Brevet FR2344648A1 — publié le 19771014

La presente invention a pour objet un dispositif de production et de stockage d'hydrogène. L'objet de l'invention se rattache au secteur technique de la production de l'hydrogène. I1 est bien connu de transformer lténergie éolienne en une autre énergie susceptible d'alimenter un appareil ou autre dispo on utilise sitif de chauffage. En effet,/des éoliennes pour l'entraînement de dynamos ou d'alternateurs produisant de lténergie électrique utilisée par exemple pour le chauffage. Cependant, cette énergie électrique n'est pas ou est très difficilement stockable et de ce fait ne peut être utilisé à tout moment. La présente invention remédie à cet inconvénient. Suivant une première caractéristique le dispositif se compose d'une éolienne entraînant en rotation un générateur de courant électrique qui est ou pas redresse et transformé, ce courant elec- trique est ensuite envoyé dans un voltamètre dont le compartiment dans lequel se dégage l'oxygène est mis à l'air libre, tandis que l'autre compartiment, dans lequel se produit le dégagement d'hy drogène, est relié par sa face superieure à un compresseur qui permet le stockage de l'hydrogène dans une cuve ; le dsclenche- ment de ltélectrolyse et du compresseur est autorise par un contacteur agissant en fonction du niveau du mélange l'électrolyti- tique dans le compartiment de la cathode. Suivant une autre caracteristique, le voltamètre se compose d'un caisson parfaitement étanche, cloisonné intérieurement pour former deux compartiments ; la base de la cloison n1 est pas en contact avec le fond du caisson pour former un interstice autorisant la circulation de l'électrolyte dans les deux compartiments. Le mélange électrolytique est renouvelé par une alimentation en eau à débit contrôlé. Un flotteur placé dans le compartiment de la cathode agit sur le contacteur et détermine la marche ou l'arrêt de l'électrolyse et du compresseur en fonction du niveau de l'électrolyte dans le compartiment où se dégage l'hydrogène0 Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter dans les dessins annexés. La figure 1 est une vue de face à caractère schématique du dispositif de l'invention. Les figures 2 à 5 sont des vues à caractère purement schématique du voltamètre, où l'on voit plus particulièrement - à la figure 2, le niveau de l'électrolyte pour lequel, l'élec lequel commence, et pour lequel le compresseur s'arrête en cours de fonctionnement, - à la figure 3, le niveau de l'électrolyte pour lequel, le compresseur est mis en fonctionnement, - à la figure 4, le niveau de l'électrolyte, pour lequel le compresseur et l'électrolyse s'arrêtent, - à la figure 5, le niveau de l'électolyte, pour lequel le com presseur s'arrête,lorsque l'arrêt ne s'est pas normalement produit au niveau illustré figure 2. Pour rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant à l'exemple illustré aux figures is dessins. On voit figure 1 une éolienne, repérée dans son ensemble par E, de type classique, entraîna@t/en rotation un générateur de courant électrique. Ce générateur peut être indifféremment une dynamo ou une génératrice G. Le courant électrique fourni par la génératrice G est ensuite redressé et transformé en T pour obtenir une tension de six ou neuf volts. Le courant redressé alimente un voltamètre V. t'hydrogène produit par électrolyse est mis souspression par un compresseur P et stocké dans une cuve 5. L'hydrogène ainsi recueilli et stocké peut être utilisé à tout instant et dans divers domaines, et plus particulièrement pour le chauffage d'une habitation munie d'une chaudière avec brûleur à hydrogène. Comme illustré plus particulièrement aux figures 2 à 5 le voltamètre V se compose d'un caisson 1, parfaitement étanche, présentant un cloisonnement interne 2 pour former deux compartiments il et 12. La cloison 2 ne repose pas sur la base du caisson 1 pour former un interstice 1 / autorisant la circulation de l'élec- trolyte 3 dans les deux compartiments îl et 12. Pour la mdme raison, la base de la cloison peut également présenter des orifices. A la base du compartiment 11 débouche l'anode 4 du voltamètre tandis qu'à sa partie supérieure est formé un orifice 14. La cathode 5 du voltamètre débouche à la base du compartiment 1 tandis que la partiesupérieure du compartiment est reliée d' une manière étanche au compresseur P par une conduite 6. Un flotteur 7 est placé dans le compartiment 12 et actionne, en fonction de l'abaissement ou de 1'élévation du niveaudimlnge électrolyiwe3 dans le compartiment 12, un contacteur C commandant l'arret ou le fonctionnement du compresseur P et de l'électrolyse. Le renouvellement du mélange Z qui peut être par exemple une solution acqueuse de soude ou d'un carbonate alcalin, s'effectue en cours de fonctionnement par une addition d'eau. Cette eau arrive par une canalisation 8 débouchant à la base du caisson le La canalisation 8 s'étend verticalement le long du caisson 1 et présente à son extrémité supérieure un réservoir 9 dans lequel est placé un flotteur 10 commandant ltouverture ou la fermeture d'un robinet li placé sur la canalisation 12 d'arrivée d'eau. La face supérieure du réservoir 9' est ouverte ou présente des ouvertures pour former trop plein lorsque le robinet n'a pas fonctionné et que l'alimentation en eau continue,bien que le niveau maximum admissible dans le caisson soit atteint (figure 5 > . Le bord supérieur du réservoir 9 ou le positionnement des orifices d'évacuation est à un niveau inférieur par rapport à la face supérieure du caisson de sorte que l'électrolyte n'atteigne jamais 1' embouchure de la canalisation 6. En début de fonctionnement du dispositif (figure 2) l'électro- lyte atteint un niveau maximum admissible-dans les deux compartiments 11 et î2;è ce niveau l'alimentation en eau est alors coupée par l'intermédiaire du flotteur 10 et robinet 11. Dans cette position le flotteur 7 agit sur le contacteur C qui rétablit le contact entre le générateur de courant G et les électrodes du voltamètre V ; a ce moment 1électrolyse commence en provoquant un dégagement d'oxygène à l'anode dans le compartiment 11 et un dégagement d'hydrogène à la cathode dans le compartiment 12. Le dégagement d'hydrogène provoque un abaissement de niveau dans le compartiment 12 (figure 3) étant donné que le compartiment 11 est mis à l'air libre, l'oxygène s'évacuant au fur et à mesure de son dégagement, et que le compresseur est arrêté. Lorsque le niveau de l'électrolyte atteint un niveau intermédiaire, situé par exemple à mi-hauteur du caisson 1, le flotteur 7 agit sur le contacteur C qui commande la marche du compresseur. A ce moment l'hydrogène est évacuée et compressée dans la cuve S, tandis que l'électrolyse continue et que l'alimentation s'effectue en fonction de la diminution de volume de l'élec- trolyte dûe à la décomposition chimique de l'eau. La cycle continue ainsi jusqu'à ce que la cuve 5 soit pleine. Le compresseur s'arrête orsque le niveau atteint le nrveau maximum admissible. Lorsque la cuve 5 est pleine le compresseur P ne fonctionne plus et le niveau de l'électrolyte dans le compartiment 12 s' abaisse considérablement sous la poussée de l'hydrogène jusqu'à atteindre un niveau minimum admissible ; ce niveau minimum admissible se situe au-dessus du fond de la cloison 2 de façon à ce que l'hydrogène ne puisse pas passer dans le compartiment 1 et se mélange à l'oxygène. Lorsque l'électrolyte a atteint ce niveau minimum dans le compartiment 12 (figure 4), le flotteur 7 agit sur le contacteur qui coupe le circuit d'alimentation du voltamètre V et du compresseur P. Dans ce cas, le niveau dans le compartiment il est tel que représenté en traits mixtes à la figure 4. La coupure de l'électrolyse et du compresseur P s'effectue normalement également lorsque l'alimentation en eau ne se fait plus/?t que le niveau de l'electrolyte atteint le niveau minimum admissible (représenté en traits forts à la figure 4). A la figure 5, on a représenté des niveaux nécessitant I' arrêt immédiat du compresseur P. Lorsque le niveau dans le compartiment 12 devient supérieur au niveau maximum admissible, c' est-à-dire qu'il se rapproche dangereusement de l'embouchure de la canalisation 6, le flotteur 7 agit sur le contacteur C qui arrête immédiatement le cqmpresseur P,si cçttç opération ne s'est pas normalement fa au De telles anomalies peuvent se produirent lorsqu'il y a une fuite dans le compartiment 12 et que l'hydrogène se dégage anormalement dans l'atmosphère, ou lorsque les moyens d'alimentation en eau 10 ou 11 sont détérioriés, provoquant un excédant d'électrolyte dans le'caisson 1 (figure 5). Il faut cependant considérer que dans ce dernier cas, l'eau est également évacuée par le trop plein formé à la partie supérieure du réservoir 9. Un purgeur ou autre moyen analogue est placé sur la cuve 5 de manière à éliminer l'air contenu dans la dite cuve en début de fonctionnement. Ainsi réalisé, le dispositif permet de produire de l'hydrogène avec un prix de revient très bas puisque la seule énergie nécessaire est l'énergie éolienne. Suivant une réalisation en variante non illustrée aux figures des dessins, il est possible de placer sur les trous d'évacuation des compartiments 1 et 12 et sur la canalisation d'alimentation en eau des valves de pression anti-retour, judicieusement tardées pour obtenir un stockage de l'hydrogène sens pres sion. Cette disposition particulière permet de supprimer le compresseur P et d'amoindrir le prix de revient de 1'installation. Les avantages ressortent bien de la description et en particulier on souligne : - la quasi gratuité de l'énergie fournie, - la possibilité de stocker une énergie et de l'utiliser à tout moment. L'invention ne se limite acunement a' celui de ses modes d' application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1- Dispositif de production et de stockage d'hydrogène caractérisé en ce qutil se compose d'une éolienne entrainant en rotation un générateur de courant électrique qui est ou pas redressé et transformé, ce courant électrique est ensuite envoyé dansun voltamètre dont le compartiment dans lequel se dégage l'oxygène est mis à l'air libre, tandis que l'autre compartiment, dans lequel se produit le dégagement d'hydrogène, est relié par sa face supérieure à un compresseur qui permet le stockage de l'hydrogène dans une cuve ; le déclenchement de l'électrolyse et du compresseur est autorisé par un contacteur agissant en fonction du ni veau du/ 9 le le compartiment de la cathode. veau -2- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le voltamètre se compose d'un caisson parfaitement étanche, cloisonné intérieurement pour former deux compartiments ; la base de la cloison n'est pas en contact avec le fond du caisson pour former un interstice autorisant la circulation de l'électrolyte dans les deux compartiments. -3- Dispositif suivant les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisé en ce que le contacteur, autorisant le fonctionnement ou 1' arrêt de 1'électrolyse et du compresseur, est commandé par un flotteur logé dans le compartiment où se dégage l'hydrogène. -4- Dispositif suivant les revendications l et 2 ensemble, caractérisé en ce qu'une canalisation d'eau débouche à la base du caisson et autorise le renouvellement de l'électrolyte pour que son volume reste constant ou sensiblement constant pendant l'électrolyse. -5- Dispositif suivant les revendications 1, 2 et 4 ensemble, ca ractérisé en ce que la canalisation d'eau s'étend verticalement le long du caisson et forme à son extrémité supérieure un réservoir dans lequel plonge un flotteur ; ce flotteur agit sur un robinet qui permet la coupure ou l'alimentation en eau, en fonction du niveau de l'électrolyte contenu dans le caisson. -6- Dispositif suivant les revendications l, 2, 4, et 5 ensemble, caractérisé en ce que la face supérieure du réservoir est ouver te ou présente des ouvertures et se situe à un niveau inférieur par rapport à la face supérieure du caisson de manière à former trop-plein en cas de mauvais fonctionnement du moyen d'alimentation en eau. -7- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2, 3,4,5, et 6, caractérisé en ce que l'alimentation en eau provoque l'élévation du niveau de l'électrolyte dans la cuve, et par suite le pivotement montant du flotteur placé dans le compartiment de la cathode ; lorsque ltélectrolyte, dans le comportement de la cathode et par suite dans tout le caisson, atteint un niveau maximum admissible, c'est-à-dire un peu en retrait de la face supérieure du caisson, l'alimentation en eau est coupée, tandis que le flotteur, placé dans le compartiment de la cathode, agit sur le contacteur qui rétablit le circuit électrique entre le générateur de courant et les bornes du voltam8he, à cet instant ltélectrolyse commence, ce niveau correspond à l'arrêt du compresseur. -8- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3, 4,5,6 et 7, caractérisé en ce que le dégagement d'hydrogène provoque l'abaissement du niveau de l'électrolyte dans le compartiment de la cathode étant donné que le compartiment de l'anode est mis i l'air libre ; à un certain niveau intermédiaire, c'està-dire approximativement è mi-hauteur du compartiment de la-cathode, le flotteur placé dans ce compartiment agit, lors de son mouvement descendant, sur le contacteur qui actionne le compresseur en autorisant l'évacuation et le stockage de l'hydrogène dans la cuve. -9- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3, 4,5,6,7 et 8, caractérisé en ce que le contacteur, arrête l'électrolyse et le compresseur lorsque le niveau de l'électrolyte dans le compartiment de la cathode, descend en-dessous du niveau intermédiaire et se rapproche du fond du cloisonnement du caisson. -10- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2, 3,4,5,6,7,8 et 9, caractérisé en ce que le contacteur arrête le compresseur lorsque le niveau de l'électrolyte dans le compartiment de la cathode est supérieur au niveau maximum admissible et se rapproche de l'embouchure de la canalisation reliant le cais son au compresseur, dans le cas où son arrêt ne s'est pas fait au niveau maximum admissible. -11- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2, 3,4,5,6,7,8,9 et 10, caractérisé en ce que la cuve de stockage présente un purgeur pour l'évacuation de tout ou partie de l'air contenu dans la cuve avant la mise en fonctionnement du dispositif.