Brevet FR2309049A1 — publié le 19761119

L'invention concerne les générateurs électrochimiques, du type sodiumsoufre. On sait que dans ces générateurs le réactif anodique est constitué par un métal alcalin, généralement le sodium, qui doit être liquide à la température de fonctionnement. Le réactif cathodique est constitué généralement par le soufre et les sels de sodium de ce corps, mais peut l'être aussi par le phosphore, le sélénium et les sels alcalins de ces corps. Dans le cas où les matériaux réactifs sont le soufre et le sodium, la réaction électrochimique conduit à une formation réversible de polysulfures de sodium dont la teneur en sodium croît au cours de la décharge. Quant à l'électrolyte, qui sépare les réactifs cathodique et anodique, il doit être solide à la température de fonctionnement, perméable pour les ions alcalins qui se forment dans le compartiment anodique, et imperméable pour les électrons.Il est généralement constitué d'alumine béta sodique, c' est-àdire d'un composé comportant environ de 5 à 9 molécules d'alumine pour une molécule d'oxyde de sodium. Il présente en général la forme d'un tube fermé à sa partie inférieure, contenant le réactif anodique et baignant dans le réactif cathodique, ce dernier réactif étant contenu dans un réservoir cathodique métallique. Le tube d'électrolyte est maintenu par un support lié de façon étanche à ce réservoir cathodique et également à un réservoir de réactif anodique qui surplombe donc ledit tube d'électrolyte. Généralement, ledit support se présente sous la forme d'une plaque ou disque confectionné en alumine alpha. Ce disque comporte un alésage central dans lequel est assujetti le tube d'alumine béta sodique et cela par l'intermédiaire d'un verre, tel que décrit par la Demanderesse dans sa demande de brevet français n' 73 37 066 du 17 octobre 1973. Cependant, dans de telles structures de générateurs, le sodium renfermé dans le tube d'électrolyte ainsi que dans le réservoir anodique constitue en majeure partie un volume mort ne participant pas à la réaction électrochimique. On est donc conduit d'une part à réaliser des tubes de faible volume et d'autre part de prévoir un réservoir anodique, ce qui dans ce dernier cas pose des problemes de choix de matériaux aptes à résister à l'agressivité du sodium. Par ailleurs, on conçoit que de telles structures ne peuvent fonctionner qu'en position verticale ou faiblement inclinée, mais nullement en position horizontale, le tube d'électrolyte n'étant pas dans ce cas entierement mouillé par le sodium, ce qui entraîne une diminution notable du rendement du générateur. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients, et elle concerne un générateur électrochimique sodium-soufre de structure simple mais améliorée, apte de plus à fonctionner dans n'importe quelle position. - L'invention a donc pour but un générateur électrochimique du type soufresodium comportant notamment - un réservoir cathodique contenant un réactif cathodique liquide à la température de fonctionnement et choisi dans le groupe formé par le soufre, le phosphore, le sélénium et les sels alcalins de ces corps, - au moins un tube d'électrolyte solide fermé à son extrémité inférieure contenant un réactif anodique liquide à la température de fonctionnement constitué par un métal alcalin, ledit tube étant disposé dans ledit réservoir cathodique de façon à baigner dans ledit réactif cathodique, les parois de ce tube étant constituées d'alumine béta alcaline, - un support en céramique isolante pour maintenir et obturer ledit tube d'électrolyte ainsi que ledit réservoir cathodique, générateur caractérisé par le fait que ledit tube d'électrolyte solide est garni sur la totalité de sa surface interne d'un revêtement apte à assurer un contact permanent entre ladite surface interne et ledit métal alcalin quel que soit le niveau de ce dernier dans le tube, des moyens étant prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement contre ladite surface interne du tube d'electro- lyte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence au dessin annexé qui représente un générateur électrochimique selon l'invention. Le générateur présente sensiblement la forme d'un cylindre de révolution et la figure annexée en est une vue en coupe par un plan axial. Le générateur représenté comporte un réservoir cathodique cylindrique 2, garni par un feutre de graphite (non représenté) imprégné de soufre et jouant le rôle de collecteur de courant. La paroi du réservoir 2 est scellée par tout moyen approprié à sa partie supérieure à la face inférieure d'une plaque d'alumine alpha 6, horizontale et circulaire. La plaque 6 est percée en son centre d'un alésage cylindrique 10 à axe vertical obturé par un moyen de fermeture 11. En outre, l'extrémité supérieure ouverte d'un tube d'électrolyte 12 fermé à son extrémité inférieure est également scellée par tout moyen approprié, à ladite face inférieure de la plaque 6 et celà concentriquement par rapport au réservoir 2 et à l'intérieur de celui-ci. Le tube 12 est constitué d'alumine béta sodique et renferme le réactif anodique, le sodium en l'occurrence, dont le niveau est matérialisé par la ligne N-N. Le remplissage du tube 12 est réalisé par l'intermédiaire de l'alésage 10. Par ailleurs, le tube 12 est garni sur la totalité de sa surface interne d'un revêtement 14 d'un feutre de graphite ou de carbone maintenu appliqué contre ladite surface interne au moyen d'un ressort 15 ou d'un déployé métallique confectionnés en un matériau tel que l'acier inoxydable, l'inconel, le molybdène apte à résister à l'agressivité du métal alcalin fondu. On voit donc que quel que soit le niveau N-N du sodium dans le tube la totalité de sa surface interne se trouve mouillée par le sodium, et participe donc au processus électrochimique. Une telle considération demeure d'ailleurs valable lorsque le tube est en position horizontale, renversée, ou dans une position quelconque. Une telle structure de générateur est donc particulièrement simple, et apte à réaliser des ensembles ou batteries aisément adaptables à la propulsion de véhicules électriques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1/ Générateur électrochimique du type soufre-sodium comportant notamment - un réservoir cathodique contenant un réactif cathodique liquide à la température de fonctionnement et choisi dans le groupe formé par le soufre, le phosphore, le sélénium et les sels alcalins de ces corps, - au moins un tube d'électrolyte solide fermé à son extrémité inférieure contenant un réactif anodique liquide à la température de fonctionnement constitué par un métal alcalin, ledit tube étant disposé dans ledit réservoir cathodique de façon à baigner dans ledit réactif cathodique, les parois de ce tube étant constituées d'alumine béta alcaline, - un support en céramique isolante pour maintenir et obturer ledit tube d'électrolyte ainsi que ledit réservoir cathodique, générateur caractérisé par le fait que ledit tube d'électrolyte solide (12) est garni sur la totalité de sa surface interne d'un revêtement (14) apte à assurer un contact permanent entre ladite surface interne et ledit métal alcalin quel que soit le niveau (N-N) de ce dernier dans le tube (12), des moyens (15) étant prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement (14) contre ladite surface interne du tube d'électrolyte (12). 2/ Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement (14) comporte un feutre de graphite ou de carbone. 3/ Générateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens (15) prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement contre ladite surface interne du tube d'électrolyte comportent au moins un ressort. 4/ Générateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens (1S) prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement contre ladite surface interne du tube d'électrolyte comportent au moins un déployé métallique. 5/ Générateur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement contre ladite surface interne du tube d'électrolyte sont confectionnés en un matériau choisi dans le groupe formé par l'acier inoxydable, l'inconel, le molybdène. 6/ Batterie comportant au moins un générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 5.