Brevet FR2309050A1 — publié le 19761119

L'invention concerne les générateurs électrochimiques, du type sodium soufre. On sait que dans ces générateurs le réactif anodique est constitué par un métal alcalin, généralement le sodium, qui doit être liquide la temperature de fonctionnement. Le reactif cathodique est constitue genéralement 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 o les matériaux réactifs sont le soufre et le sodium, la réaction électrochimique conduit ; une formation réversible de polysulfures de sodium dont la teneur en sodium croît au cours de la decharge.Quant a l'electrolyte, qui separe 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-?1-dire 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 n sa partie inférieure, contenant le réactif anodique et baignant dans le réactif cathodique, ce dernier réactif étant contenu dans un réservoir cathodique métallioue. Le tube d'électrolyte est maintenu par un support lié de façon étanche n 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 n0 73 37 066 du 17 Octobre 1973. Cependant dans de telles structures de générateurs, on constate une corrosion potable du réservoir cathodique par les polysulfures formés au cours de la décharge, ainsi qu'une passivation au niveau du collecteur de courant cathodique. Par ailleurs, on conçoit que de telles structures ne peuvent fonctionner qu'en position verticale faiblement inclinée mais nullement en position horizorr tale, le tube d'électrolyte n'étant pas dans ce cas mouillé par le sodium, ce qui entraine une diminution notable du rendement du générateur. La présente invention permet de remédier a ces inconvénients, et elle concerne un générateur électrochimique sodium-soufre de structure simple et améliorée dans lequel il ne se produit qu'une corrosion minimale par les réactifs, et notamment par les polysulfures formés au cours de la décharge, un tel gene- rateur étant en outre apte à fonctionner dans n'importe quelle position. L'invention a donc pour but un générateur électrochiminue du tvpe sodium soufre' comportant notamment - un reservoir anodique contenant un réactif anodique liquide ^ la température de fonctionnement constitué par un métal alcalin, - au moins un tube d'électrolyte solide fermé extrémité inférieure contenant un réactif cathodique choisi dans le groupe formé par le soufre le phosphore, le sélénium et les sels alcalins de ces corps, ledit tube étant disposé dans ledit réservoir anodique de facon ^ baigner dans ledit réactif anodique, les parois de ce tube étant constituées d'alumine héta alcaline, - un support en céramique isolante pour maintenir et obturer ledit tube d'électrolyte ainsi que ledit réservoir anodique, générateur caractérisé par le fait que ledit tube d'électrolyte solide est garni sur la totalité de sa surface interne et de sa surface externe de revétements aptes à assurer un contact permanent entre lesdites surfaces interne et externe et ledit réactif cathodique ainsi que ledit métal alcalin respectivement quel que soit notamment le niveau (N-N) dudit métal alcalin dans ledit réservoir anodique des moyens étant prévus pour maintenir en permanence lesdits revêtements contre lesdites surfaces interne et externe du tube d'lectrolvte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée n titre d'exemple nurement illustratif mais nullement limitatif en référence au dessin annexé, oui représente un générateur élec trocbimioue selon l'invention. Le générateur présente 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 anodioue cylindrique 2, contenant du sodium jusqu ' un niveau N T. La paroi du réservoir 2 est scellée par tout moyen approprié sa partie supérieure à la face inférieure d'une plaque d'alumine alpha 6, horizontale et circulaire. En outre l'extrémité supérieure ouverte d'un tube d'électrolyte 12 fermé n son extrémité inférieure est également scellée par tout moyen approprié à ladite face inférieure de la plaque 6, et cela concentriquement par rapport au réservoir 2 et n l'intérieur de celui-ci. Le tube 12 est confectionné en alumine béta sodique et contient le réactif cathodique le soufre en Par ailleurs le tube 12 est garni sur la totalité de sa surface interne et de sa surface extérieure de revêtements 14 et Ih respectivement, confectionnés en feutre de graphite ou de carbone. Ces revêtements sont maintenus appliqués contre lesdites surfaces au moyen de ressorts ou de déployés nétalliques référencés 17 et 18 respectivement. Ledit ressort 17 est solidaire d'une borne de sortie 19 traversant la plaque fi, l'autre borne étant bien entendu le réservoir 2. Fn ce qui concerne les matériaux préférentiellement utilisés, le réservoir 2 est confectionné en aluminium le ressort 17 et la borne 19 en molybdène, le ressort 18 en acier inoxydable, en inconel ou en molybdène. Un tel générateur présente donc une corrosion minimale par les réactifs utilises. On voit en outre nue quel eue soit le niveau @-N du sodium dans le tube ln totalité de sa surface interne se trouve mouillée pnr cet élément et si surface externe par le soufre. la totalité du tube 19 participe donc au processus élec- trochinique. Irne telle considération demeure d'ailleurs vnlahle lorsetie lp tuhe est en position horizontale, renversée, ou dans une position quelconque. Une telle structure de gén6rateur est donc particulièrement simple, et apte réaliser des ensembles ou batteries aisément adaptables fi la nronulsion le véhicules électriques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limite au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. RENDICATIONS 1/ Con rater électrochimique du tvne sodium-soufre comportant notamment - un réservoir anodique contenant un réactif anodique licuide ^ li température de fonctionnement constitué par un métal alcalin, - ai soins un tube d'rlectrolRrte solide fermé son extrémité inférieure contenant un réactif cathodique choisi dans le groupe forme par le soufre le phosphore, le sélénium et les sels alcalins de ces corps, ledit tube étant disposé dans ledit réservoir anodicue de facon @ baigner dans ledit réacitf anodique, les parois de ce tube étant constituées d'alumine béta alcaline, - un support en céramique isolante pour maintenir et obturer ledit tube d'élec- trolyte ainsi que ledit réservoir anodique, pflnerateur caractérisé par le fait que ledit tube d'électrolvte solide (12) est garni sur la totalité de sa surface interne et de sa surface externe de revête mentis (14, 16) aptes assurer un contact permanent entre lesdites surfaces interne et externe et ledit réactif cathodinue ainsi que ledit métal alcalin respectivement quel que soit notamment le niveau ('t-N) dudit métal alcalin dans ledit réservoir anodique (?), des moyens (17, 18) étant prévus pour maintenir en nermanence lesdits revêtements (14, 16) contre lesdites surfaces interne et externe du tube d'électrolvte (12). 2/ Cénérature selon la revendication 1, caractérisé nar le fait nue lesdits revêtements (14, 161 comportent un feutre de graphite ou de carbone. 3/ Générateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens (17, 18) prévus pour maintenir en permanence lesdits revêterents (14, 161 contre lesdites surfaces interne et externe du tube d'électrolvte (1?) comportent au nnins un ressort. 4/ flénérateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé nar le fait nue lesdits provens (17, 18) prévus par maintenir en permanence lesdits revêtements (14, 16) contre lesdites surfaces interne et externe du tube d'électrolvte (12) comportent au moins un déployé métallique. 5/ Cénérateur selon l'une des revendications 1 n 4, caractérisé par le fait qu'une borne de sortie (19) se trouve liée auxdits provens (17) prévus nour maintenir en permanence ledit revêtement (14) contre ladite surface interne du tube d'électro lvte (1?) ladite borne de sortie (19) traversant ledit support en céramique isolante (8). 6/ Cénérateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fiat que ledit réservoir anodique (2) est confectionné en aluminium, lesdits moyens (17) prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement (145 contre ladite surface interne du tuhe d'électrolvte (17) ainsi oue ladite borne de sortie (la) sont confectionnés en molybdène, tandis que lesdits movens (18) prévus pour maintenir en permanence ledit revêtement (16) contre ladite surface externe du tube d'élec- trolyte (12) sont confectionnés en un matériau choisi dans le troupe formé par l'acier inoxydable, l'inconel, le molybdène. 7/ Batterie comportant au moins un générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 I 6.