Brevet FR2115182A1 — publié le 19720707

La présente invention concerne un procédé servant à indiquer l'état de charge des accumulateurs au plomb par mesure et indication de la concentration de 1'électrolyte. Lors de la charge et de la décharge des accumulateurs, 5 les anodes et les cathodes ne sont pas les seules à se «édifier, ;r.ais il se produit également une modification de la concentration de 1'électrolyte. Ceci se reconnaît par la réaction générale qui peut être écrite de la manière ' suivante : 10 Pb0o + Pb + 2 HS0~~ + 2 H+ —> 2 PbS04 + 2 H20 Selon cette réaction, pour 2 F = 2 x 96.500 As de modification de charge, deux valences d'acide sulfurique, sont consommées. Selon la quantité de la réserve d'électrolyte à l'intérieur de l'élément, la concentration d'acide se modifie avec l'état de charge et constitue ainsi une reproduction fidèle de cet état. Pour les accumulateurs ouverts et également pour ceux dans lesquels, la charge étant achevée, de l'eau est soumise à 1'électrolyse pendant une période assez longue, la concentration se modifie également par évaporation ou perte d'électrolyse également à l'état non chargé. Dans les cas semblables, on procède généralement de manière à régler la densité d'acide car addition d'eau 25 distillée, sur la valeur désirée, lorsque la charge est suffisante. Toutefois, sans prendre cette mesure, la modification de concentration lors de la décharge constitue une mesure pour l'état de charge . Il suffit simplement de ^ reporter la modification de concentration sur l'état au départ de la concentration de 1'électrolyte lorsque l'accumulateur est totalement chargé. Pour les accumulateurs demandant peu d'entretien ou étanches au gaz ,1e volume d'électrolyte reste pour ainsi dire constant lors de la charge et de la décharge, et/ou il se règle à nouveau sur 55 la valeur prédéterminée. Pour ce type d'accumulateur, la concentration d'acide est donc une reproduction fidèle de l'état de charge. Par ailleurs, la zone de variations entre l'état BAD ORIGINAL T COPY 71 40368 2 2115182 de charge complète et de décharge .indique la perte de capacité pour un temps donné. On a déjà proposé de mesurer la concentration et/ou le pH de solutions dfélectrolytes à l'aide d'une membrane 5 échangeuse d'ions. Pour ce procédé, on utilise la propriété d'une membrane échangeuse d'ions de gonfler par hydratation dans les solutions aqueuses. Dans ce cas, l'absorption et la perte d'eau sont réversibles. Elle s'établit de manière à ce-que la pression osmotique à l'intérieur du liquide 10 de la membrane soit en équilibre avec la pression osmotique de la solution environnante. On a également proposé de fabriquer des rubans de matière synthétique ou membranes en matière synthétique composés de deuçfeouches parmi lesquelles l'une contient une matière 15 échangeuse d'ions et est susceptible de gonfler alors que l'autre ne varie que très peu avec la pression osmotique de la solution environnante. Une telle bimembrane se comporte comme un bilame et s'incurve différamment dans des solutions à concentration variable. Cette incurvation 20 de la membrane ou redressement de l'extrémité libre hors de sa position constitue une mesure directe pour la concentration de la solution. La présente invention a pour but de développer un procédé simple, fonctionnant parfaitement et précisément 25 au point de vue technique, servant à indiquer l'état de charge des accumulateurs au plomb. Ce but est obtenu par le fait que l'état de charge est déterminé par une mesure et une indication de la concentration de 1'électrolyte à 1'aide d'une membrane gonflante. 30 De manière surprenante, il est ressorti des expériences effectuées que l'état de gonflement de la membrane échangeuse d'ions n'était pour ainsi dire pas fonction de la température. Ce comportement se comprend toutefois si l'on tient compte du fait que la pression osmotique également ne varie que 35 d'une manière minime en fonction de la température. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront 1 40368 3 2115182 au cours de la description explicative qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention,, la modification du gonflement d'une membrane échangeuse d'ions en fonction de la concentration de l'acide sulfurique environnant est la base du procédé conforme à l'invention servant à mesurer, à contrôler et éventuellement à commander l'état de charge des accumulateurs au plomb. Pour cela, la matière échangeuse d'ions est introduite dans l'espace de 1'électrolyte de l'accumulateur au plomb et son état de gonflement est déterminé par mesure d'une dimension linéaire, plane ou de volume. Ce procédé peut être facilement exécuté à l'aide d'un ruban de matière échangeuse d'ions dont la modification de longueur est suivie en tant que fonction de la concentration et utilisée comme valeur de calcul pour déterminer l'état de charge» Lorsqu'on tend la première extrémité du ruban formant membrane, le déplacement de l'autre extrémité peut être transmis à un appareil indicateur, d'une manière connue, qui balaye une graduation» Cette échelle peut être graduée en unités de concentration. Elle peut toutefois contenir également directement l'état de charge en pourcentage de la capacité ou être graduée selon une autre mesure» L'état de charge devient particulièrement clair à relever lorsqu'on fait coïncider'à l'état de charge complète, un disque à segment rotatif qui indique la zone totale de charge, avec la position de 11 aiguille. A partir du déplacement dans le temps de l'échelle fixe et du disque à segment caractérisant l'état de charge, on peut lire la modification de concentration par suite d'évaporation ou de sulfatisation de plaques» Lorsque le volume de 1'électrolyte est constant, on reconnaît ce déplacement par la chute de capacité de l'accumulateur provoquée par la sulfatisation. Pour réaliser la mesure, le ruban formant membrane a été tendu dans un dispositif de mesure à l'aide duquel on pouvait reporter la modification de longueur à l'aide d'un 71 40368 4 2115182 levier sur un système à aiguille tournante. La force de traction exercée sur le ruban formant membrane a été réalisée par un contre-poids de 20p. Le ruban formant membrane avait une longueur de 96 mm, une largeur de 15 mm et 5 une épaisseur de 0,25 mm. Il s'agissait d'une membrane composée d'une feuille de polyéthylène poreuse et de sulfonate de polystyrol. Dans l'accumulateur au plomb, on a observé une modification de densité de la solution de -H^SO , de 1 ,1 g/cm^ à 1,28 g/cm'' à l'état de charge 10 complète. Pour une telle modification, 1'aïLœgement relatif de la membrane était de 2%, la course de l'aiguille tournante s'élevait à 40°, en cas de passgae d'un acide de concentration à 1,28 g/cm à de l'eau, la déviation angulaire était de 95°• Dans la zone angulaire de 40°, l'état de décharge 15 a pu être lu à partir de la position de l'aiguille, les divisions étant toutefois approximativement mais non exactement linéaires. Il est également possible à un spécialiste d'utiliser le déplacement de l'extrémité libre de la membrane pour une 20 indication à distance. Ceci peut être obtenu en faisant fonctionner un aimant relié à l'extrémité libre dans un système de bobine mobile. Toutefois, à l'aide d'une bobine fixe et d'un champ alternatif produit par cette dernière, on peut induire un courant alternatif dans une 25 seconde bobine reliée à l'extrémité libre de la membrane et ainsi télé-indiquer l'état de charge. Il existe encore d'autres possibilités de télé-transmission magnétique, optique ou mécanique du signal indiqué par la variation de la longueur de la membrane qui sont connues des spécialistes. 30 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple . En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant 35 l'esprit de 1'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. 71 40368 5 2115182 REVENDICATIONS ■Procédé servant à indiquer l'état de charge des accumulateurs au \-Iomb, caractérisé en ce que l'état de charge est. déterminé par une ne sure et une indication de la concentration de 1'électrolyte à l'aide d'une 5 membrane gonflante. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on détermine l'état de gonflement de la membrane et par conséquent la concentration de 1'électrolyte en mesurant une dimension linéaire, plane ou de volume 10 de la membrane gonflante venant au contact de 1'électrolyte. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que 1'on utilise comme menbrane gonflante un. ruban composé d'une matière échangeuse d'ions qui est plongée dans 1'électrolyte. 15 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on tend la première extrémité du ruban formant membrane et que l'on transmet le déplacement de l'autre extrémité à une aiguille qui balaye une échelle. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 20 4, caractérisé en ce que l'on fait coïncider un disque à segment rotatif qui indique la zone totale de charge, avec la position de l'aiguille à l'état de charge totale/Le l'accumulateur et que l'on lit l'état de charge après/léplacement de l'aiguille, directement sur le disque. 25 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise la modification de dimensions ou le déplacement de la membrane pour indiquer à distance l'état de charge.