Brevet FR2761816A1 — publié le 19981009

La présente invention concerne un dispositif conçu à partir de l'utilisation de matières actives confinées pour le cas ci-aprés dans deux réservoirs fixes ou mobiles. Ce dispositif, l'Accumulateur à Réservoirs de Matières Actives est destiné à la réutilisation desdites Matières Actives dés lors qu'elles ont été partiellement déchargées. Cet accumulateur, générateur, trouve son application dans tous les domaines nécessitant de l'énergie. Suite à la réalisation matérielle de la pile VOLTA, Gaston PLANTE réalise son accumulateur réversible au plomb ( se charge, se décharge ), EDISON réalise son accumulateur réversible alcalin fer-nickel. A la vue du tableau standard d'électrodes à 250C, bien d'autres inventeurs réaliseront toutes sortes d'accumulateurs électriques. Tous ou presque, à ce jour, ont le même inconvénient : le poids trop grand comparé à l'énergie stockée. Cette caractéristique rend difficile d'emploi l'accumulateur actuel commercialisé. Notre solution technique consiste à éliminer des matières actives déchargées des électrodes, et à apporter des matières actives chargées respectivement sur chaque électrode pour perpétrer le fonctionnement de l'accumulateur. L'accumulateur et donc l'engin pour lequel il est destiné, fonctionneront tant que les matières actives chargées seront amenées sur les électrodes. Pour qu'il en soit ainsi, ces matières actives devront être véhiculables et renouvelables grâce à des pompes, des électrovannes, réactivables en énergie potentielle grâce aux intégrations de matières actives relativement déchargées dans les matières actives chargées et stockables à volonté grâce à des réservoirs dont les formes peuvent s'adapter à tous les volumes. Selon les modes particuliers de réalisation Réservoirs de Matières Actives Chargées - un réservoir de matière active positive chargée (22) - un réservoir de matière active négative chargée (26) Ces réservoirs sont électriquement non conducteurs et sont compatibles chimiquement avec les matières actives contenues. Une version de ces réservoirs peut être du type à membrane élastique avec pressurisation d'un côté de la membrane. Ce type de réservoir permet une dilatation volumique des matières ainsi que la présence permanente d'une pression au sein des matières nécessaires au gavage à l'entrée des pompes (24,28) nécessaires suivant le type. La capacité de ces réservoirs est variable suivant la taille énergétique de l'accumulateur ciblé. Ces réservoirs (22,26) peuvent être fixes, (remplissage par camions citernes ou pipe line) ou largables (interchangeables dans des stations services spécifiques). Ces réservoirs, pour la sécurité seront anti-feu. Réservoirs de Matières Actives déchargées a. Version à récupération de matières actives déchargées - Les accumulateurs sont munis de deux autres réservoirs de matières actives déchargées: - un réservoir de matière active positive déchargée - un réservoir de matière active négative déchargée Ces deux réservoirs complémentaires ont les mêmes caractéristiques que les précédents décrits ci-dessus. Au fur et à mesure du fonctionnement de l'accumulateur, générateur, les matières migrent des réservoirs chargés vers les réservoirs déchargés. Les réservoirs de matières chargées se vident donc, la limite de fonctionnement de l'accumulateur, générateur est donc celle de ces réservoirs de matières actives chargées. b. Version à non récupération de matières actives déchargées - Ce type ne possède pas de réservoirs de récupération de matières actives déchargées: Les matières actives déchargées sont rejetées respectivement dans les réservoirs de matières actives chargées (22,26). L'énergie par unité de masse se réduit donc dans les réservoirs de matières actives chargées au fur et à mesure du fonctionnement; ceci est contrebalancé par une masse constante de matières actives tout au long du fonctionnement du générateur. Dans cette version la vitesse d'écoulement des matières actives peut être fixe ou variable selon l'utilisation des pompes (24,28) Pompes (24,28) principalement volumétriques, adéquates, elles assurent la circulation des matières actives positives et négatives. Réacteur Chimique (10): il est commun à toutes les versions d'Accumulateurs à Réservoirs de Matières Actives. Deux espaces clos (12,16) communiquent entre eux par une surface perméable aux ions et cations (20) - salle anodique (-) (16) - salle cathodique (+) (12) Ces salles sont réalisées à l'aide de matières résistant à l'électrolyte approprié et aux matières actives employées. La surface perméable aux ions et cations (20), commune aux deux espaces clos (12,16) du réacteur chimique (10) est aussi imperméable aux matières actives véhiculées. Ce Réacteur chimique sera en outre d'une résistance suffisante pour ne pas exploser sous l'effet de la pression des matières actives délivrées par les pompes. Les Electrodes (14,18) sont baignées: - l'anodique (18) par la matière active négative - la cathodique (14) par la matière active positive Ces éléctrodes (14,18) traversent les parois isolantes du Réacteur Chimique (10) de façon électriquement conductrice et de façon étanche à l'électrolyte et aux matières actives Ces électrodes peuvent être fixes ou mobiles et prendre la forme de courroies ou de fils animés d'une vitesse de défilement devant la surface perméable aux ions et cations (20) ceci afin de provoquer des réactions chimiques plus vives et rapides, de favoriser l'échange entre matières actives n'ayant pas la même charge massique unitaire et favoriser la dispersion thermique engendrée par les réactions chimiques ioniques. Ces électrodes peuvent ou non participer aux réactions chimiques. L'ensemble constitué par la salle anodique (16) et la salle cathodique (12), les électrodes cathodiques (14) et électrodes anodiques (18), de l'élément de surface aux ions et cations (20), constituent le réacteur chiT mique (10) de l'Accumulateur à Réservoirs de Matières Actives. Les électrovannes (25,29) : isolantes, résistantes aux agents chimiques, sont disposées à l'entrée et/ou à la sortie de chaque salle du réacteur chimique (10). Elles assurent par un micro-ordinateur (34) séquentiellement l'entrée et la sortie des matières actives dans les salles anodiques (16) et cathodiques (12). Cette disposition est nécessaire lorsque l'on a des couplages de générateurs du type ci-dessus, en série ou en parallèle. - couplage série pour additionner les tensions d'éléments d'accumulateurs à réservoirs de matières actives élémentaires. - couplage parallèle pour additionner les intensités d'accumulateurs à réservoirs de matières actives élémentaires. En éléments connexes nous trouvons le micro-ordinateur (34) qui gère en temps réel les différents paramètres de l'accumulateur à réservoirs de matières actives ainsi que des paramètres qui lui sont extérieurs dans le cadre d'interface liaison machines. Des dégazeurs, pour les gaz dissous, isolés électriquement; Des membranes poreuses aux gaz mais non poreuses aux matières actives; des bruleurs catalytiques, isolants, les produits de catalyse de ces bruleurs sont contenus dans des récipients en grillage métallique trés fin; Des électrodes de mesure rendent l'état de charge des matières actives; Des capteurs de pression et température. Un ou plusieurs réservoirs d'eau distillée (37) fixes ou interchangeables et modulables, maintiennent la concentration de l'électrolyte dans les matières actives par l'admission d'eau à l'entrée des pompes (24,28) par l'intermédiaire des électrovannes (17,21). Des matières actives véhiculables qui peuvent se présenter sous la forme liquide, gazeuse, pateuse, sous la forme solide, poudre grains, lamelles ... sous la forme flexible lanières courroies, fils ... Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'application industrielle, domestique, de loisir: - l'accumulation de l'énergie en général - la production d'énergie électrique accumulée dans l'accu mulateur à réservoirs de matières actives - le transport de l'énergie - la régulation énergétique - la captation des énergies REVENDICATIONS 1. Générateur et accumulateur de tension électrique continue comportant un premier (12) et un second (16) compartiments, formant le bi-espace, réacteur chimique, séparés par une surface (20) perméable aux ions, imperméable à des matières actives et contenant chacun des matières actives et des électrodes (14,18) respectivement reliées entre elles et connectées aux bornes conductrices extérieures (15,19), la matière active du premier compartiment étant du premier type et la matière active du second compartiment étant d'un second type de telle sorte qu'une tension électrique soit créée entre les bornes (15,19) desdits compartiments par le transfert ionique s'effectuant dans les matières actives et à travers ladite surface (20) entre les électrodes (14) dudit premier compartiment et les électrodes (18) dudit second compartiment; Ledit générateur/accumulateur étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier (22) et un second (26) réservoirs, fixes ou modulables, contenant respectivement la matière active dudit premier type et la matière active dudit second type citées ci-dessus, lesdits réservoirs étant reliés respectivement auxdits premier et second compartiments (12,16) de façon à renouveler lesdites matières actives ayant perdues de leur potentiel énergétique dans lesdits compartiments suite à la consommation d'énergie électrique aux bornes (+) (15) et (-) (19) du générateur. 2. Générateur/accumulateur selon la révendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de contrôle (34) telle qu'un micro-processeur qui commande le transfert des matières actives contenues dans lesdits premier (22) et second (26) réservoirs respectivement vers lesdits premier (12) et second (16) compartiments lorsque l'on consomme de l'énergie entre lesdites bornes (15,19). 3. Générateur/accumulateur selon les révendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une première et une seconde pompe (24,28) dont la mise en marche, éventuellement les vitesses, sont commandées par ladite unité de contrôle (34) pour effectuer le transfert des matières actives desdits premier (22) et second (26) réservoirs vers respectivement lesdits premier (12) et second (16) compartiments. 4. Générateur/accumulateur selon les révendications 1,2,3, caractérisé en ce que ladite unité de contrôle (34) commande le transfert des matières actives desdits réservoirs (22,26) vers lesdits compartiments (12,16) selon des informations préétablies. 5. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (37) ou plusieurs, fixes ou interchangeables ou modulables, contenant de l'eau distillée destinée au maintien de la densité de l'électrolyte contenu dans les matières actives; cette adjonction se réalisant par l'intermédiaire des électrovannes (17,21) commandées par l'unité de contrôle (34) 6. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les matières actives ayant perdu de leur potentialité énergétique se trouvant dans lesdits compartiments (12,16) sont renvoyées grâce aux pompes (24,28) et aux électrovannes (25,29) pour y être renouvelées. 7. Générateur/accumulateur selon l'une des révendications précédentes caractérisé en ce que les réservoirs (22,26) sont fixes ou amovibles de manière à pouvoir être remplis ou remplacés aprés usage. 8. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les matières actives peuvent être stockables dans des réservoirs et se présenter sous la forme solide, liquide, gazeuse ou pateuse, mobiles, libres sur et/ou dans les électrodes. 9. Générateur/accumulateur selon les révendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce que les électrodes peuvent ou non participer aux réactions chimiques lesdites électrodes pouvant se présenter sous différentes formes. 10. Générateur/accumulateur selon les révendications 1,2,6, caractérisé en ce que la membrane (20) séparant les deux salles (12,16) est perméable aux ions et cations mais imperméable aux matières actives.