Brevet FR2378995A1 — publié le 19780825

La présente invention concerne une pièce pour conduit destinée à entourer de manière étanche l'ouverture d'un canal pour des gaz de la paroi de séparation des cellules d'un électrolyseur d'eau sous pression du type filtrepresse, qui est formé d'une bride munie d'ajutages transversaux et d'un collet et d'une bague pouvant être placée sur ce collet. Les électrolyseurs d'eau sous pression du type filtrepresse sont constitués d'un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées l'une à côté de l'autre et serrées ensemble en un paquet par deslits.chaque cellule est délimitée par deux parois de séparation, habituellement gaufrées et entièrement nickelées. En avant des parois de séparation des cellules, se trouvent des tissus de fil d'acier nickelé qui servent d'électrodes. Les cellules sont subdivis-s en un compartiment anodique et en un compartiment cathodique par un diaphragme qui est habituellement en amiante. Pour évacuer séparément l'hydrogène et l'oxygène produits, on se sert de deux canaux qui courent le long de tout le paquet de cellules. L'un des canaux communique avec les compartiments cathodiques, tandis que l'autre communique avec les compartiments anodiques de toutes les cellules. Lorsque l'électrolyseur d'eau fonctionne, les gaz formés et de l'électrolyte arrivent dans les canaux pour le gaz. L'électrolyte est séparée du gaz dans des séparateurs.L'électrolyte reçoit un appoint d'eau distillée correspondant à la formation d'oxygène et d'hydrogène et est retourné aux cellules par un canal pour l'électrolyte. I1 est connu de former les canaux pour le gaz qui traver- sent directement les cellules par des pièces pour conduits, les douilles disposées côte à côte étant constituées au moins partiellement de matière plastique fluorée (Brevet de la Confédération Helvétique No. 334.612). Les douilles sont fixées aux parois de séparation bipolaires des cellules et, après y avoir incorporé le diaphragme à titre de bague d'étanchéité entre les douilles successives, sont raccordées l'une à l'autre en un canal traversant pour le gaz. En disposant les ajutages transversaux de manière convenable, on assure une communication du compartiment cathodique au canal pour l'hydrogène et du compartiment anodique au canal pour l'oxygène. Outre le problème traité dans le brevet cité ci-dessus, de diminuer autant que possible les courants dérivés, on se heurte à un autre problème au moins aussi important qui est d'empêcher, en vue d'éviter la formation d'un mélange gazeux explosif, l'entrée de l'hydrogène provenant du compartiment cathodique dans le canal pour l'oxygène et celui de l'oxygène provenant du compartiment anodique dans le canal pour l'hydrogène. On y parvient habituellement en entourant les parois de séparation de cellules de pièces pour conduits qui sont constituées d'une bride et d'une bague qui peut être vissée. On obtient ainsi une étanchéité parfaite au gaz. Mais cela suppose une précision d'adaptation très élevée des éléments formant la pièce pour conduit, ce qui exige des tolérances de fabrication sévères et des dépenses de contrôle élevées.En outre, on ne peut échapper à des coûts de montage importants. L'invention vise une pièce pour canal destinée à entourer l'ouverture d'un canal pour du gaz qui, tout en ayant une étan chéité au gaz parfaite et en étant d'une fabrication simple, peut entre montée par du personnel moins qualifié. Suivant l'invention, la pièce pour canal du type précité est telle que la bague affecte la forme d'un anneau 14 de serrage et présente un évidement de réception d'un mastic imperméable au gaz,à élasticité permanente et résistant à l'électrolyte, affectant la forme d'une garniture. Par l'expression "à élasticité permanente", on entend, dans le présent mémoire, que le mastic reste toujours élastique et qu'en raison des dilatations sous l'effet de la chaleur de la bride et des anneaux de serrage, le volume variable de la cavité est empli d'une manière étanche. A cet effet, il est nécessaire que le mastic prenne du volume par absorption de la solution d'électrolyte (joint hydraulique) lorsque le volume de la cavité augmente. Des mastics qui conviennent particulièrement bien aux conditions exigées sont l'amiante humide, les titanates de métal alcalin, notamment le titanate de potassium ou des matières hydrophiles à structure semblable à celle de l'amiante, comme des polymères fluorocarbonés fibreux ayant des groupes électronégatifs tels que S03H-, P03H2-, COOH-. Le choix du mastic dépend également des conditions de fonctionnement qui règnent dans l'électrolyseur d'eau sous pression. Pour des températures de l'électrolyte allant de 85 à 1000C, l'amiante suffit comme mastic et représente donc pour l'instant la solution la plus économique.Pour des températures plus élevées, d'à peu près 1500C ou plus élevées encore, qui, en raison de la tension plus basse des cellules et donc de l'abaissement de la consommation d'énergie qui en résulte ,sont recherchées, 1' amiante ne convient plus en raison de sa solubilité dans les solutions chaudes. Dans ce cas, il est recommandé de mettre en oeuvre un titanate de métal alcalin et/ou les polymères fluorocarbonés fibreux précités ayant des groupes électronégatifs. De préférence, l'évidement de réception de l'anneau 14-de serrage a des flancs côniques. Pour fabriquer les éléments constitutifs de la pièce pour conduit, on utilise les matières habituelles, tels que les polymères fluorocarbonés, le nickel, l'acier nickelé et le ciment d'amiante. On peut obtenir la liaison étanche des éléments constitutifs de la pièce pour conduit et de la paroi de séparation des cellules qui se trouvent elles par un processus de pressage. A cet effet, le mastic est déposé sous forme de garniture préparée à l'avance sur le col de la bride. Le résultat de la liaison est une paroi de séparation des cellules dont les ouvertures constituant les canaux pour les gaz sont entourées de manière étanche par deux pièces pour conduit suivant l'invention ayant au moins un mastic étanche au gaz à élasticité permanente et résistant à l'électrolyte, affectant la forme d'une garniture On réunit un grand nombre de ces parois de séparation des cellules à la manière classique et comme déjà décrit par des tissus de fil d'acier et Et des diaphragmes pour constituer d'abord des blocs de cellules qui sont ensuite constitués en l'électrolyseur sous pression. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple : la figure 1 est une vue en coupe de quatre cellules d'un électrolyseur d'eau sous pression , la figure 2 est une vue en coupe de la bride passant par le plan des ajutages transversaux ; et la figure 3 est une vue en coupe d'une pièce pour conduit suivant l'invention. Chaque cellule représentée à la figure 1 comporte deux parois 1 de séparation des cellules, un tissu 3 en fil d'acier en avant des parois 1 de séparation et un diaphragme 4 se trouvant entre les tissus 3 en fil d'acier. La référence 5 désigne une bague d'étanchéité interposée entre deux cadres 2 de cellules. La référence 6 désigne un conduit pour l'électrolyte, tandis que les références 7 et 8 désignent, respectivement, un conduit pour l'hydrogène et un conduit sous-jacent pour l'oxygène. La référence 9 désigne l'ajutage prévu dans le conduit 6 pour l'électrolyte et la référence 10 celui prévu dans le canal 8 pour le gaz. L'ouverture de traversée de la paroi 11 de séparation des cellules est repéree par la référence 11. Lorsque l'électrolyseur fonctionne, la solution d'électrolyte s'écoule dans chaque cellule en passant par le conduit 6. L'électrolyte parvient d'abord du côté cathodique des cellules, puis passe du côté anodique en traversant les ouvertures 11 ménagées dans les parois 1 de séparation des cellules. Le mélange de gaz et d'electrolyte s'écoulant vers le haut et qui traverse les cellules est soutiré du côté cathodique par le conduit 7 pour l'hydrogène et du côté anodique par le conduit 8 pour l'oxygène. A la figure 2, on voit que la pièce 8 pour conduit est munie de cinq ajutages répartis sur un demi-cercle. La piece pour conduit suivant l'invention,teUequ'illustrée à la figure 3, comprend une bride 12, un collet 13 ainsiqu'un anneau 14 de pressage. Celui-ci. présente un évidement 15 qui, suivant la figure, est empli de mastic. Comme à la figure 1, on désigne ici également par la référence 1 la paroi de séparation de cellules. La référence 16 représente les surfaces de la pièce pour conduit sur lesquelles est placé le diaphragme. REVENDICATIONS 1. Pièce pour conduit pour entourer de manière étanche une ouverture d'un conduit de gaz de la paroi de séparation des cellules d'un électrolyseur d'eau sous pression sous forme de filtrepresse, cette pièce pour conduit comprenant une bride munie d'ajutages transversaux et ayant un collet, et une bague pouvant etre amenéesur le collet , caractérisée en ce que la bague affecte la forme d'un anneau (14) de serrage et présente un évidement (15) de réception d'un mastic au moins imperméable au gaz,à élasticité permanente et résistant à l'électrolyte, affectant la forme d'une garniture. 2. Pièce pour conduit selon la revendication 1, caractéri sée en ce que le mastic est essentiellement constitué d'amiante, de titanate de métal-alcalin, notamment de titanate de potassium, ou d'une autre matière hydrophile à structure semblable à celle de l'amiante, comme des polymères fluorocarbonés fibreux ayant des groupes électronégatifs tels que S03H-, P03H2-, COOH-. 3. Pièce pour conduit selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'évidement (15) ménagé dans l'anneau (14) de serrage a des flancs côniques.