Brevet FR2517801A1 — publié le 19830610

L'invention se rapporte à un procédé pour charger des réservoirs de gaz sous pression utilisés pour accumuler de l'hydrogène par une réaction gaz/matière solide. Dans les réservoirs de gaz sous pression déjà connus, qui sont utilisés pour l'accumulation de l'hydrogène, les métaux accumulateurs d'hydrogène ou leurs alliages sont introduits dans les réservoirs sous une forme pulvérisée. Ceci a l'inconvénient consistant en ce que la masse accumu- latrice occupe un grand volume, qui varie avec les densités apparentes possibles. Un autre inconvénient des dispositifs accumulateurs hybri- des déjà connus résulte du fait que, lors du chargement par l'hydrogène, la masse accumulatrice active se dilate en développant une pression interne considérable, de sorte que les parois du réservoir se déforment et s'élargissent irrégulièrement Ce processus se manifeste d'une façon d'autant plus prononcée que la masse accumulatrice pulvéri- sée est plus fortement précomprimée et que le diamètre de l'accumulateur est plus grand Pour cette raison, les réservoirs de gaz sous pression qui agissent par des réac- tions gaz/matière solide sont habituellement fabriqués avec des diamètres D 40 mm et assembles en faisceaux, ce qui représente une grande complication. T 1 est connu par ailleurs de précomprimer la masse accumula- trice en pastilles, en la mélangeant à de la poudre d'alumi- nium, pour économiser de cette façon le volume du réservoir. Toutefois, l'accroissement du volume se produit alors dans une mesure beaucoup plus grande, de sorte que la sécurité de fonctionnement en est d'autant plus compromise. Le but de l'invention est de créer un procédé pour charger des réservoirs de gaz sous pression du genre cités au début du présent mémoire,dans lequel il soit possible d'utiliser des réservoirs de plus de 40 mm de diamètre et d'introduire de plus grandes quantités de matière de remplissage sans que la paroi du réservoir ne soit détruite au moment du chargement. Suivant-l'invention, on propose pour la résolution de ce problème, un procédé du genre cité au début du présent mémoire et caractérisé par les phases suivantes, consis- tant à: a) introduire et placer la masse accumulatrice pulvérulente dans le réservoir, pendant que la paroi du réservoir est soutenue extérieurement ou sollicitée par une pression extérieure; b) fermer le réservoir; c) activer partiellement la masse accumulatrice, par mise sous vide et chauffage; d) charger d'hydrogène pendant tue la paroi du réservoir est soutenue extérieurement ou sollicitée par une pression extérieure. Le procédé suivant l'invention a l'avantageeconsistant en ce que la masse accumulatrice est introduite dans le réser- voir sous forme pulvérisée ou sous la forme de pastilles précomprimées, mais que le chargement initial d'hydrogène s'effectue alors que le réservoir est soutenu extérieure- ment ou sollicité par une pression extérieure et, de ce fait, avec maintien du volume prédéterminé, de sorte que la masse accumulatrice est comprimée sous l'action de l'hydro- gène On évite que le volume ne s'accroisse au-delà de la limite élastique de la paroi du réservoir et du dispositif a% 3 iltaire De cette façon, on peut choisir sans risque de plus grands dimètres pour le réservoir De même, le tassement est favorable à la cinétique de l'hydrogène lors de l'utilisation pratique des réservoirs Le procédé sui- vant l'invention permet par ailleurs de se dispenser de mélanger des additions métalliques qui sont introduites pour favoriser les processus thermiques d'une façon connue Il en résulte une économie d'espace de l'ordre de grandeur de 5 à 1 Q %. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le chargement du réservoir en hydrogène est exécuté en deux phases, en ce sens qu'on effectue sans soutien ou appui extérieur par calibre, un chargement résiduel de l'ordre de grandeur de 10 à 20 % de la capacité d'accumulation maximale. Cette caractéristique permet d'obtenir des améliorations avantageuses du procédé dont la caractéristique principale a été définie ci-dessus Il est particulièrement avantageux de procéder également à la précompression de la masse accumulatrice pulvérulente avec soutien extérieur parce que ceci exclut déjà la déformation des parois du réser- voir au moment de l'opération de remplissage Du reste, l'efficacité des éléments métalliques à conductibilité thermique est améliorée par le procédé suivant l'inven- tion, par le fait que l'établissement d'une pression hydro- statique provoque l'établissement d'une liaison intime entre ces éléments et la masse accumulatrice, ainsi que la paros du réservoir En vue d'élever la sécurité du fonc- tionnement, il-est proposé en outre de procéder à un char- gement initial d'hydrogène interrompu, dans le but de faire engendrer une précontrainte durable dans la paroi du réser- voir par une dilatation résiduelle de la masse de poudre provoquée en l'absence d'appui extérieur. Le déroulement du procédé est représenté schématiquement aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 illustre l'introduction de la masse accumula- trice dans le réservoir avec soutien extérieur; la figure 2 montre le réservoir fermé; la figure 3 illustre le chargement initial du réservoir avec soutien extérieur. L'opération de remplissage réalisée conformément au procédé suivant l'invention est illustrée en détails sur les figures 1 à 3 Ici, un réservoir 1, qui est réalisé sous la forme d'un corps creux cylindrique allonge, est rempli d'une masse accumulatrice sous forme de poudre et tassée. Le moule ou calibre qui soutient la paroi du réservoir et composé des demi-calibres 3 et 4, reçoit le réservoir 1 dans sa cavité 5 Un dispositif de dosage 6 (qui n'est pas décrit de façon plus détaillée) introduit la masse accumu- latrice 2 par couches successives Un dispositif de compres- sion et de vibration 7 assure, également par couches successives, la précompression de la masse accumulatrice 2. Lorsque le réservoir 1 a été fermé au moyen du couvercle 4 et qu'on a exécuté les phases d'activation partielle -mise sous vide et chauffage on le place dans une deuxième paire de demi-calibres 9 et 10 et dans une presse 11 et il est maintenu fermé Le réservoir 1 est ensuite chargé dans cette posi- tion par introduction d'hydrogène L'évacuation de la chaleur de la masse accumulatrîce, qui est nécessaire,ainsi qu'il est bien connu, est assurée au moyen de la paroi du réservoir 1, d'un intercalaire métallique 12, bon conducteur de la chaleur (par exemple en cuivre), et d'un circuit de refroidissement 13 Les paramètres caractéris- tiques tels que la quantité, la pression et la température, sont surveillés par un dispositif de mesure connu. REVENDICATIONS 1 Procédé pour charger des réservoirs de gaz sous pression utilisés pour accumuler de l'hydrogène sur la base d'une réaction gaz/matière solide, caractérisé par les phases suivantes consistant à: a) introduire et tasser la masse accumulatrice pulvérulente dans le réser- voir pendant que la paroi du réservoir est soutenue extérieurement ou sollicitée par une pression extérieure; b) fermer le réservoir; c) activer partiellement la masse accumulatrice par mise sous vide et chauffage; d) charger l'hydrogène pendant que la paroi du réservoir est soutenue extérieurement ou sollicitée par une pression extérieure. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le chargement de l'hydrogène est exécuté en deux phases, en ce sens que l'on effectue, sans soutien exté- rieur par calibre, un chargement résiduel de l'ordre de grandeur de tû & 2,0 % de la capacité d'accumulation maximale.