Brevet FR2019334A1 — publié le 19700703

L'invention concerne un dispositif propre à déplacer des liquides à laide de gaz et notamment des solutions électrolytiques dans des batteries à combustible. Les pompes à électrolyte entratnées électriquement ne conviennent pas bien aux batteries à combustible installées en des endroits peu accessibles et appelées à fonctionner sans entretien pendant de longues périodes. L'énergie consommée par ces pompes abaisse le rendement de ltinstallation. Etant en outre sujettes à des troubles de fonctionnement par suite du déplacement mécanique de certaines de leurs parties, elles ne peuvent rester longtemps en service sans entretien. Dans les batteries à combustible utilisant des réactifs gazeux, les gaz à faire réagir sont généralement amenés sous pression aux électrodes. Du fait qu'ils renferment une certaine proportion de gaz inertes, ces gaz assurent en même temps un bal#ayage des électrodes. L'énergie de compression emmagasinée dans le gaz de balayage n'est cependant pas exploitée. L'invention a pour objet un dispositif de déplacement de liquides quiPtlre7de l'énergie de compression de gaz, en particulier de gaz de balayage de batteries à combustible, et élimine les inconvénients précités. Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il se compose d'une chambre comportant un orifice d'admission du liquide à déplacer et communiquant avec un tube ascendant dans lequel ou au-dessous duquel se trouve l'orifice d'entrée du gaz, lequel gaz afflue continuellement à travers une soupape de dosage et déplace le liquide vers le haut dans le tube ascendant, dont le diamètre est inférieur à celui des bulles de gaz entrantes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé. Le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 et désigné par la suite du nom de pompe, comporte une chambre 1 dans laquelle le liquide à déplacer pénètre par l'orifice 2. Il peut être avantageux que le tuyau d'adduction 6 et/ou la chambre I soient équipés de plaques filtrantes ou de papiers-filtres retenant les impuretés éventuelles du liquide. On voit, sur la figure, de telles plaques filtrantes 7 dans la chambre de pompe. Cette chambre 1 est reliée au tube ascendant 3 soit directement soit par l'intermédiaire d'une soupape de non-retour 8. Le gaz nécessaire au déplacement du liquide arrive en continu par une canalisation munie d'une soupape de dosage 5,et une soupape de non-retour 8 empoche le liquide ou le mélange de liquide et de gaz de refluer vers la chambre 1. On exposera maintenant la mise en service, le fonctionnement et l'utilisation de cette nouvelle pompe en se référant au schéma de principe de la figure 2. L'électrolyte sous pression passe de la batterie à combustible 9 au réservoir li par le tuyau 10, puis de là a la pompe 13 par la canalisation 12 pour parvenir au tube ascendant 14 à travers la soupape de non-retour, que lton s t est abstenu de représenter sur cette figure. La dernière partie de ce trajet exige, à vr#ai dire, que le niveau de liquide du réservoir électrolyte Il soit assez élevé pour que, de l'autre caté de ce système de vases communicants, le niveau de l'électrolyte dans le tube ascendant s'établisse au-dessus de l'amenée de gaz 15. Soupape 16 ouverte, le gaz de balayage auquel elle livre passage refoule dans# le vase de détente 17 la colonne d'électrolyte se trouvant au-dessus de l'adduction de gaz 15, dans le tube ascendant 14, et la solution électrolytique peut ensuite faire retour à la batterie à combustible 9 à travers le siphon 18. Tant que la colonne dtélectrolyte monte dans le tube ascendant, il subsiste près de ltembouchure d'adduction de gaz 15 une petite surpression empochant l'électrolyte de continuer à monter depuis la chambre de pompe. Après que cette-meme colonne ait atteint le vase de détente 17, la pression du gaz à l'embouchure tombe et ltéleetrolyte #'écoule du réservoir li vers la pompe jusqu'à ce que l'équilibre se soit rétabli dans le système et qu'une nouvelle colonne de liquide soit déplacée, vers le haut, de la manière précitée. La référence 19 désigne un accumulateur de gaz tel, par exemple, qu'une bouteille d'oxygène sous pression. Cet accumulateur 19, relié par l'intermédiaire dzun détendeur 20 à-la cathode de la batterie à combustible, fournit le gaz de balayage utilisé pour déplacer l'électrolyte. Le vase de détente 17 est relié au réservoir d'électrolyte Il par une canalisation d'équilibrage de pression 21. Un absorbeur 22 protège en outre l'électrolyte des pénétrations de gaz nuisibles. L'orifice d'admission de gaz est de préférence calculé en #sorte que le diamètre des bulles de gaz -qui s'en dégagent soit au moins aussi grand que celui du tube ascendant 14, cela afin que le gaz ne formè pas de petites bulles qui traverseraient inutilement la colonne liquide de bas en haut dans le tube ascendant. Pour réduire le plus possible le pouvoir d'adhérence des bulges de gaz aux parois de la pompe et du tube ascendant, il est en outre avantageux que la pompe et le tube ascendant soient constitués par un matériau peu mouillable par le liquide à déplacer. Si ce dernier consiste en une solution 6N de potasse, le polytétrafluoroéthylène constitue par exemple un tel matériau. La hauteur de refoulement maximale de la pompe est déterminée par les poids de la quantité de gaz admise dans le tube ascendant et de la colonne de liquide à déplacer. D'une différence de hauteur importante entre le niveau du liquide dans le réservoir 11 et l'embouchure d'adduction 15, il résulte, à balayage gazeux constant, une faible hauteur de refoulement et un fort débit. Inversement, une différence de hauteur peu importante donne un #faibIe débit et une forte hauteur de refoulement. On peut de la sorte atteindre sans difficultés des hauteurs de refoulement qui correspondent au décuple de la pression du gaz. A consommation de gaz constante, on peut augmenter facilement le débit de la nouvelle pompe en dirigeant le tube ascendant vers le vase de détente non pas directement, et verticalement, vers le haut, mais d'une manière propre à augmenter la quantité de liquide à déplacer, quantité fixée par le niveau du liquide dans le réservoir Il et la hauteur de l'embouchure 15. On peut, par exemple, couder à cet effet le tube ascendant 14 vers le bas. Si, dans une batterie à combustible 25, on dispose, comme sur la figure 3, le vase de détente 24 et son orifice de sortie en sorte que le niveau intérieur du vase se situe à la meme hauteur que la sortie d'électrolyte 26 de la batterie, on obtient un rinçage électroly#tique continu à l'intérieur de la batterié. Sur cette figure 3, la référence 27 désigne un réservoir doù l'électrolYte s'écoule en discontinu vers la pompe 28 comme déjÂ' -exposé. La pompe conforme à ltinvention-offre offreles avantages, particulièrement appréciables dans les batteries à combustible, de pouvoir fonctionner sans entretien, de n'utiliser que de l'énergie disponible et de permettre une construction compacte. REVENDICATIONS 1. Dispositif propre à déplacer des liquides à l'aide de gaz, et notammet des solutions électrolytiques dans des batteries à combustible, caractérisé par le fait qu'il se compose d'une chambre comportant un orifice d'admission du liquide à déplacer et communiquant avec un tube ascendant dans lequel ou au-dessous duquel se trouve l'orifice d'entrée du gaz, lequel gaz afflue continuellement à travers une soupape de dosage et déplace le liquide vers le haut dans le tube ascendant, dont le diamètre est inférieur à celui des bulles de gaz entrantes. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une soupape de non-retour est interposée entre la chambre et l'orifice d'admission de gaz. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le tube ascendant est constitué par un ma matériau peu mouillable par le liquide à déplacer. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le tube ascendant est en polytétrafluoroéthylène.