Brevet FR2286891A1 — publié le 19760430

La présente invention concerne, d'une part les dispositifs de production et de stockage d'hydrogène et d'oxygéne, d'autre part les dispositifs de production d'énergie par combustion du mélange nydrogéne oxygéne. Dans les dispositifs connus de ce genre: D'une part la produc- tion d'hydrogène et d'oxygène par électrolyse de l'eau nécessite une grande dépense d'énergie électrique. D'autre part le stockage de l'hydrogéne et de l'oxygéne, ainsi que la production d t énergie par combustion de ces deux gaz rendent indispensable une compression préalable de ceux-ci, donc une nouvelle dépense importante d'énergie. Il résulte de tout cela, que l'on ne récupère pas dans un dispositif utilisant comme élément moteur la combustion d'un mélange hydrogène oxygène sous pression, énergie nécessaire à l'électrolyse de l'eau et à la compression de l'hydrogène et de l'oxygéne. D'abord par ce que la dépense d'énergie nécéssaire à ces deux opérations est grande et ensuite par ce que dans les moteurs ou réacteurs ou s'éffectue la combustion du mélange hydrogène oxygène sous pression, seule l'éner- gie mécanique fournie par l'explosion du mélange est utilisée.L'é- nergie thermique est perdue, à moins que l'on dispose à proximité un moteur ou une turbine à vapeur pour utiliser cette énergie.Le stockage de ces gaz Bous pression au niveau du sol est trés dange- reux, car en cas de fuite l'hydrogène forme avec l'air ou l'oxygène un mélange détonant Ce stockage nécessite l'utilisation de cuves ou de récipients aux parois trés épaisses. Dans le dispositif suivant, l'invention permet d'éviter ces inconvénients, car l'électrolyse de l'eau s'éffectue dans les grandes profondeurs de celle-ci ce qui permet de donner à l'hydrogène et à l'oxygéne ainsi produits sous cloche de plonge la pression ré gnant à ces profondeurs.Pour que le dispositif soit rentable, il suffit de réaliser le phénoméne à une profondeur assez grsnde pour que le taux de compression de l'hydrogéne et de l'oxygène donne un mélange dont la combustion libére une quantité d'énergie supérieure à celle nécéssaire à l'électrolyse de l'eau. lu fait des grandes profondeurs des mers et des océans, on peut obtenir des taur de con- pression trés élevés de l'hydrogène et de l'oxygène, donc une trés bonne rentabilité et un mélange détonant à haut pouvoir énergétique. Du fait que l'on produit et l'on stocke ces gaz à grande profondeur sous-marine, les réservoirs de stockage peuvent svoir des parois de faible épaisseur, car bien que la pression soit trés grande, elle est la même à l'intérieur et à l'extérieur des réservoirs.D'autre part du fait que les réservoirs de stockage soient situés dans les grandes profondeurs sous grosse pression et les réacteurs ou est brulé le mélange hydrogène oxygène sur le rivage à la pression atmosphérique. I1 se produit un pnènoméne d'accélération du mouvement des molécules du mélange, qui sont, partant du fond de l'eau ou régne une grosse pression, comme aspirées par le faible pression de la surface et accélèrent leur vitésse durant le long trajet et au fur et à mesure Qu'elles approchent du niveau de l'eau. Pour arriver dans la chambre de combustion, ou cette énergie s'additionne à celle produite par la combustion du mélange.Dans un dispositif qui permet de récupérer et de transformer l'énergie produite par l'explosion du mélange. ainsi que l'énergie thermique résultat de sa combustion. Le dispositif objet de l'invention comporte plusieurs éléments de production équipés différemment selon que, l'on veut produire du courant électrique continu, du courant électrique alternatif, ou de l'hydrogène et de l'oxygène sous pression. Chaque élément comporte, une cloche à électrolyse à double cavités, recevant selon le sens du courent électrique l'hydrogène et 1 oxygène produit par celui-ci autour des deux électrodes placées une dans chaque cavité et reliées par deux cables électrique à une source de courant électrique continu située sur la terre ferme. Chaque cavité de la cloche à électrolyse déverse son trop plein de gaz dans une cloche réservoir immer- gée prés d'elle et commune à tous les éléments de production.Ces deux cloches réservoir, l'une pour le stockage de lthydrogene, l'autre pour le stockage de l'oxygéne, sont reliées par deux canalisa- tions à la partie réacteur située sur la terre ferme et aboutissent dans la chambre de combustion. Le mélange hydrogène oxygène en brulant dans celle-ci met en mouvement par sa brusque expansion et sa vitésse, une turbine entrainant une génératrice de courant électrique, La partie centrale de cette turbine aspire par centrifugation et à l'aide d'une canalisation de l'eau, qui en passant dans la par- tie centrale refroidit le turbine.Cette eau est ensuite transformée en vapeur dans des canalisations disposées derrière les pales de la turbine pour récupérer la chaleur produite par la combustion du mélange hydrogéne oxygène, à la sortie des canalisations est disposée une autre turbine solidaire également de la génératrice de courant électrique. L'anergie produite par la vapeur s'exerce sur la deuxiè- me turbine. Dans un élément de production la génératrice produit du courant électrique continu qui sert à alimenter les électrodes des cloches à électrolyse de tous les autres éléments de production. Les génératrices des autres éléments de production produisent du courant électrique à usage industriel, soit du continu, soit de l'alternatif selon leur conception.Selon une autre réalisation, toutes les génératrices sont concues et utilisées à la production de courant continu destiné à l'électrolyse de l'eau, donc à la production d'hydrogé- ne et d'oxygéne sous pression à usage industriel, Les dessins annexés, planches I,2,3,4, illustrent à titre d'exem- pie la réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention. Tel qu'il est représenté, chaque élément comprend: Une partie production d'hydrogène et d'oxygéne sous pression fig 3, comprenant un chassis I, reposant sur le fond 2, qui supporte une cloche à électro- lyse 3, en matiére isolante à double cavités 4,5, au centre desquel- les sont disposées deux électrodes 6,7, reliées par deux cables électrique 8,9, à une source de courant électrique continu située à la surface. Deux canalisations IO,II, relient les cavités 4,5, à deux grandes cloches réservoir I2,I3, communes à tous les éléments de pro duction fig 2,. Pour chaque élément de production deus canalisations I4,I5, relient les réservoirs I2,I3, à la partie production d'énergie fig.4,.Ce réacteur comprend un chassis I6, fixé sur le rivage 17, permettant par son palier I8, la rotation d'un arbre creux I9, dont une extrémité 20, trempe dans l'eau 21, tandis que l'autre ex- trémité 22, de forme conique intérieurement cannelée 23, épouse l'extrémité conique 24, de la piéce 25, solidaire du chassis I6,. L'extrémité 22, est solidaire dans sa partie la plus évasée de la partie centrale 26, de la turbine 27, dont la couronne 28, très large sur porte par quatre ailettes 29, une autre turbine 30,.La piéce 25, supporte sur son pourtour un ensemble de canalisations 31, placées entre les turbines 27, et 30, branchées sur le réservoir circulsire 32, constitué par l'espace compris entre la partie cylindrique 33, de la piéce 25, et la partie centrale 26, de la turbine 27, et debou- chant devant les pales de la turbine 30,. La chambre de combustion 34, assure la liaison entre les extrémités 35, des deux canalisations I4,I5, et d'une part la couronne 28, et d'autre part la partie centraie 26, de la turbine 27,. Un allumeur 36, est disposé à proximité des extrémités 35,. Les canalisations I4,I5, munies de deux vannes 37,38, pour le réglage de leur débit possédent chacune une dérivation 38,40, munie d'une vanne 4I,42, pour l'usage industriel des gaz. L'arbre creux I9, supporte dans sa partie centrale un collecteur 43, un induit 44, tournant nt dans un inducteur 45, solidaire du chassie I6,. Un ensemble de deux interrupteurs 48,55, à deux directions as- surent divers connections entre les cables 6,9, le collecteur 43, la source de courant continu extérieure 6, , et les usagers industriels 47, Le fonctionement de la centrale est le suivant:Au démarrage on alimente les électrodes 6,7, par la source extérieure 46, en fermant I'interrupteur 48, sur les plots 49, et a0,, Ce qui provoque l'élec- trolyse de l'eau et l'accumulation de I'oxygéne autour de l'électrode positive ó, (anode) dans la cavité 4, et de l'hydrogéne autour de l'électrode négative 7, (cathode) dans la cavité 5,. Lorsque ces cavités sont pleines, le trop plein de l'oxygène et de l'hydrogène à la pression que l'eau 21, exerce à cette profondeur s'échappe par les canalisations IO,II, et l'oxygéne sous pression 51, est stocké dans la cloche réservoir I2, tandis que l'hydrogène sous pression 52, est stocké dans la cloche réservoir I3,.Quand la quantité d'hydrogéne et d'oxygéne sous pression est suffisante. On déconnecte la source extérieure de courant continu 46, et on connecte le collecteur 43, on basculant l'interrupteur 48, sur les plots 53,54, et l'interrup tour 55, sur les plots 56,57,. Les vannes 41,42, étant fermées et les vannes 37,38, étant ouvertes, l'oxygène et l'hydrogène sous pression arrivent à grande vitésse dans la chambre de combustion 34, en plusieurs endroits, car la caambre de combustion est circulaire et les canalisations I4*I5, se ramifient à leurs extrémités 35,. L'allumeur 36, provoque l'explosion du mélange.La puissance de celle-ci ajou- tée à la vitésse et à la pression des gaz, provoque la rotation de la turbine 27, qui entraine par l'intermédiaire de 1 t arbre creux I9,. D'une part la rotation de l'induit 44, dans l'inducteur 45, et donc la production de courant électrique continu, recueilli par le collecteur 43,. Ce courant par l'intermédiaire des interrupteurs 48, et 55, ensuite des cables 8,9, alimente les électrodes 6,7, pour assurer la continuité de l'électrolyse. D'autre part l'aspiration de l'eau qui est introduite dans le réservoir circulaire 32, par la rotation de la partie conigue cannelée intérieurement 23,.Après avoir refroidie la turbine 27, par son contact -v-ec la parsie ccntrale 26, l'eau 2I, se transforme en vapeur 58, dans les canalisations 31, pour jaillir sur les pales de la turbine DO, qui solidaire de la turbine 27, par les ailettes 29, et la couronne 28, contribue à la rotation de l'en- semble; arbre creux I9, induit 44,. Ainsi il y 8 totale transforma- tion de l'énergie produite par l'explosion et la combustion de l'ily- drogéne et de l'oxygène sous pression arrivent à grande vitésse, en énergie électrique, car la puissance mécanique due à l'explosion est transmise à la turbine 27, et l'énergie thermique provoquée par la combustion par l'intermédiaire de la vapeur est transmise à la turbine 30,.Mais avant de ce mélanger pour produire cette énergie mécanique due à l'explosion et cette énergie thermique due à la combustion, l'oxygéne et l'hydrogéne sous pression ont acquis une autre énergie produite par la grande vitèsse de déplacement de leurs molé- cules due à la différence de pression, d'altitude et la longueur du trajet entre le fond de l'eau ou ils sont produits et la surface de l'eau ou ils sont brumés. Ce qui fait, que si l'on additionne toutes ces énergies, la somme est bien supérieure à l'énergie nécéssaire à l'électrolyse. Si tous les éléments de production alimentent leurs électrodes en courant continu il y a production d'hydrogène et d'oxygéne sous pression pour usager industriel que l'on livre par les vannes 4I,42,. Par contre si un ou deux éléments de production sont utilisés de la sorte et que tous les autres ai leur interrupteur 55 basculé sur les plots 59,60, une partie de l'énergie électrique produite assure la continuité de l'électrolyse et la plus grande partie est réservée à un usage industriel 47,. Les éléments de production sont relies électriquement entre eux par les cables 6I,62, fig 2,. R E V E N D I C A T I O N S. I. Dispositif permettant la production d'hydrogène et d'oxygé- ne directement sous pression. Caractérisé par le fait que l'électrolyse de l'eau permettant cette production s'éffectue à grande profondeur et utilise pour la compression de l'hydrogène et de l'oxygène la pression régnant à cet endroit. 2. Dispositif permettant le stockage de l'oxygène et de l'hy drogéne sous pression, sous l'eau à grande profondeur, sur les lieur de production. Caractérisé par le fait que l'on utilise pour ce faire des cloches de plongée conne réservoir, ce qui permet une pression constante et des parois de faible épaisseur. Ce stockage loin de tout est une sécurité. 3. Dispositif permettant d'utiliser l'énergie potentielle cons tituée par un gaz comprime dans les profondeurs marine. Caractérisé par le fait que l'on utilise une cloche réser- voir reliée à la surface par une canalisation, ce qui permet d'utilise ser la différence de pression et d ' altitude existant entre le fond et la surface de l'eau pour mouvoir les molécules du gaz et accélé- rer ce mouvement durant la longueur du trajet ascensionnel. 4. Dispositif permettant de transformer en mouvement rotatif l'énergie mécanique produite par 1 'explosion du mélange hydrogène oxygène propulsée des profondeurs marine. Caractérisé par le fait que l'on utilise énergie que constitue la vitesse de propulsion des deux gaz à leur entrée dans la chambre de combustion pour l'additionner à l'énergie produite par l'explosion du mélange; la somme de ces deux énergies provoque la rotation d'une turbine entraînant une génératrice de courant électrique 5. Dispositif permettant de transformer en mouvement rotatif, l'énergie thermique produite par la combustion du mélange hydrogène oxygène. Caractérisé par le fait, que par centrifugation on propulse de l'eau dans des canalisations placées à la sortie de la chambre de combustion; ainsi n en échauffant l'eau se transforme en vapeur qui met en mouvement une turbine entrainant une génératrice de courant électrique.