Brevet FR2529294A1 — publié le 19831230

L'invention concerne une masse accumulatrice pré- fabriquée pour un réservoir de gaz sous pression selon la demande de brevet N O 82 11082, applicable dans le cas o le réservoir à pression est composé d'un réservoir élémen- taire tubulaire, rempli d'une masse accumulatrice, ou d'un faisceau de réservoirs élémentaires assemblés, d'une arri- vée de gaz, d'un tube de chargement et d'extraction du gaz et d'un collecteur de gaz, et o, dans le ou chaque réser- voir élémentaire, sont disposées des cloisons orientées ra- dialement par rapport à l'axe du réservoir et montées à joint étanche contre la surface interne du réservoir et contre un tube à gaz central. Il est connu que, lorsqu'on accumule de l'hydrogè- ne sous la forme d'une combinaison gaz/matière solide, la masse accumulatrice peut être mise en oeuvre, soit sous la forme d'une masse meuble, soit en une masse comprimée. Lorsqu'on utilise en particulier des blocs moulés préfabri- qués, avec lesquels on peut obtenir une bonne exploitation du volume disponible avec une densité de compression éle- vée, on observe des inconvénients résultant du fait que la cinétique des gaz est altérée On observe une détériora- tion encore plus évidente de la cinétique des gaz lorsque, par exemple, on ajoute des additions de poudre d'aluminium pour améliorer la conductibilité thermique de la masse ac- cumulatrice. Par ailleurs, il est connu que, dans le cas de combinaisons gaz/solides, la masse accumulatrice active se dilate considérablement lorsqu'elle absorbe le gaz, par exemple de l'hydrogène Des recherches ont montré que la dilatation peut avoir pour conséquence une destruction du réservoir à pression Pour cette raison, les constructeurs utilisent des blocs moulés d'un diamètre extérieur infé- rieur au diamètre intérieur du réservoir Le but visé par cette forme de réalisation consiste à utiliser la fente an- nulaire ainsi formée de manière que, lorsque le bloc moulé préfabriqué se dilate, cette fente soit exactement rem- plie La dimension du bloc moulé doit être calculée en fonction de la composition de l'alliage, de la densité de compression de la masse accumulatrice et de la densité du chargement, cependant que l'on doit garantir en même temps une transmission suffisante de la chaleur de la paroi du réservoir à la masse accumulatrice. La coordination des facteurs précités dans la technique pose des irozblèmes Par ailleurs, il est facile d'imaginer qu'au cours du chargement initial de l'hydrogè- ne, la fente annulaire se comble de façon irrégulière Ce- ci peut avoir pour conséquence une dilatation locale du tube et une détérioration de la conductibilité thermique en raison de la présence de zones moins tassées. Le but de l'invention est de réaliser une masse accumulatrice préfabriquée pour un réservoir de gaz sous pression selon la demande de brevet N O 82 11082 qui donne lieu, lors du remplissage du réservoir à pression, à une densité de remplissage avantageusement différenciée. Selon l'invention, ce problème est résolu par une masse accumulatrice préfabriquée caractérisée en ce que la masse accumulatrice active logée entre les cloisons est préf a- briquée de manière qu'il subsiste un espace libre annulai- re entre sa circonférence intérieure et le tube à gaz, le- dit espace libre correspondant au moins à 5 % du volume net de l'accumulateur Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la masse présente la forme d'un anneau dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre exté- rieur du tube à gaz, la différence de diamètre correspon- dant au moins à 5 % du volume net de l'accumulateur; des rainures orientées radialement sont prévues dans la masse accumulatrice préfabriquée, sur une face ou sur les deux faces de cette masse; la masse accumulatrice préfabriquée présente des canaux orientés radialement et constitués par des éléments perméables aux gaz et qui n'accumulent pas l'hydrogène. La disposition proposée selon l'invention pour la masse accumulatrice préfabriquée garantit la liberté de le circulation du gaz au cours du chargement et de l'extrac- tion Elle maintient un taux élevé de conductibilité ther- mique et évite la destruction de la paroi du réservoir par dilatation de la masse. Le perçage intérieur prévu, qui permet, entre au- tres, de loger un tube de chargement et d'extraction du gaz, est de dimension étudiée pour ménager, grâce à l'augmei tation du diamètre intérieur de la masse, un espace annu- laire cylindrique qui n'est pas rempli de la masse accumu- latrice Lors du chargement initial de l'hydrogène, la mas- se accumulatrice, qui est de préférence de forme cylindri- que, se dilate dans sa forme précomprimée de manière à com- bler l'espace annulaire central ainsi préformé Il en ré- sulte que, dans ses régions extérieures ou de grand diamè- tre, la masse accumulatrice conserve sensiblement sa densi- té tandis que sa densité décroît lorsqu'on se rapproche du-centre. Par le choix du diamètre de l'espace annulaire, il est possible, d'une part, de modifier la densité moyen- ne de la masse accumulatrice et, d'autre part, d'exercer un effet différencié sur la cinétique des gaz Il est de grande importance de conserver une haute densité de com- pression dans les régions extérieures, et de laisser ain- si non diminuée la transmission de la chaleur de la paroi du tube à la masse accumulatrice La demande de brevet N O 82 11082 garantit que la masse accumulatrice ne risque pas de se déplacer malencontreusement dans l'espace annulai- re. on peut obtenir en supplément une amélioration de la cinétique des gaz par le biais consistant à prévoir des rainures moulées, orientées radialement, sur une face ou sur chacune des deux faces du bloc moulé Ainsi qu'on l'a décrit plus haut, lors du chargement initial de l'hydrogè- ne, ces rainures sont comblées par la masse accumulatrice de la même façon que l'espace annulaire, et également avec une densité réduite. Ces canaux de passage du gaz orientés radialement déterminent, par leur grand nombre (selon le nombre des rainures par bloc moulé et le nombre des blocs moulés) un chargement de gaz et un dégazage très efficaces de la mas- se accumulatrice. Dans le cas de réservoirs de grand diamètre, par exemple de 200 mm, il est prévu de combler ces canaux au moyen d'éléments perméables aux gaz et qui n'accumulent pas l'hydrogène (par exemple des barreaux filtrants frit- tés). Des dessins annexés représentent schématiquement des formes de réalisation possibles d'une masse accumula- trice préfabriquée. La figure 1 montre une partie d'un réservoir de gaz muni de blocs moulés de forme cylindrique montés entre les cloisons; la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 après le chargement initial d'hydrogène et lorsque l'es- pace annulaire est comblé sans compression par la masse ac- cumulatrice; la figure 3 représente un bloc moulé cylindrique préfabriqué muni de canaux de passage du gaz. Les blocs moulés cylindriques 1 représentés sur la figure 1 sont séparés à l'intérieur du réservoir par des cloisons 2 Les espaces annulaires 3 sont limités vers l'extérieur par la circonférence 4 du perçage des blocs moulés 1 et, vers l'intérieur, par la paroi tubulaire du tube de gaz 5. La figure 2 montre un bloc moulé 1 dans sa forme transformée et qui remplit les espaces annulaires 3, avec une densité de remplissage différente dans l'espace annu- laire 3, après le chargement initial d'hydrogène. La figure 3 montre un bloc moulé préfabriqué 1 qui présente des canaux 6 de passage du gaz orientés radia- lement La masse accumulatrice active 1, munie de rainures 6 sur une face ou sur les deux faces ou dépourvue de rainu- res 6, peut comporter des canaux orientés radialement (non représentés), constitués par des éléments perméables aux gaz et qui n'accumulent pas l'hydrogène {par exemple des barreaux filtrants frittés). R E V E N D I C A T I O N S 1 Masse accumulatrice préfabriquée destinée à être utilisée dans un réservoir de gaz sous pression selon la demande de brevet N O 82 11082, dans lequel sont prévues des cloisons orientées radialement, disposées à un certain écartement mutuel autour d'un tube à gaz central, cette masse étant caractérisée en ce que la masse accumulatrice active ( 1) logée entre les cloisons ( 2) est préfabriquée de manière qu'il subsiste un espace libre annulaire ( 3) en- tre sa circonférence intérieure ( 4) et le tube à gaz ( 5), l'espace libre ( 3) correspondant au moins à 5 % du volume net de l'accumulateur. 2 Masse accumulatrice préfabriquée selon la re- vendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente la for- me d'un anneau ( 1) dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre extérieur du tube à gaz ( 5), la dif- férence de diamètre correspondant au moins à 5 % du volume net de l'accumulateur. 3 Masse accumulatrice préfabriquée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, dans la masse accumulatrice préfabriquée ( 1) sont ménagées des rai- nures ( 6) orientées radialement, sur une face ou sur les deux faces de cette masse. 4 Masse accumulatrice préfabriquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, dans cette masse accumulatrice préfabriquée ( 1), sont prévus des canaux orientés radialement constitués par des éléments perméables aux gaz et qui n'accumulent pas l'hy- drogène.