WO2020070441A1 - Dispositif de dilution de dioxygène, dispositif de refroidissement et dispositif d'électrolyse - Google Patents

Dispositif de dilution de dioxygène, dispositif de refroidissement et dispositif d'électrolyse

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WO2020070441A1
WO2020070441A1 PCT/FR2019/052325 FR2019052325W WO2020070441A1 WO 2020070441 A1 WO2020070441 A1 WO 2020070441A1 FR 2019052325 W FR2019052325 W FR 2019052325W WO 2020070441 A1 WO2020070441 A1 WO 2020070441A1
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cooling
fan
motor
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Stéphane FORTIN
Yilmaz KARA
Guillaume PEUREUX
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Engie
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Abstract

Le dispositif (100) de dilution de dioxygène d'une installation d'électrolyse comporte : - une conduite (105) de transport de dioxygène comportant un moyen (110) de raccordement configuré pour être fixé à une conduite d'évacuation de dioxygène d'une installation d'électrolyse, - un moyen (125) de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et - un moyen (130) de fixation dudit dispositif à un dispositif (140) de refroidissement d'une installation d'électrolyse par aéroréfrigéation, de sorte que le dioxygène dispersé par le moyen de dispersion soit dispersé dans un flux d'air chaud évacué par le dispositif de refroidissement.

Description

DISPOSITIF DE DILUTION DE DIOXYGÈNE, DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT
ET DISPOSITIF D’ÉLECTROLYSE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention vise un dispositif de dilution de dioxygène d’une installation d’électrolyse, un dispositif de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation et un dispositif d’électrolyse. Elle s’applique, notamment, au domaine de la production d’hydrogène par électrolyse.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau génère en coproduit des quantités importantes d’oxygène quasiment pur. Cet oxygène est généralement rejeté par un évent. L’oxygène par sa nature oxydante est un réactif chimique dangereux. Une atmosphère enrichie en oxygène peut induire des feux plus intenses, avec des vitesses de combustion beaucoup plus rapides, des températures supérieures et une puissance thermique supérieure. La production en grande quantité d’oxygène peut générer des problématiques de surconcentrations locales avec les risques associés.
Pour éviter ce risque, l’oxygène est généralement éventé en hauteur, potentiellement associé à un ventilateur pour diluer et éjecter l’oxygène en hauteur.
Ce ventilateur fonctionne à vitesse fixe, correspondant à un fonctionnement non optimal lorsque l’installation travaille en suivi de charge comme l’électrolyse pour produire du dihydrogène vert à partir de surproductions électriques d’origine renouvelable.
Pour de petites installations, cette solution non optimisée peut être considérée comme suffisante, mais dès que la taille d’installation devient importante, cette ventilation devient une source d’investissement supplémentaire, de surconsommation électrique et de risque d’arrêt de l’ensemble de l’installation si une défaillance est détectée sur le ventilateur.
Dans le cas où l’oxygène est simplement éventé, des épisodes sans vent peuvent induire une accumulation locale d’oxygène. Ce risque est amplifié dans le cas de très grandes installations. OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de dilution de dioxygène d’une installation d’électrolyse, qui comporte :
- une conduite de transport de dioxygène comportant un moyen de raccordement configuré pour être fixé à une conduite d’évacuation de dioxygène d’une installation d’électrolyse,
- un moyen de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen de fixation dudit dispositif à un dispositif de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation, de sorte que le dioxygène dispersé par le moyen de dispersion soit dispersé dans un flux d’air chaud évacué par le dispositif de refroidissement.
Grâce à ces dispositions :
- l’évent de l’oxygène coproduit par un électrolyseur est intégré au système de refroidissement de l’électrolyseur,
- le système d’évent de l’oxygène est adapté pour obtenir le plus rapidement possible une dilution de l’oxygène à des teneurs sécuritaires,
- l’intégration avec des équipements existants sur l’installation est possible et limite les équipements à mettre en place pour diluer l’oxygène,
- l’intégration permet en permanence une dilution importante de l’oxygène, quel que soit le régime de fonctionnement de l’installation et en lien avec la production d’oxygène puisque la quantité de chaleur à évacuer suit la production,
- l’intégration permet de favoriser la dispersion finale en altitude grâce à un flux d’air chaud.
Dans des modes de réalisation, le moyen de dispersion comporte au moins un tube muni d’orifices de dispersion de dioxygène, le dispositif comportant au moins une vanne configurée pour bloquer l’alimentation d’au moins un dit tube en dioxygène.
Ces modes de réalisation permettent d’asservir la dispersion du dioxygène à la mise en œuvre effective du moto-ventilateur.
Dans des modes de réalisation, le moyen de dispersion comporte au moins un dispositif venturi ou une buse de dispersion du dioxygène. Ces modes de réalisation permettent d’améliorer le déplacement et la dispersion du dioxygène dans le flux d’air.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un carénage entourant au moins partiellement une zone de dispersion de dioxygène du moyen de dispersion et configuré pour entourer le flux d’air évacué par le dispositif de refroidissement.
Ces modes de réalisation permettent de canaliser le déplacement de l’air chaud traversant le dispositif.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation, qui comporte :
- au moins un moto-ventilateur configuré pour déplacer de l’air sec ou humide vers ou depuis un échangeur thermique,
- un carénage de guidage de flux d’air entourant au moins un moto-ventilateur,
- une conduite de transport de dioxygène comportant un moyen de raccordement configuré pour être fixé à une conduite d’évacuation de dioxygène d’une installation d’électrolyse,
- un moyen de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen de fixation du moyen de dispersion de dioxygène dans le flux d’air mis en mouvement par au moins un moto-ventilateur.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du dispositif de refroidissement objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif de dilution de dioxygène objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.
Dans des modes de réalisation, le moyen de dispersion comporte au moins un tube muni d’orifices de dispersion de dioxygène, le dispositif comportant au moins une vanne configurée pour bloquer l’alimentation d’au moins un dit tube en dioxygène.
Dans des modes de réalisation, le moyen de dispersion est configuré pour disperser du dioxygène en aval de chaque moto-ventilateur le long du chemin parcouru par le flux d’air.
Ces modes de réalisation limitent les risques d’endommagement du dispositif par des flammes créées par le dioxygène au contact de matières inflammables des moto-ventilateurs. Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une pluralité de carénages de guidage de flux d’air entourant au moins un moto-ventilateur et, pour chaque tel carénage :
- un moyen de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen de détection d’une activation d’au moins un moto-ventilateur ou de mesure d’un débit d’air déplacé par au moins un moto-ventilateur et
- un moyen de commande de l’activation d’un moyen de dispersion associé à un carénage entourant au moins un moto-ventilateur en fonction d’une activation d’au moins un dit moto-ventilateur.
Dans des modes de réalisation, chaque moyen de dispersion est activé lorsque chaque moto-ventilateur est désactivé ou lorsque chaque débit d’air mesuré est nul.
Cette situation peut être rencontrée dans deux cas :
- soit l’électrolyse est à l’arrêt, donc il n’y a pas de production d’oxygène et donc pas de risques associés où
- soit dans des conditions climatiques très froides associées à un régime de fonctionnement de l’électrolyse à marche réduite, induisant une faible charge thermique à évacuer et une faible quantité d’oxygène à diluer, dans ces conditions la simple convection naturelle de l’air extérieur au contact de la charge thermique suffit pour assurer le refroidissement, aussi les moto- ventilateurs peuvent être à l’arrêt, mais cette convection naturelle permet aussi la dilution de la faible production d’oxygène dans le flux d’air chaud.
Ces modes de réalisation ont pour effet de répartir l’air entre plusieurs points de dilution.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif d’électrolyse, qui comporte :
- un dispositif d’électrolyse de l’eau comportant une sortie pour dioxygène et
- un dispositif de refroidissement objet de la présente invention, la conduite de transport du dispositif de refroidissement étant raccordée à la sortie pour dioxygène.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du dispositif d’électrolyse objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif de dilution de dioxygène objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente, schématiquement et vu de profil, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 2 représente, schématiquement et vu de profil, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 3 représente, schématiquement et vu de dessus, le deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 4 représente, schématiquement et vu de dessus, le deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 5 représente, schématiquement et vu de profil, un troisième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 6 représente, schématiquement et vu de profil, un quatrième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 7 représente, schématiquement et vu de profil, un cinquième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention et
- la figure 8 représente, schématiquement et vu de profil, un sixième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention.
DESCRIPTION D’EXEMPLES DE RÉALISATION DE L’INVENTION
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.
L’objet de la présente invention est de fournir une solution apportant une amélioration de la sécurité et de l’impact environnemental des installations d’électrolyse d’eau au regard des émissions d’oxygène de ce type d’équipement. Une installation d’électrolyse de l’eau produit de l’hydrogène qui est le produit recherché par cette opération et de l’oxygène qui est rejeté à l’atmosphère. Les installations d’électrolyse de l’eau se développent et deviennent de plus en plus importantes en termes de taille, aussi leur rejet en oxygène devient de plus en plus important. L’oxygène, bien que gaz indispensable à la vie, peut s’avérer très dangereux lorsque sa concentration augmente. Ainsi, le risque principal d’une atmosphère enrichie en oxygène est l’incendie, qui sera caractérisé comme ayant une plus forte intensité, des températures supérieures et une puissance thermique plus élevée comparativement à la même combustion dans une atmosphère à environ 21 % d’oxygène, valeur de la concentration en oxygène dans l’atmosphère.
L’oxygène est le comburant le plus fréquent dans les combustions. Ayant une masse molaire de 32 g/mol, il est légèrement plus dense que l’air. Aussi, produit en grande quantité, il aura tendance à stagner au niveau du sol.
Les dispositifs objets de la présente invention associent les besoins en refroidissement d’une installation d’électrolyse au rejet en oxygène pour diluer très rapidement l’oxygène dans l’air dans un flux d’air chaud et donc au mouvement ascensionnel ce flux.
Une installation d’électrolyse comprend un ou plusieurs empilements (traduit par « stack », en anglais) d’électrolyse qui d’une part sont alimentés en eau soit au travers de l’électrolyte pour les électrolyseurs alcalins, soit directement pour les électrolyseurs PEM (pour « Proton Exchange Membrane », traduit par « Membranes Échangeuses de Protons ») et d’autre part alimentés en courant par un système de transfo-redresseur lorsque l’alimentation électrique est en courant alternatif. Le champ électrique créé dans les empilements et le courant imposé permettent de réaliser la dissociation de l’eau selon la réaction globale suivante :
2 H20 2 H2 + O2.
Les empilements induisent des pertes électriques par effet Joule, aussi il se produit un échauffement et donc une augmentation de température qui peut s’avérer dommageable pour les installations. Ainsi, les installations sont équipées d’un circuit de refroidissement qui selon le cas refroidit soit l’électrolyte liquide des électrolyseurs alcalins, soit l’eau qui circule dans les électrolyseurs PEM ou tout autre système de refroidissement intégré aux empilements.
Les électrolyseurs ont des taux de charge variant de 10 - 20% à 100% pour les électrolyseurs alcalins et de 5% à 200% du nominal pour les électrolyseurs PEM. Cette flexibilité de fonctionnement induit un rejet en oxygène variable, mais aussi un besoin de refroidissement qui varie dans le même sens que la production d’hydrogène et d’oxygène. La chaleur en excès est évacuée dans l’air grâce à des aéroréfrigérants secs ou, pour de grandes installations, par l’utilisation des réfrigérants humides dits tours aéroréfrigérantes.
On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.
On observe, sur la figure 1 , qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un mode de réalisation du dispositif 100 objet de la présente invention. Ce dispositif 100 de dilution de dioxygène d’une installation d’électrolyse comporte :
- une conduite 105 de transport de dioxygène comportant un moyen 110 de raccordement configuré pour être fixé à une conduite d’évacuation de dioxygène d’une installation d’électrolyse,
- un moyen 125 de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen 130 de fixation dudit dispositif à un dispositif 140 de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation, de sorte que le dioxygène dispersé par le moyen de dispersion soit dispersé dans un flux d’air chaud évacué par le dispositif de refroidissement.
La conduite de transport 105 est, par exemple, un tube adapté au transport de dioxygène et configuré pour assurer le déplacement de ce dioxygène depuis la conduite d’évacuation de dioxygène vers le moyen de dispersion 125.
Cette conduite de transport 105 est fixée à la conduite d’évacuation de manière réversible ou irréversible, par soudure par exemple.
Le moyen 125 de dispersion peut être réalisé de plusieurs manières. Le but de ce moyen 125 de dispersion est d’utiliser le flux d’air chaud qui est produit par le besoin de refroidissement de l’installation d’électrolyse pour diluer immédiatement et en forte proportion l’oxygène produit dès qu’il est émis à l’atmosphère.
Dans des modes de réalisation simples, tel que celui représenté en figure 2, le moyen de dispersion 125 est formé d’un tube (non référencé), muni d’une ouverture (non référencée) orientée vers ou préférentiellement dans le sens du flux d’air chaud produit par le dispositif de refroidissement 140.
Dans des variantes perfectionnées, le moyen de dispersion 125 est formé d’un ensemble de tubes, chacun muni d’une ouverture orientée chacune vers ou préférentiellement dans le sens du flux d’air chaud de sorte que la dispersion soit réalisée en de multiples points dudit flux. Dans des variantes perfectionnées, telle que celle représentée en figure 2, au moins une ouverture est commandée par une vanne 155.
Dans d’autres modes de réalisation, tel que celui représenté en figure 1 , le moyen de dispersion 125 comporte au moins un tube 145 muni d’orifices 150 de dispersion de dioxygène, le dispositif comportant au moins une vanne 155 configurée pour bloquer l’alimentation d’au moins un dit tube en dioxygène. Cette pluralité d’orifices 150 permet une meilleure dilution du dioxygène dans le flux d’air chaud.
Dans d’autres modes de réalisation, tel que celui représenté en figure 1 , le moyen 125 de dispersion comporte au moins un dispositif 160 venturi ou une buse 170 de dispersion du dioxygène.
Pour fonctionner, le dispositif 100 doit ainsi être fixé au dispositif 140 de refroidissement. Cette fixation est assurée par le moyen de fixation 130. Ce moyen de fixation 130 est, par exemple, formé par vissage ou soudage du dispositif 100 au dispositif 140 de refroidissement. La nature exacte de la fixation dépend du positionnement relatif de l’un et l’autre des dispositifs, 100 et 140.
Par exemple, dans des variantes telles que celles représentées en figure 1 , le dispositif 140 de refroidissement comporte deux motoventilateurs 205 déplaçant chacun un volume d’air à travers un carénage 215 dédié, et ce de manière ascendante vers un échangeur 210 thermique. Cet échangeur 210 thermique est muni, par exemple, d’un collecteur ou distributeur 216.
Dans cet exemple, le dispositif 100 est fixé en aval, le long du flux d’air chaud, et au-dessus de l’échangeur 210 de chaleur.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 1 , le dispositif 100 comporte un carénage 175 entourant au moins partiellement une zone de dispersion de dioxygène du moyen 125 de dispersion et configuré pour entourer le flux d’air évacué par le dispositif 140 de refroidissement.
Préférentiellement, le carénage 175 présente une hauteur supérieure ou égale à cinq fois le diamètre hydraulique de la section de passage du flux d’air qui traverse ledit carénage.
On observe, en figure 1 , que le dispositif 100 peut comporter un by-passe 146 et au moins un jeu de vannes 155 isolant au moins un tube 145 d’un moyen de dispersion 125. Ainsi, sélectivement, la dispersion du dioxygène peut être réalisée dans une partie déterminée du flux d’air ou dans un flux d’air déterminé. Dans l’exemple illustré en figure 1 , le dioxygène peut être dispersé soit dans le flux d’air créé par un premier motoventilateur 205, soit dans le flux d’air créé par un deuxième motoventilateur. Ceci permet, notamment, d’asservir la dispersion de dioxygène dans le flux d’air créé par un motoventilateur en fonction de l’activation dudit motoventilateur.
On observe, en figure 2, que le dispositif 100 peut comporter plusieurs zones de dilution sur un tube de distribution commun 147, l’alimentation de chaque zone de dilution étant commandée en fonction de l’activation ou non d’une vanne 155 associée à chaque zone de dilution. Ainsi, sélectivement, la dispersion du dioxygène peut être réalisée dans une partie déterminée du flux d’air ou dans un flux d’air déterminé. Une zone de dilution peut être réalisée, par exemple, par un réseau de tubes perforés (non représenté en figure 2) permettant une dispersion du dioxygène.
On observe, en figure 3, de manière séparée, le dispositif 140 de refroidissement vu de dessus et le dispositif 100 de dilution tel que décrit en regard des figures 1 ou 2. Dans cette figure 3, le dispositif 100 comporte une vanne 155 d’alimentation d’un réseau de dispersion (non référencé) formé d’une pluralité de tubes 145.
Dans cet exemple, chaque réseau est configuré pour être positionné en regard d’un motoventilateur dédié de sorte qu’à un réseau corresponde un flux d’air généré par un motoventilateur. L’ouverture ou la fermeture d’une vanne 155 est commandée en fonction, par exemple, d’un état d’activation d’un motoventilateur associé au réseau commandé par cette vanne 155. Ainsi, sélectivement, la dispersion du dioxygène peut être réalisée dans un flux d’air déterminé.
On observe, en figure 4, le dispositif 100 de dilution superposé et fixé au dispositif 140 de refroidissement.
On observe, en figures 6 et 7, schématiquement, le dispositif 100 de dilution superposé à une tour d’aéroréfrigération humide. En figure 6, la tour d’aéroréfrigération humide comporte un échangeur 405 de chaleur et un ventilateur
406 soufflant de l’air à travers la tour et vers le dispositif 100. En figure 7, la tour d’aéroréfrigération humide comporte un échangeur 405 de chaleur et un ventilateur
407 tirant de l’air à travers la tour et vers le dispositif 100.
Par échangeur 405 de chaleur on entend, par exemple :
- soit un réseau de tubes dans lequel circule le fluide à refroidir, et sur lequel une pompe 408 projette de l’eau par un moyen 409 de pulvérisation, l’eau étant refroidie par le flux d’air produit par le ventilateur où - soit un garnissage sur lequel de l’eau est pulvérisée par un moyen 409 de pulvérisation grâce à une pompe 408, l’eau étant refroidie par le flux d’air produit par le ventilateur. La pompe 408 permettant de faire circuler l’eau refroidie vers le ou les échangeurs thermiques (non représentés).
Dans tous ces cas, l’eau de refroidissement pulvérisée par le moyen 409 de pulvérisation est recirculée par une pompe 408.
On observe, en figure 5, schématiquement, un mode de réalisation du dispositif 200 objet de la présente invention. Ce dispositif 200 de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation, comporte :
- au moins un motoventilateur 205 configuré pour déplacer de l’air sec ou humide vers ou depuis un échangeur 210 thermique,
- un carénage 215 de guidage de flux d’air entourant au moins un motoventilateur 205,
- une conduite 105 de transport de dioxygène comportant un moyen 110 de raccordement configuré pour être fixé à une conduite 115 d’évacuation de dioxygène d’une installation 305 d’électrolyse,
- un moyen 125 de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen 130 de fixation du moyen de dispersion de dioxygène dans le flux d’air mis en mouvement par au moins un motoventilateur.
On observe également un échangeur 210 de chaleur, avec un fluide réfrigérant tel de l’eau par exemple, positionné entre au moins un motoventilateur 205 et le moyen 125 de dispersion. Dans des variantes, au moins un motoventilateur 205 est positionné entre un échangeur 210 de chaleur et le moyen 125 de dispersion, en respectant le fait que le mouvement d’air généré par le motoventilateur va de l’échangeur de chaleur vers le dispositif de dispersion tel que représenté en figure 8.
Le fluide réfrigérant a pour finalité de refroidir l’installation d’électrolyse.
Dans des modes de réalisation, le moyen 125 de dispersion comporte au moins un tube 145 muni d’orifices 150 de dispersion de dioxygène, le dispositif comportant au moins une vanne 155 configurée pour bloquer l’alimentation d’au moins un dit tube en dioxygène. Dans des modes de réalisation, le moyen 125 de dispersion est configuré pour disperser du dioxygène en aval de chaque motoventilateur 205 le long du chemin parcouru par le flux d’air.
Ces modes de réalisation visent à empêcher que l’oxygène concentré rentre en contact avec les moteurs afin d’éviter de rentrer en contact avec des éléments chauds et combustibles (résine des bobinages électriques ou huiles de lubrification par exemple).
Dans des modes de réalisation, le dispositif 200 comporte une pluralité de carénages 175 de guidage de flux d’air produit par un motoventilateur 205 après passage par l’échangeur 210 thermique et, pour chaque tel carénage :
- un moyen 125 de dispersion du dioxygène transporté par la conduite 105 de transport et
- un moyen 265 de détection d’une activation d’au moins un motoventilateur ou de mesure d’un débit d’air déplacé par au moins un motoventilateur et
- un moyen 255 de commande de l’activation d’un moyen de dispersion associé à un carénage entourant au moins une zone de dispersion associée à un motoventilateur en fonction d’une activation d’au moins un dit motoventilateur. Le moyen de détection 265 peut être de plusieurs types :
- logique, le moyen de détection 265 étant alors un capteur logique de détection d’une mise en fonctionnement et/ou d’un régime de fonctionnement du motoventilateur positionné au niveau d’un organe de commande dudit motoventilateur ou au niveau du dit motoventilateur où
- physique, le moyen de détection 265 étant alors, par exemple un capteur du débit d’air déplacé par un motoventilateur ou un capteur de puissance électrique fournie à un motoventilateur.
Le moyen de commande 255 est, par exemple, un circuit électronique de commande relié, d’une part, au moyen 265 de détection et, d’autre part, à au moins un moyen de dispersion 125.
Pour activer ou désactiver un moyen de dispersion 125, le moyen de commande 255 peut commander l’ouverture ou la fermeture d’une vanne 155 d’alimentation telle que représentée en figures 1 à 5 et 8.
Dans des modes de réalisation, le moyen 125 de dispersion peut être activé lorsque chaque motoventilateur 205 est désactivé ou lorsqu’un débit d’air mesuré est nul. Dans ces variantes, par exemple, chaque vanne 155 peut-être ouverte lorsque le débit d’air est nul ou lorsque tous les motoventilateurs sont arrêtés.
Comme on le comprend, la dispersion de dioxygène dans le flux d’air généré par les motoventilateurs peut être variable. Le but est alors d’optimiser la distribution de l’oxygène dans le flux d’air. Cette dispersion est assurée, par exemple, par un moyen de dispersion constitué de tubes percés d’orifices permettant de libérer l’oxygène dans la section de passage de l’air.
Lorsque le dispositif 100 est utilisé sur un dispositif 140 de refroidissement comprenant plusieurs motoventilateurs 205, il est particulièrement judicieux d’utiliser une répartition de la dispersion du dioxygène par des vannes 155 dont l’ouverture est asservie au débit d’air ou à la puissance électrique de chaque motoventilateur 205. En cas de panne d’un motoventilateur 205, la vanne 155 de distribution de dioxygène dans le flux d’air de ce motoventilateur peut être fermée et tout le flux de dioxygène est dirigé vers la partie du dispositif 140 de refroidissement dont les motoventilateurs 205 fonctionnent. Si tous les motoventilateurs 205 s’arrêtent, le dioxygène est dirigé vers toutes les parties de l’aéroréfrigérant car le flux d’air chaud résiduel permettra la dilution du flux du dioxygène.
On observe également, en figure 5, un mode de réalisation particulier du dispositif 300 objet de la présente invention. Ce dispositif 300 comporte :
- un dispositif 305 d’électrolyse de l’eau comportant une conduite 115 d’évacuation de dioxygène et
- un dispositif 200 de refroidissement tel que décrit en regard de la figure 5, la conduite de transport 105 du dispositif 200 de refroidissement étant raccordée à la conduite 115 d’évacuation de dioxygène.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (100) de dilution de dioxygène d’une installation d’électrolyse, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une conduite (105) de transport de dioxygène comportant un moyen (110) de raccordement configuré pour être fixé à une conduite d’évacuation de dioxygène d’une installation d’électrolyse,
- un moyen (125) de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen (130) de fixation dudit dispositif à un dispositif (140) de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation, de sorte que le dioxygène dispersé par le moyen de dispersion soit dispersé dans un flux d’air chaud évacué par le dispositif de refroidissement.
2. Dispositif (100) selon la revendication 1 , dans lequel le moyen (125) de dispersion comporte au moins un tube (145) muni d’orifices (150) de dispersion de dioxygène, le dispositif comportant au moins une vanne (155) configurée pour bloquer l’alimentation d’au moins un dit tube en dioxygène.
3. Dispositif (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le moyen (125) de dispersion comporte au moins un dispositif (160) venturi ou une buse (170) de dispersion du dioxygène.
4. Dispositif (100) selon l’une des revendications 1 à 3, qui comporte un carénage (175) entourant au moins partiellement une zone de dispersion de dioxygène du moyen (125) de dispersion et configuré pour entourer le flux d’air évacué par le dispositif (140) de refroidissement.
5. Dispositif (200) de refroidissement d’une installation d’électrolyse par aéroréfrigéation, caractérisé en ce qu’il comporte :
- au moins un motoventilateur (205) configuré pour déplacer de l’air sec ou humide vers ou depuis un échangeur (210) thermique, - un carénage (215) de guidage de flux d’air entourant au moins un motoventilateur (205),
- une conduite (105) de transport de dioxygène comportant un moyen (110) de raccordement configuré pour être fixé à une conduite (115) d’évacuation de dioxygène d’une installation (305) d’électrolyse,
- un moyen (125) de dispersion du dioxygène transporté par la conduite de transport et
- un moyen (130) de fixation du moyen de dispersion de dioxygène dans le flux d’air mis en mouvement par au moins un motoventilateur.
6. Dispositif (200) selon la revendication 5, dans lequel le moyen (125) de dispersion comporte au moins un tube (145) muni d’orifices (150) de dispersion de dioxygène, le dispositif comportant au moins une vanne (155) configurée pour bloquer l’alimentation d’au moins un dit tube en dioxygène.
7. Dispositif (200) selon l’une des revendications 5 à 6, dans lequel le moyen (125) de dispersion est configuré pour disperser du dioxygène en aval de chaque motoventilateur (205) le long du chemin parcouru par le flux d’air.
8. Dispositif (200) selon l’une des revendications 5 à 7, qui comporte une pluralité de carénages (175) de guidage de flux d’air entourant au moins un motoventilateur (205) et, pour chaque tel carénage :
- un moyen (125) de dispersion du dioxygène transporté par la conduite (105) de transport et
- un moyen (265) de détection d’une activation d’au moins un motoventilateur ou de mesure d’un débit d’air déplacé par au moins un motoventilateur et
- un moyen (255) de commande de l’activation d’un moyen de dispersion associé à un carénage entourant au moins un motoventilateur en fonction d’une activation d’au moins un dit motoventilateur.
9. Dispositif (200) selon la revendication 8, dans lequel chaque moyen (125) de dispersion est activé lorsque chaque motoventilateur (205) est désactivé ou lorsque chaque débit d’air mesuré est nul.
10. Dispositif (300) d’électrolyse, caractérisé en ce qu’il comporte :
- un dispositif (305) d’électrolyse de l’eau comportant une sortie pour dioxygène et
- un dispositif (200) de refroidissement selon l’une des revendications 5 à 9, la conduite de transport du dispositif de refroidissement étant raccordée à la sortie pour dioxygène.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090139874A1 (en) * 2005-12-21 2009-06-04 General Electric Company System and method for the production of hydrogen
EP2500642A1 (fr) * 2009-11-09 2012-09-19 IHI Corporation Appareil de mélange d'oxygène pour chaudière à combustion d'oxygène
CN102296321B (zh) * 2011-08-29 2013-10-16 中国恩菲工程技术有限公司 多晶硅生产中电解制氢工艺及其氧气回收系统
WO2016029315A1 (fr) * 2014-08-27 2016-03-03 Hydroxy Energy Inc. Générateur d'hydrogène et d'oxygène
WO2016161999A1 (fr) * 2015-04-08 2016-10-13 Sunfire Gmbh Procédé de gestion de chaleur d'une électrolyse à vapeur d'eau à haute température [soec], cellule de combustible à oxyde solide [sofc] et/ou cellule de combustible à haute température réversible [rsoc] ainsi qu'un système d'électrolyse à vapeur d'eau à haute température [soec], de cellule de combustible à oxyde solide [sofc] et/ou de cellule de combustible à haute température réversible

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090139874A1 (en) * 2005-12-21 2009-06-04 General Electric Company System and method for the production of hydrogen
EP2500642A1 (fr) * 2009-11-09 2012-09-19 IHI Corporation Appareil de mélange d'oxygène pour chaudière à combustion d'oxygène
CN102296321B (zh) * 2011-08-29 2013-10-16 中国恩菲工程技术有限公司 多晶硅生产中电解制氢工艺及其氧气回收系统
WO2016029315A1 (fr) * 2014-08-27 2016-03-03 Hydroxy Energy Inc. Générateur d'hydrogène et d'oxygène
WO2016161999A1 (fr) * 2015-04-08 2016-10-13 Sunfire Gmbh Procédé de gestion de chaleur d'une électrolyse à vapeur d'eau à haute température [soec], cellule de combustible à oxyde solide [sofc] et/ou cellule de combustible à haute température réversible [rsoc] ainsi qu'un système d'électrolyse à vapeur d'eau à haute température [soec], de cellule de combustible à oxyde solide [sofc] et/ou de cellule de combustible à haute température réversible

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