Brevet FR2580780A1 — publié le 19861024

La présente invention concerne un procédé pour optimiser la capacité pondérale d'accumulation d'un accumulateur d'hydrogène contenant un alliage générateur d'hydrure, ainsi qu'un accumulateur d'hydrogène corres- pondant. Des accumulateurs d'hydrogène utilisés actuellement et dans lesquels l'hydrogène est emmagasiné dans un alliage générateur d'hydrure, contiennent comme alliages accumulant l'hydrogène, par exemple des hydrures de phases de Laves de C14 ou de TiFe, qui ont une capa- cité d'accumulation comprise entre environ 1,6 et 1,9 % en poids d'H2, rapportée à l'alliage. Lors de l'utilisa- tion de métaux de transition -3d, les capacités d'accumu- lation d'hydrogène sont comprises, en fonction des pres- sions de service et des températures de décharge, entre environ 1,8 et 3 % en poids (brevets DE-31.39.368 et DE-32.10.381), par rapport à la matière d'alliage. Des accumulateurs d'hydrogène qui contien- nent ces alliages d'accumulation sont utilisés actuelle- ment à une pression de service d'environ 50 x105 Pa et les densités de remplissage en hydrures sont comprises entre environ 3 et 4 kg par litre, lorsqu'on utilise les hydrures à base de métaux de transition -3d. Par l'ex- pression "densité de remplissage", on entend la quantité pondérale d'alliage d'accumulation qui existe dans l'accu- mulateur par litre du volume d'accumulateur. Lorsqu'on utilise d'autres alliages d'accumulation, les densités de remplissage varient en fonction des poids atomiques ou des poids moléculaires. Les capacités d'accumulation pouvant être obtenues efficacement avec ces accumulateurs correspon- dent, par rapport au poids total de l'accumulateur, à peu près à la moitié de la capacité d'accumulation de l'alliage de l'accumulateur. Ainsi, on obtient avec des hydrures (de phase de Laves) de Cl4 ou de TiFe, qui accu- mulent entre 1,6 et 1,9 % en poids d'hydrogène, rapportés à l'alliage, seulement encore des capacités effectives de 1,8 à 1,0 % en poids, rapportées au poids total de l'accu- mulateur. L'invention a pour but de créer un procédé à l'aide duquel on puisse optimiser la capacité pondérale d'accumulation d'hydrogène de telle sorte qu'on puisse accumuler, par unité de poids de l'accumulateur, plus d'hydrogène qu'auparavant, l'invention concernant égale- ment un accumulateur correspondant. Ce problème est résolu de la façon suivante: a) en ce qui concerne le procédé, l'accumulateur est chargé à une pression de 100 à 300 x 105 Pa et la quantité pondérale d'alliage formant un hydrure est réglée de telle sorte que l'accumulateur contiennent, par litre de volume (intérieur), de 0,8 à 2 kg d'alliage formant un hydrure; b) en ce qui concerne l'accumulateur d'hydrogène, l'alliage accumulant l'hydrogène est disposé dans un récipient pouvant résister à une pression de service de 100 à 300 x 105 Pa et il contient, par litre de son volume intérieur, de 0,8 à 2 kg d'un alliage formant un hydrure. L'invention est ainsi basée sur le fait que, en dehors de l'alliage formant un hydrure, également le volume libre de gaz, qui est constitué par les intervalles entre les particules de l'alliage d'accumulation ainsi que d'autres volumes libres de gaz à l'intérieur du récipient d'accumulateur, sont utilisés pour l'accumulation d'hydro- gène à un degré amplifié, du fait que l'accumulateur, c'est-à-dire le récipient d'accumulateur, est soumis à une pression de service de 100 à 300 x 10-5 Pa et que l'accumulateur est évidemment chargé avec de l'hydrogène également jusqu'à cette pression de service et en outre la quantité pondérale d'alliage formant un hydrure dans l'accumulateur est réglée de telle sorte que l'accumula- teur contienne, par litre de son volume (intérieur), de 0,8 à 2 kg d'alliage formant un hydrure. Cela est sensiblement inférieur à la quantité de matière d'accu- mulation utilisée dans les accumulateurs à hydrure em- ployés par le passé car, auparavant, on avait tendance à placer une quantité aussi grande que possible d'allia- ges d'accumulation dans l'accumulateur d'hydrogène. Pour des pressions de service qui corres- pondent à la limite inférieure de la plage revendiquée, on choisit une quantité d'alliage d'accumulation qui est placée dans la zone de la limite pondérale supérieure. Pour de très hautes pressions, on utilise moins d'alliage d'accumulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 représente schématiquement en vue en coupe un accumulateur d'hydrogène conforme à l'invention et placé dans une position horizontale; et La Figure 2 représente en vue en coupe un accumulateur d'hydrogène placé en position verticale. Sur la Figure 1 est représenté schématique- ment un accumulateur 1 placé en position horizontale. L'accumulateur se compose d'un récipient 6 résistant à la pression et qui est pourvu d'un tube de décharge 4. Le tube de décharge 4 s'étend jusque dans le remplissage en vrac de matière d'accumulation et il contient en outre un filtre 5 pour empêcher l'évacuation de particules de matière d'accumulation sous forme de poussières. Le récipient est.rempli seulement en partie de matière d'accumulation 3 formant un hydrure, tandis qu'un volume libre de gaz 2 important est en outre maintenu. La Figure 2 représente un accumulateur placé en position verticale. Grâce à l'invention, on obtient les avantages suivants: La capacité d'accumulation d'hydrogène rappor- tée à la masse totale du récipient (accumulateur), a une valeur à peu près égale au double de celle d'un accumula- teur à hydrure d'une conception classique. La capacité d'accumulation d'hydrogène, rapportée au volume du récipient, est à peu près égale au double de celle d'un récipient à gaz sous pression ayant la même capacité d'accumulation d'hydrogène. Du fait que, lors du charge- ment ou du déchargement d'hydrogène, l'échange de chaleur se produisant à l'entrée ou à la sortie de l'hydrogène est divisé par deux par rapport au simple accumulateur à hydrure, les surfaces nécessaires d'échange de chaleur sont également réduites de moitié par rapport à un simple accumulateur à hydrure, ce qui se traduit par une réduc- tion importante des frais de construction d'une installa- tion d'accumulation. En outre, les frais d'accumulation sont d'une façon générale nettement diminués par rapport à un simple accumulateur à hydrure car il faut utiliser moins de matière à hydrure, qui est coûteuse, pour la quantité d'hydrogène accumulée. Les frais supplémentaires résultant des plus fortes épaisseurs de paroi par suite de la plus grande résistance à la pression qui est imposée au récipient n'ont par contre pas une influence financière trop défavorable. En outre, avec un tel accumulateur, il se produit un effet d'épuration de l'hydrogène emmagasiné. Lorsque par exemple un accumulateur d'hydrogène de la qualité 4.5 (99,995 % H2) est rempli avec des gaz étran- gers CO, H20, N2, 02, etc., la qualité de l'hydrogène pouvant être extrait est de l'ordre de 6,0 (99,9999 % H2) ou meilleure. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour optimiser la capacité pondérale d'accumulation d'un accumulateur d'hydrogène contenant un alliage formant un hydrure, caractérisé en ce que l'accumulateur est chargé à une pression de 100 à 300 x 105 Pa et la quantité pondérale d'alliage for- mant un hydrure est réglée de telle sorte que l'accu- mulateur contienne, par litre de son volume (intérieur), de 0,8 à 2 kg d'un alliage formant un hydrure. 2.- Accumulateur d'hydrogène se composant d'un alliage accumulant de l'hydrogène et disposé dans un récipient résistant à la pression, caractérisé en ce que le récipient (6) est conçu pour résister à une pression de service de 100 à 300 x 105 Pa et contient, par litre de son volume intérieur, de 0,8 à 2 kg d'un alliage formant un hydrure (3).