Brevet FR2852530A1 — publié le 20040924

La présente invention concerne un dispositif autonome et portable générateur de gaz à partir de réactifs solides. Ces réactifs ont la propriété de réaliser un stockage moléculaire dudit gaz sans pression au sein de cette matière 5 solide. Cette propriété permet de diminuer le volume d'un facteur pouvant atteindre 1400 par rapport à ce même gaz aux conditions normales. Le dispositif maintient les produits réactifs et de réaction séparés et inertes vis à vis des matériaux constituants. Il préserve l'environnement et garde les réactifs intègres pour les conditions de fonctionnement. Il permet une utilisation du gaz produit, selon les besoins de l'utilisateur. : par exemple utilisation du gaz pur pour une application spécifique: respirateur d'oxygène, gaz inerte, moteur thermique, ou production d'électricité couplé à une pile à combustible. On utilise traditionnellement le gaz sous forme liquide ou gazeuse contenu dans des récipients avec ou sans pression ce qui constitue un danger en 15 cas d'accident, de chocs, ou d'incendie. Certains fabricants fournissent des conteneurs renforcés pour une utilisation industrielle mais ceci n'élimine pas le danger d'explosion ou la possibilité de répandre ledit gaz dans l'environnement tout en augmentant la masse totale de gaz et de récipient utilisée. (par exemple: réservoir de 40 tonnes 20 pour contenir 500 kg d'H2 à 200 bars) Ces désavantages sont tels que l'utilisation de gaz combustibles, stockés en tant que tel, ou liquide, dans des applications mobiles ou portables ou résidentielles, est freinée, voire inexistante, ou même appelée à disparition, du fait des risques encourus. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients, Il comporte 12 caractéristiques qui y contribuent. Selon une première caractéristique, il comporte des pots recevant des cartouches de réactifs solides ou fluides inertes, non explosifs et incombustibles. 30 Ces réactifs sont conditionnés de manière optimale, par ce terme, on entend un conditionnement minimisant la masse (ou le volume) de produit réactifs utilisés par gramme (litre) de gaz produit du fait de l'utilisation de réactifs les plus avantageux pour l'application considérée: par exemple, les plus légers ( ou les moins volumineux), afin d'obtenir un rapport masse réactif/produit de réaction 35 minimal ( ou volume réactif/produit de réaction minimal). Ces mêmes réactifs sont conditionnés dans des confinements séparés, de manière à les rendre inerte vis à vis de l'ambiance soit dans un emballage ou par insertion dans des gélules individuelles les protégeant de tout contact avec le milieu ambiant. Par dilution progressive et contrôlée par les caractéristiques physiques du fluide réactif ( pression, température), les gélules assurent également un retard contrôlable au démarrage de la réaction. La masse de produit réactif de chaque cartouche (et donc le volume de gaz produit, ainsi que la cinétique de réaction) dépend du nombre et de la taille 45 des gélules. Selon une seconde caractéristique, par effet gravitaire, au moyen d'une pompe, par un piston propulseur ou par l'ouverture d'un réservoir de gaz inerte sous pression, l'utilisateur déclenche l'injection du réactif fluide. Selon une troisième caractéristique, le réactif fluide est dirigé par une série d'électrovannes et de circuits hydrauliques, vers le pot et la cartouche de réactif sélectionnés. Selon une quatrième caractéristique, le temps d'injection est dimensionné 5 pour que la quantité QI, de liquide réactif injecté (en kg), égale au produit du débit massique de la pompe ( en kg/s) par la durée de l'écoulement (en s) provoque une réaction chimique avec une quantité Q2 (en kg) de réactif solide, selon le rapport stoechiométrique propre à la réaction désirée. Selon une cinquième caractéristique, la réaction déclenchée donne lieu à 10 la production de produits de réaction à partir de X à Y secondes selon le conditionnement et les températures Tl et T2 des produits réactifs. Selon une sixième caractéristique, la réaction chimique dure jusqu'à l'obtention de Qi + Q2 kg de produits de réaction au bout d'une durée de U à V secondes après le démarrage de la réaction selon la granulométrie comprise 15 entre Gl et G2 du produit réactif solide. Grâce à ces deux dernières caractéristiques, on peut moduler le délai de démarrage de la production DP, du gaz de réaction ( de X à Y s) ainsi que son taux de production QP, en Kg/s, de la valeur QPminimum=RG( Ql+Q2)N à la valeur Qpmaximum=RG(Ql+Q2)/U, o RG est le rendement (de 0 à 1) de 20 production massique de gaz produit par rapport à la masse totale de produits réactifs. Selon une septième caractéristique, l'injection du réactif liquide pourra être réitérée ultérieurement plusieurs fois par bouffées successives jusqu'à la consommation totale de la masse du réactif solide présente dans la cartouche du 25 pot. Selon une huitième caractéristique, le dispositif comporte N pots distincts disposés autour d'un barillet, comportant chacun une cartouche de réactif indépendante et un dispositif de commande permettant de déclencher jusqu'à N réactions simultanées et de disposer d'un débit de production de gaz égal à la 30 somme des débits individuels. Selon une neuvième caractéristique, le dispositif est rechargeable par cassette de N cartouches ou par cartouche unitaire dans un délais court par ouverture rapide du barillet. Ceci permet de connaître à tout moment la réserve de réactif disponible et 35 de refaire le plein complet ou partiel du dispositif en réactifs en quelques secondes. Selon une dixième caractéristique, le dispositif comporte un réservoir tampon, alimenté de manière indépendante par les produits de réaction de chacun des N pots via N clapets antiretour, pouvant contenir un petit volume W 40 m3 de gaz produit de réaction à une pression variable entre 1 et P bars, la capacité de ce réservoir permet donc de stocker de W m3 à P X W m3 du gaz supposé suivre la loi des gaz parfaits. Selon une onzième caractéristique, le réservoir comporte 2 manomètres, l'un de gamme maximale de pression ( 0 à 300 bars), l'autre de pression de 45 service réglable avec un détendeur incorporé, une soupape de sûreté tarée selon la pression de calcul du réservoir et enfin un robinet de service. Selon une douzième caractéristique, le dispositif permet de régénérer à partir d'une énergie produite par l'utilisation, une partie des produits de réaction obtenus en solution aqueuse et/ou produire directement par électrolyse un - 3 - complément de gaz produit de réaction.(ex: récupération de la chaleur de réaction ou de l'énergie de freinage d'un mobile) Selon des modes particuliers de réalisation Le dispositif peut fournir de l'hydrogène gazeux à partir d'un réactif solide à base d'hydrure rendu inerte et d'un réactif fluide séparé du précédent par 3 barrières: 1) confinements différents et séparés étanches l'un par rapport à l'autre, 2) dispositif moteur et clapet actif pour diriger et mélanger les 2 réactifs 3) gainage du réactif solide permettant une réaction retardée selon un délais variable prédéterminé par les caractéristiques du fluide sur le réactif solide. Un prototype existe constitué d'un barillet comportant 8 pots et 8 cartouches conteneur de réactif solide, d'un réservoir de réactif fluide et d'un réservoir tampon de gaz généré. Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 présente le schéma fonctionnel de l'invention La figure 2 présente une coupe de la vue de face et la vue de dessous d'un exemple de réalisation de l'invention En référence à ces dessins, le dispositif comporte un réservoir de fluide réactif (1), une pompe (2), un circuit de distribution du fluide réactif (3), un barillet amovible constitué de 8 pots (4), comprenant chacun une cartouche de rétention de réactif solide (5), surmontée d'un collecteur d'échappement de produit de réaction gazeux (6), connecté par un clapet anti-retour à un réservoir tampon (7). 25 REVENDICATIONS 1) Dispositif de génération de gaz tels que l'hydrogène, oxygène, à partir de réactifs solides tels que des hydrures, enfermés dans des capsules fusibles en 5 gélatine ou autres matières inaltérables à l'air et de réactifs fluides tels que de l'eau; caractérisé en ce qu'il comprend: un réservoir de fluide réactif (1), une pompe (2), un circuit de distribution du fluide réactif (3), un barillet amovible constitué de 8 pots (4), comprenant chacun une cartouche de rétention de réactif solide (5), surmontée d'un collecteur d'échappement de produit de réaction gazeux 10 (6), connecté par un clapet anti-retour à un réservoir tampon (7). 2) Dispositif selon la revendication 1 produisant lesdits gaz par injection du réactif fluide au contact des capsules, les pots de réactifs solides étant regroupés respectivement autour d'un barillet amovible 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 comportant un moyen de répartir et diriger le réactif fluide vers 1, 2,3 jusqu'à 8 pots de rétention de réactif solide simultanément, le répartiteur étant constitué d'une série d'électrovannes, actionnées par le module de contrôle commande, faisant fonction d'aiguillage. 4) Dispositif selon les revendications 2 comportant un injecteur de réactif liquide 20 dans chaque cartouche par bouffées successives jusqu'à consommation totale de la masse de réactif solide contenue dans ladite cartouche. 5) Dispositif selon la revendication 4 comportant un module de commande commandant l'ouverture de 1 à 8 électrovannes pour injecter le réactif liquide dans chacune ou dans 2 ou 3 jusqu'à 8 cartouches simultanées du barillet. Grâce à 25 cette propriété il permet de sommer les débits de gaz de chaque pot activés pour alimenter le réservoir tampon. 6) Dispositif selon la revendication 5 comportant un barillet amovible contenant 8 cartouches. pour recharger l'ensemble de 1 à 8 cartouches de réactif solide d'un coup en quelques secondes. 7) Dispositif selon la revendication 1 comportant un petit réservoir de stockage de produit de réaction gazeux disposé en accumulateur tampon, il reçoit le gaz généré de la sortie de 8 clapets anti-retour dont l'entrée est connectée à la chambre de réaction des pots de rétention en sortie de produit de réaction gazeux tel que l'hydrogène. 8) Dispositif selon la revendication 7 comprenant 2 manomètres ainsi qu'une soupape de sûreté et une vanne de service spécifiques au gaz produit, l'un de 1 à 300 bars, l'autre mesurant la pression de service dans un détendeur réglable, il permet de régler la pression de service dudit gaz selon le besoin de l'utilisateur indépendamment de la pression du réservoir, la soupape de sûreté est réglée pour 40 rester sous la pression de calcul du réservoir. 9) Dispositif selon la revendication 7 comportant un moyen pour régénérer une partie des produits de réaction aqueux ou de générer du produit de réaction, hydrogène, oxygène, par électrolyse.