Brevet FR2269795A1 — publié le 19751128

La présente invention a pour objet un dispositif de détection de l'état de charge d'un générateur électrochimique à circulation forcée. Les- générateurs électrochimiques à circulation forcée d'un électrolyte renfermant un élément actif en suspension sont bien connus. Parmi ces générateurs les systèmes airzinc présentent des perspectives encourageantes et font à l'heure actuelle l'objet de nombreuses recherches en vue d'équiper des véhicules non polluants. Rappelons brièvement que dans de tels générateurs décrits par ailleurs par la Demanderesse, l'électrolyte en l'occurrence une solution de potasse renfermant de la poudre de zinc en suspension est acheminé à partir d'un réserve voir au sein d'une pluralité d'éléments constituant le générateur lui-même, puis recyclé dans ledit réservoir après avoir irrigué l'ensemble des éléments. Durant un tel parcours, l'oxydation du zinc par l'oxygène de l'air, et celà au contact d'un catalyseur convenable, conduit à la transformation du zinc en oxyde, puis en zincate qui se dissous dans la solution de potasse. Il résulte d'un tel processus électrochimique l'apparition d'une force électromotrice apte notamment à alimenter le moteur électrique d'un véhicule. En conséquence, au cours du fonctionnement ledit électrolyte s'apprauvit en zinc, tout en s'enrichissant en zincate. On conçoit donc que le conducteur d'un tel véhicule doit pouvoir être renseigné à tout moment sur la teneur en zinc [ ou en zincate) de l'électrolyte, donc sur l'état de charge de ce dernier, dans le but d'estimer s'il y a lieu de procéder dans un avenir immédiat soit au remplacement de l'électrolyte usagé par un nouvel électrolyte, soit éventuellement à la régéneration win situe dudit électrolyte usagé. Dans ce but on peut imaginer par exemple un dispositif apte à comparer le potentiel de l'électrolyte au potentiel d'une électrode de référence. Mais une telle solution parait peu adaptable à un véhicule et en outre elle met en oeuvre un appareillage relativement encombrant et onéreux. La Demanderesse a constaté qu'au fur et à mesure que l'électrolyte est consommé, autrement dit que le zinc se trouve transformé en zincate la densité de la solution électrolytique croit et celà selon une loi sensiblement linéaire, d'ailleurs peu affectée par les variations thermiques. La présente invention a donc pour objet un dispositif apte à mesurer et à afficher en continu l'état de charge d'un générateur électrochimique dans lequel on met en oeuvre notamment une solution électrolytique de potasse renfermant de la poudre de zinc en suspension, et celà par détermination permanente de la densité de ladite solution, un tel dispositif pouvant treks aiment être intégré à un véhicule tout en présentant un prix de revient modique et une fiabilité élevée. L'invention a pour objet un dispositif de détection de l'état de charge d'un générateur électrochimique à circulation forcée du type dans lequel un solution électrolytique renfermant en suspension une poudre talli#e active est acheminée en continu à partir d'un réservoir dans ledit génerateur, puis refluée dans ledit réservoir après traversée dudit générateur, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte :: - deux capsules disposées dans ledit réservoir et immergées dans ladite solution électrdkffiue a a des niveaux différents et à distance mutuelle constante, le fond de chacune desdites capsules comportant une membrane apte à etre défor mée par la pression exercée par la solution, - un réservoir tampon disposé à l'extérieur du réservoir, communiquant à sa partie supérieure avec la capsule disposée au niveau le plus haut, - une première réserve communiquant à sa partie inférieure avec la partie inférieure dudit réservoir tampon, - une deuxième réserve dont la partie inférieure communique au moyen d'une tubulure avec la partie supérieure de ladite première réserve d'une part et dont la partie supérieure communique avec la capsule disposée au niveau le plus bas, d'autre part, ledit réservoir tampon étant disposé sensiblement en vis- à-vis de ladite tubulure. - deux liquides de densités différentes, un premier liquide remplissant notamment les capsules. ainsi que ladite deuxième réserve et un deuxième liquide remplissant notamment ladite première réserve, les surfaces de séparation entre ces deux liquides se trouvant situées d'une part dans le réservoir tampon et d'autre part dans ladite tubulure, de sorte que la variation de pression hydrostatique entre les capsules, fonction de l'état de charge de la solution se traduise par une variation concomittante de la position de la surface de séparation desdits liquides dans la tubulure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence à la figure annexée. On a représenté à la figure annexée un générateur électrochimique schématisé selon 1 et alimenté par une solution de potasse renfermant de la poudre de zinc en suspension. Une telle solution 2, renfermée dans un réservoir 3, est acheminée au sein dudit générateur, par la canalisation 4, puis, après traversée du générateur, elle est recyclée dans le réservoir 3 par l'intermédiaire de la canalisation 5. Conformément à l'invention, deux capsules 6 et 7 sont immergées dans la solution et maintenues à distance mutuelle constante h au moyen d'une rcnture 8. Le fond de chacune desdites capsules est constitué par une membrane 9 et 10 respectivement, confectionnée en une substance élastique telle que du caoutchouc ou un élastomère ou bien par une mince feuille d'acier inoxydable gaufrée. La capsule 6 est mise en communication avec un réservoir tampon Il par l'intermédiaire de la canalisation 12, tandis que la capsule 7 communique avec une réserve 13 au moyen de la canalisation 14. Par ailleurs une autre réserve 15 est en liaison hydraulique d'une part avec ladite réserve 13 au moyen d'une tubulure transparente 16 et d'autre part avec le réservoir tampon Il au moyen de la canalisation 17. Une échelle graduée 16 est disposée latéralement par rapport à la tubulure 16, l'ensemble constitué par les réserves 13 et 15, la tubulure 16 et l'échelle graduée 18 étant avantageusement disposé sur le tableau de bord d'un véhicule, tableau partiellement matérialisé en 19 sur la figure. Par ailleurs on voit que dans un tel systeme hydraulique on met en oeuvre deux liquides LI et L2 dont les surfaces de séparation S1 et S2 se trouvent respectivement dans le réservoir tampon Il et dans la tubulure 16. Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante Lorsque la solution ou électrolyte 2 est en état de pleine de charge, autrement dit lorsqu'elle ne renferme que de la poudre de zinc en suspension, l'électrolyte présente une densité P. La différence de pression entre les membranes 9 et 10 des capsules 6 et 7 est donc ph. La surface de séparation S2 entre les liquides LI et L2 est donc voisine de l'entrée inférieure de la reserve 13. Au cours du fonctionnement du générateur 1 le zinc se transforme progressivement en zincate, et raugmente de même que la différence de pression entre lesdites membranes 9 et 10 3 il en résulte que la surface de séparation S2 tend à se rapprocher de l'entrée supérieure de la réserve 15. En conséquence, le conducteur du véhicule peut à tout instant controler l'état de charge de la solution 2 par observation du niveau 52 en regard de l'échelle 16. Bien entendu l'échelle 18 peut etre graduée de telle sorte que le conducteur puisse étre prévenu en temps utile que la solution est proche de l'état de décharge, et qu'il y a lieu de prévoir son changement ou sa régénération. il est de toute évidence que les liquides LI et L2 peuvent être choisis en fonction de la sensibilité de détection désirée. Par exemple l'un des liquides pourra etre constitué d'eau colorée et-l'autre d'huile. De même, l'un des liquides pourra entre du mercure, et, dans ce cas il sera possible d'utiliser ses propriétés conductrices pour actionner un voyant lumineux ou tout autre organe apte à signaler le proche état de décharge de la solution. De telles variantes peuvent bien entendu etre aisément mises en oeuvre par l'homme de l'art sans pour autant se départir de l'esprit de l'invention. L'invention est donc avantageusement mise en oeuvre dans les véhicules alimentés par des générateurs électrochimiques à circulation forcée d'un élec trolyte renfermant une suspension d'un métal tel que le zinc. 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, on peut sans sortir du cadre de l'invention apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions, ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de détection de l'état de charge d'un générateur électroceimique à circulation forcée du type dans lequel une solution électrolytique renfermant en suspension une poudre métallique active est acheminée en continu à partir d'un réservoir dans ledit générateur, puis refluée dans ledit réservoir après traversée dudit générateur, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte - deux capsules (6, 73 disposées dans ledit réservoir 131 et immergées dans ladite solution électrolytique (2) à des niveaux différents et à distance mutuelle (h) constante, le fond de chacune desdites capsules comportant une membrane (9, 10) apte à etre déformée par la pression exercée par la solution, - un réservoir tampon (11) disposé à l'extérieur du réservoir (3) communiquant à sa partie supérieure avec la capsule (6) disposée au niveau le plus haut, - une première réserve (15) communiquant à sa partie inférieure avec la partie inférieure dudit réservoir tampon (11), - une deuxième réserve 1132 dont la partie inférieure communique au moyen d'une tubulure (16) avec la partie supérieure de# ladite première réserve (15), d'une part, et dont la partie supérieure communique avec la capsule (7) disposée au niveau le plus bas, d'autre part ledit réservoir tampon ( étant disposé sensiblement en vis-à-vis de ladite tubulure (16), - deux liquides CLI, L2), de densités différentes, un premier liquide (L1) remplissant notamment les capsules (6, 73 ainsi que ladite deuxième réserve (13) et un deuxième liquide (L2) remplissant notamment ladite première réserve (15), les surfaces de séparation (S1, S21 entre ces deux liquides se trouvant situées d'une part dans le réservoir tampon c et d'autre part dans ladite tubulure (16), de sorte que la variation de pression hydrostatique (p h) entre les capsules (6, 73 fonction de l'état de charge de la solution (2) se traduise par une variation concomittante de la position de la surface de séparation (52) desdits liquides (LI, L23 dans la tubulure (16). 2/ Dispositif selon la revendication li caractérisé par le fait qu'une échelle graduée [ 18J est disposée au voisinage de ladite tubulure (16). 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la membrane (9, 103 desdites capsules (6, 73 est confectionnée en un maté riau élastomère. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la membrane (9, 103 desdites capsules t6, 7) est confectionnée en acier inoxydable. -5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite solution électrolytique (2) est une solution alcaline, ladite poudre métallique en suspension étant de la poudre de zinc. 6/ Générateur électrochimique comportant au moins un dispositif de détection de l'état de charge selon l'une des revendications 1 à 5.