Brevet FR2512073A1 — publié le 19830304

La pr6serste invention concerne les appareils du type " électrolyseurs qui permettent de décomposer une solution chimique d'un composé quelconque en ses ions constitutifs aux fins de dépôts ou de récupération des éléments simples issus de l'opération. Dans les dispositifs connus de ce genre, l'électrolyse se pratique à l'air libre, c'est à dire à la pression atmosphérique ambiante. Dans ces conditions, les gaz qui se dégagent aux électrodes se perdent dans l'atmosphère, ou, quand leur récupération s'impose, elle nécessite des aménagements complexes et, pour le stockage sous pression, l'emploi d'un compresseur en supplément. L'appareil proposé selon l'invention permet de recueillir spontanément les gaz qui se dégagent aux électrodes et de les stocker immédiatement à une pression déterminée, sans l'appui du compresseur. Ceci résulte du fait que l'o pération d'électrolyse s'effectue en vase clos, les logements réservés à la collecte des gaz dégagés étant rigoureusement asservis à la cuve d'électrolyse. L'ensemble est comparable à un autoclave. Dans le cas de récupération des gaz dégagés, l'appareil est mis sous vide une fois pour toute à sa mise en service, les gaz se dégagent dans leur container respectif qui alimente directement le circuit d'utilisation. En cas de consommation réduite ou de non consommation, la pression intérieure du système s'élève d'elle-même, sans l'appoint d'énergies mécaniques telles que compresseur ou piston, cette énergie résulte de l'évolution spontanée des paramètres d'électrolyse, c'est à dire la densité du débit de courant et les potentiels d'électrodes. La remise à niveau de l'électrolyte se fait au moyen d'une réserve de remplissage solidaire de l'ensemble sans avoir recours à l'ouverture ou au démontage de l'appareil.Les matériaux mis en oeuvre, les techniques de fabrication, les cotes et les games d'usinage de l'électrolyseur dépendent de la nature de l'électrolyte mis en jeu et de la pression maximale que l'on se propose d'atteindre. Cette pression limite, implique l'incorporation au système d'une soupape de sureté appropriée. Les dessins annexés représentent le dispositif. La planche 1 donne la vue d'ensemble de l'appareil de l'extérieur. La planche 2 est la coupe axiale de l'électrolyseur, effectuée dans le plan vertical suivant sa plus grande dimension. La planche 3 réalise la vue de dessus.l.a planche 4 est un schéma descriptif dufonctionnement du système. L'appareil comporte un électrolyseur 1, sur lequel sont asservis un container cathodique 2 et un container anodique 3. Au dessus du container anodique 3, se trouve la réserve de remplissage 4. Chaque container comporte une vanne de sortie équipée d'un clapet de non-retour 5, le container cathodisque 2 est, en outre muni de la soupape de sécurité 6. La réserve de remplissage 4 est accouplée au container anodique 3 par une canalisation 7 aboutisb.X.m à son pèle supérieur et dotée d'une vanne d'isolement 8 permettant les manoeuvres imposées par la remise à niveau de l'élec- trolyte. La réserve est par ailleurs en communication avec l'électo- lyseur par son pôle inférieur au moyen de la canalisation 9, laquelle est également équipée d'une vanne de manoeuvre 10.L'étanchéité entre les divers éléments de l'appareil est assurée, aux divers points de jonction par un Joint torique en nylon II. L'asservissement des é1é- ments entre eux consiste en un système de goujons filetés 12, le serrage étant assumé par un écrou 13 retenu par une clavette 14 . La figure 1 de la planche 3 est un agrandissement du système d'asservissement ci-avant décrit. La planche 4 est un schéma stylisé de l'appareil destiné à en faire comprendre le fonctionnement. L'électrolyte 15 est introduit dans l'appareil, son niveau initial doit correspondre à la ligne N ; Cette lign occupe une position telle que les espaces libres laissés dans chaque container équivalent au volume occupé par le gaz sous pression finale, diminué de la moitié du volume d'électrolyte consommé en cours de fonctionnement.Ceci revient à dire qu'il faut calculer avec soin, suivant les gaz à recueillir et la nature de l'électro- lyte employé, la quantité de liquide à mettre en fonction. Dans tous les cas, il ne faut pas perdre de vue que jamais le niveau liquide de la solution utilisée ne doit atteindre le plan de jonction P des containers et de l'électrolyseur, il doit se situer à une dizaine de centimètres au dessus de ce dernier. Sur la planche 4, ce niveau critique est désigné par la ligne pointillée Nc. Quand l'appareil est mis sous tension, par les conducteurs d'arrivée + et de retour -, les gaz se dégagent à la surface des électrodes : l'anode A et la cathode C. Ils suivent une trajectoire verticale pour aller se loger dans le container. I1 ne peut en aucun cas y avoir de mélanges des gaz étant donné que le cathion chargé positivement reste toujours dans la zone cathodique et que l'anion chargé négativement reste toujours dans la zone anodique. Lorsque la pression limite est atteinte, on coupe l'alimentation électrique. A partir de ce moment, on met le gaz stocké en service jusqu'à ce que la pression interne retombe à son minimum, moment auquel il faudra procéder à la remise à niveau de l'électrolyte.Pour effectuer cette opération, on utilise la réserve de remplissage qui fonctionne comme suit : lors de la mise en service del'appareil, la réserve est chargée, par le conduit d'alimentation 16 d'unequantité d'eau ou d'adjuvant correspondant à la consommation totale d'un cycle d'électrolyse. Pendant cette opération, la vanne de communication avec l'électrolyseur 10 doit être fermée. Ce chargement terminé, on ferme le robinet 17 du conduit 16, et on ouvre la vanne d'isolement 8 ( cette vanne restera ouverte durant toute l'opération d'électrolyse, c'est elle qui assure la mise en pression de la réserve). On ne fermera cette vanne 8 qu'au moment où la pression maximale du système sera atteinte et controlée au manomètre 18. La réserve étant en pression et l'électrolyseur en dépression il suffira d'ouvrir la vanne de manoeuvre 10 pour remettre l'électrolyte à niveau. Cette opération d'approvisionnement devra être répétée à chaque cycle d'électrolyse. L'appareil, objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'électrolyse en vase clos présente des avantages réels, et notamment pour la production d'hydrogène et d'oxygène sous pression aux fins d'utilisation comte procédé de stockage des énergies naturelles, ainsi que pour l'obtention de certains dépôts métalliques épais et non poreux. Dans ce dernier cas, la mise sous vide initiale sera remplacée par une mise en pression. En fonction des aménagements variés dont on peut le doter, toutes les gammes de manipulation sont possibles, s'étalant de la commande manuelle la plus élémentaire à l'automatisation la plus poussée. REVENDICATIONS 1. Electrolyseur-stockeur hermétiquement fermé permettant d'effectuer l'électrolyse en vase clos et par conséquent en atmosphère à pression contrôlée. 2. Electrolyseur permettant de recueillir les gaz dégagés sous des pressions élevées, pour utilisation ultérieure (en particulier comme accumulateur d'énergie avec l'hydrogène et l'oxygène > . 3. Electrolyseur doté d'une réserve de remise a niveau intégrée à l'ensemble dans un système de pression bien équilibré permettant le réapprovisionnement de l'électrolyte, par une simple manipulation de robinets. 4. -Electrolyseurrendant possible I'élaboration de dépôts métalliques épais et non poreux par mise en immersion cathodique sous pression de la pièce à traiter.