Brevet FR2906861A1 — publié le 20080411

La présente invention concerne une canalisation multicouche utilisable pour le transport de carburant ou de combustible et plus particulièrement de l'hydrogène alimentant une pile à combustible. L'invention a égale-ment pour objet un ensemble de production d'électricité par pile à combustible comportant une telle canalisation. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Pour le transport de l'hydrogène vers la pile à combustible, on a pensé à utiliser les mêmes canalisa- tions que celles utilisées pour le transport des carburants hydrocarbonés. Toutefois, les molécules d'hydrogène sous la forme plus précisément de dihydrogène (H2), notamment du fait de leur petite taille, se diffusent au travers des parois des canalisations de manière plus im- portante que les molécules hydrocarbonées. Les canalisations connues dont les performances s'accommodent le mieux avec le transport d'hydrogène sont les canalisations réalisées en métal ou en caoutchouc. Or, les tubes métalliques sont la plupart du temps sensibles à la cor- rosion et présentent une mauvaise résistance au vieillissement. Les canalisations en caoutchouc sont très perméables au gaz et des particules de matière issues de la canalisation peuvent se mélanger avec le fluide transporté et venir détériorer les membranes présentes dans la pile à combustible. Ces deux types de canalisations sont en outre peu flexibles, relativement encombrantes et onéreuses. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant le transport d'hydrogène en limitant ou éliminant les inconvénients ci-dessus énoncés. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une canalisation comportant, de l'intérieur vers l'extérieur, une couche en polymère fluoré, une couche intermé- 2906861 2 diaire en copolymère d'éthylène vinyl alcool, et une couche externe en polyphtalamide. Chaque couche constitue une couche barrière empêchant la migration des molécules de dihydrogène vers 5 *l'extérieur. La couche en éthylène vinyl alcool constitue une barrière aux molécules de dioxygène et à d'autres molécules telles que le dioxyde de carbone ou les oxydes d'azote qui pourraient se trouver mélangées au dihydrogène (sans pour autant être combinées à celui-ci). Le polyphtalamide est un matériau ayant une bonne résistance aux hydrocarbures et aux agressions extérieures, et pré-sente de bonnes propriétés mécaniques notamment aux chocs et à la traction. La canalisation présente en outre une bonne tenue à la température permettant son utilisation 15 dans une plage de température relativement large, de l'ordre de -40 C à 130 C. Selon des caractéristiques avantageuses, le polymère fluoré est en éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) ou un éthylène fluoroéthylène perfluorure (EFEP). 20 L'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) et l'éthylène fluoroéthylène perfluorure (EFEP) présentent des propriétés proches et constituent notamment des matériaux barrière aux hydrocarbures, aux alcools, aux gaz (dihydrogène, dioxygène, oxyde d'azote, dioxyde de carbone, 25 dioxyde de souffre, ces trois dernières molécules constituant des résidus de l'extraction du dihydrogène en phase gazeuse). Ces deux matériaux ont également une bonne résistance à la dégradation chimique et à la reprise d'humidité. 30 Avantageusement, la couche en polymère fluoré est la couche la plus intérieure de la canalisation. La canalisation a alors une structure relative-ment simple présentant de bonnes performances. Avantageusement encore, la canalisation comprend 35 une couche interne en polyamide et/ou une couche en poly-2906861 3 amide s'étendant entre la couche en copolymère d'éthylène vinyl alcool et la couche externe. L'utilisation de polyamides permet de renforcer l'imperméabilité de la canalisation aux dihydrogènes et 5 aux autres gaz. Ils se dégradent en outre faiblement au contact du fluide, ce qui diminue le risque d'une contamination du fluide véhiculé par des particules de polyamide. Le polyamide présente enfin des propriétés mécaniques et chimiques assurant une bonne tenue de la canali- 10 sation aux agressions externes. Le polyamide présente également l'avantage d'être peu coûteux. L'invention a également pour objet un ensemble de production d'électricité comportant une pile à combustible associée à une canalisation conforme à l'invention. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 20 Il sera fait référence à la figure unique annexée, représentant schématiquement un ensemble de production d'électricité conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure, l'ensemble de produc- 25 tion d'électricité comprend une pile à combustible 1 reliée à une unité de distribution d'hydrogène 2 par une canalisation 3. La pile à combustible a une structure connue en elle-même, qui n'est pas détaillée ici. L'unité de distribution d'hydrogène 2 peut être un réservoir 30 d'hydrogène ou un dispositif de production d'hydrogène. L'ensemble de production d'électricité est par exemple destiné à être embarqué sur un véhicule automobile pour alimenter un ou plusieurs moteurs électriques. Deux modes de réalisation de la canalisation 3 35 sont ci-après décrits avec des variantes. 2906861 4 La canalisation conforme au premier mode de réalisation comprend une couche interne en polymère fluoré, une couche intermédiaire en éthylène vinyl alcool (EVOH), et une couche externe en polyphtalamide ou polyphtalate 5 • (PPA) . Le polymère fluoré peut être l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) ou l'éthylène fluoroéthylène perfluorure (EFEP). La canalisation est réalisée par extrusion. Les 10 matériaux utilisés présentent de bonnes propriétés d'adhésion mutuelle. Toutefois, lorsque ces propriétés d'adhésion sont insuffisantes au regard des conditions d'utilisation de la canalisation, il est possible d'ajouter une couche de liaison entre la couche interne et la cou- 15 che intermédiaire et/ou entre la couche intermédiaire et la couche externe. La canalisation conforme au deuxième mode de réalisation comprend une couche interne en polyamide, une première couche intermédiaire en polymère fluoré, une 20 deuxième couche intermédiaire en éthylène vinyl alcool (EVOH), une troisième couche intermédiaire en polyamide et une couche externe en polyphtalamide ou polyphtalate (PPA) . La première couche intermédiaire peut être réali- 25 sée en éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE) ou en éthylène fluoroéthylène perfluorure (EFEP). La canalisation est réalisée par extrusion et les matériaux utilisés présentent des propriétés d'adhésion mutuelle. Toutefois, si ces propriétés d'adhésion étaient 30 insuffisantes au regard des conditions d'utilisation de la canalisation, il est possible de rajouter une couche de liant entre la première couche intermédiaire et la deuxième couche intermédiaire. Le polyamide présente en revanche d'excellentes propriétés d'adhésion avec le po- 35 lymère fluoré, l'éthylène vinyl alcool et le polyphtala- 2906861 5 mide de sorte qu'une couche de liant est facultative entre la couche interne et la première couche intermédiaire, entre la deuxième couche intermédiaire et la troisième couche intermédiaire et entre la troisième cou- 5 •che intermédiaire et la couche externe. En variante, la canalisation peut comporter une seule couche de polyamide soit en couche interne soit en troisième couche intermédiaire. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au 10 mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. Par exemple, la pile à combustible peut être associée à plus d'une canalisation conforme à l'invention. 15 La canalisation de l'invention peut comporter des couches en plus de celles décrites et d'autres polymères fluorés sont envisageables. La canalisation de l'invention peut être utilisée pour transporter d'autres combustibles que l'hydrogène et 20 des carburants. REVENDICATIONS 1. Canalisation comportant, de l'intérieur vers l'extérieur, une couche en polymère fluoré, une couche 'intermédiaire en copolymère d'éthylène vinyl alcool, et une couche externe en polyphtalamide. 2. Canalisation selon la revendication 1, dans laquelle le polymère fluoré est en éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE). 3. Canalisation selon la revendication 1, dans laquelle le polymère fluoré est un éthylène fluoroéthylène perfluorure (EFEP). 4. Canalisation selon la revendication 1, dans laquelle la couche en polymère fluoré est la couche la plus intérieure de la canalisation. 5. Canalisation selon la revendication 1, comprenant une couche interne en polyamide. 6. Canalisation selon la revendication 5, selon laquelle la couche en polymère fluoré est en contact avec la couche interne et la couche intermédiaire. 7. Canalisation selon la revendication 5, comprenant une couche en polyamide s'étendant entre la couche en copolymère d'éthylène vinyl alcool et la couche ex-terne. 8. Ensemble de production d'électricité comprenant une pile à combustible (1) reliée à une unité de distribution d'hydrogène (2) par une canalisation (3) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.