble de rappel à ladite enveloppe (20), au moins un dispositif ionisant (26) comprenant une pluralité de pointes émettrices d’ions (50), agencé sur la face externe (21) de l’enveloppe et capable d’ioniser des particules fines en suspension dans l’air ambiant, un revêtement sur au moins une partie de la face externe (21) de l’enveloppe, ledit revêtement contenant un photo-catalyseur capable de transformer au moins une partie desdites particules fines ionisées déposées sur la face externe de l’enveloppe en produits d’oxydation CO2 et H2O.
  2. 2. Ballon captif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un dispositif ionisant comprend un support flexible (52), adapté pour épouser la forme de l’enveloppe du ballon (20).
  3. 3. Ballon captif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre total de pointes émettrices d’ions comprises dans le ou les dispositif(s) ionisant(s) est compris entre 100 et 1500.
  4. 4. Ballon captif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement comprend du dioxyde de titane.
  5. 5. Ballon captif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un panneau solaire (28) disposé sur l’enveloppe (20), et agencé pour alimenter électriquement l’au moins un dispositif ionisant (26).
  6. 6. Ballon captif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’enveloppe (20) est sensiblement sphérique.
  7. 7. Ballon captif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d’accroche comprend un fdet (22) dans lequel est retenue l’enveloppe.
  8. 8. Procédé de fabrication d’un ballon captif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant l’application d’une solution contenant un photo-catalyseur sur la face externe de l’enveloppe pour former ledit revêtement.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la solution contenant un photo-catalyseur est appliquée à la brosse ou par pulvérisation basse pression.
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 ou 9, dans lequel la solution appliquée sur la face externe de l’enveloppe du ballon comprend du TiCb, avec une concentration massique comprise entre environ 1% et 2%.
  11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel l’application de ladite solution est faite avant la mise en place du dispositif d’accroche de l’enveloppe sur la face externe de l’enveloppe.
  12. 12. Utilisation d’un ballon captif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 pour la dépollution locale de l’air ambiant.
  13. 13. Utilisation selon la revendication 12, dans laquelle le ballon est monté sur une plate-forme mobile ou flottante.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3115713A1 (fr) 2020-11-03 2022-05-06 Aérogroupe Dispositif purificateur d’air
WO2022224261A1 (fr) * 2021-04-22 2022-10-27 High Hopes Labs Ltd. Système et procédé de traitement aéroporté de gaz
FR3127898A1 (fr) 2021-10-12 2023-04-14 Aérogroupe Dispositif purificateur d’air
US11987357B2 (en) 2019-12-21 2024-05-21 High Hopes Labs Ltd. Gaseous matter capture system and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5678783A (en) * 1994-05-05 1997-10-21 Wong; Alfred Y. System and method for remediation of selected atmospheric conditions and system for high altitude telecommunications
EP2100626A1 (fr) * 2008-03-13 2009-09-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Procédé de décomposition d'un composé aromatique volatile
FR2958828A1 (fr) * 2010-04-09 2011-10-14 Aerogroupe Sas Dispositif et methode de conversion d'energie atmospherique
US20120255439A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Empire Technology Development Llc Flying Air Purifier
CN104874245A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 郭山 广域大气水雾混合吸附净化方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5678783A (en) * 1994-05-05 1997-10-21 Wong; Alfred Y. System and method for remediation of selected atmospheric conditions and system for high altitude telecommunications
EP2100626A1 (fr) * 2008-03-13 2009-09-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Procédé de décomposition d'un composé aromatique volatile
FR2958828A1 (fr) * 2010-04-09 2011-10-14 Aerogroupe Sas Dispositif et methode de conversion d'energie atmospherique
US20120255439A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Empire Technology Development Llc Flying Air Purifier
CN104874245A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 郭山 广域大气水雾混合吸附净化方法及装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11987357B2 (en) 2019-12-21 2024-05-21 High Hopes Labs Ltd. Gaseous matter capture system and method
FR3115713A1 (fr) 2020-11-03 2022-05-06 Aérogroupe Dispositif purificateur d’air
FR3115712A1 (fr) 2020-11-03 2022-05-06 Aérogroupe Dispositif purificateur d’air
WO2022224261A1 (fr) * 2021-04-22 2022-10-27 High Hopes Labs Ltd. Système et procédé de traitement aéroporté de gaz
FR3127898A1 (fr) 2021-10-12 2023-04-14 Aérogroupe Dispositif purificateur d’air
WO2023061765A1 (fr) 2021-10-12 2023-04-20 Aérogroupe Dispositif purificateur d'air

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