Brevet FR2937707A1 — publié le 20100430

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé et un dispositif de stockage d'un milieu sous pression, à l'état gazeux notamment de l'hydrogène ou de l'hélium, sous pression, à l'état gazeux. Etat de la technique Les procédés du type défini ci-dessus ainsi que les dispositifs de stockage correspondant pour stocker un milieu gazeux sous pression sont utilisés pour assurer l'alimentation ou la fourniture de clients avec des milieux à l'état gazeux tels que par exemple de l'hydrogène ou de l'hélium. Le milieu sous pression est fourni à l'aide de bouteilles de gaz sous pression, en acier, classiques ou des bouteilles composites sous une pression usuelle de 200-300 bars et parfois également sous une pression de 350 à 700 bars. La fourniture se fait soit sous la forme de bouteilles de gaz sous pression ou de faisceaux de bouteilles ou encore sous forme de remorques à bouteilles. Les remorques GH2 utilisées depuis longtemps permettent d'atteindre sous une pression de stockage de 200 bars, une capacité de stockage et de transport d'environ 7000 Nm3. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé du type ci-dessus et un dispositif de stockage correspondant pour stocker un milieu gazeux sous pression, notamment de l'hydrogène ou de l'hélium sous pression, à l'état gazeux, permettant d'obtenir des densités de stockage plus élevées pour le milieu à stocker ou à transporter. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on stocke le milieu dans des conditions de pression supercritiques. L'invention concerne également un dispositif de stockage du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un 2 réservoir de stockage dans lequel le milieu est stocké sous des conditions de pression supercritiques. On a constaté que le stockage de milieux à l'état gazeux dans des conditions de pression supercritiques pouvait augmenter d'une manière significative la densité de stockage. Pour cela, il faut toutefois abaisser la température du milieu à stocker par comparaison à celle du stockage sous une pression usuelle. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé et du dispositif de stockage : - le milieu est stocké sous une pression comprise entre 100 et 1000 bars, de préférence entre 200 et 500 bars et à une température comprise entre 20 et 100 K et de préférence entre 30 et 80 K, - le dispositif de stockage est un dispositif de stockage mobile, notamment un camion, - le réservoir de stockage recevant le milieu à stocker dans des conditions de pression supercritiques, comporte une isolation, de préférence une isolation par le vide, et cette isolation est complétée par une enveloppe sous la forme d'un film à plusieurs couches pour réduire le rayonnement thermique, au moins un matériau formant pièce et/ou un matériau d'isolation classique tel que de la perlite, - le ou au moins l'un des réservoirs de stockage recevant le milieu à stocker dans des conditions de pression supercritiques est réalisé en un matériau résistant à la température et/ou à la pression, et de préférence un matériau à base de fibres résistant aux basses températures avec ou sans revêtement métallique, et l'enveloppe extérieure de ce réservoir est de préférence également en un matériau à base de fibres ou en un métal léger comparable, et - le dispositif de stockage comporte un moyen de réchauffage du gaz et/ou une conduite de chaleur ou encore le dispositif de stockage est associé à un préchauffeur de gaz et/ou à une conduite de chaleur s'agissant de préférence d'un dispositif de préchauffage par de l'air ou électrique, servant à établir la pression dans le ou les réservoirs. 3 Si l'on stocke de l'hydrogène à l'état gazeux par exemple à une température de 20°C et sous une pression de 200 bars, la capacité de stockage ne représente qu'un cinquième de la capacité ou densité de stockage dans des conditions de pression supercritiques de 200 bars et à une température de 40 K. Dans le cas de l'hydrogène, la densité de stockage que l'on peut atteindre dans des conditions de pression supercritiques, dépasse même la densité de stockage de l'hydrogène liquide sous une pression de 1 à 2 bars. Dans de nombreuses applications, la pression de stockage selon le procédé de l'invention est avantageuse pour la fourniture d'hydrogène liquide car cette pression peut être maintenue à un niveau constant lors du prélèvement de l'hydrogène à l'état gazeux grâce à la fourniture de chaleur venant de l'environnement ou en chauffant, par exemple en fournissant de l'énergie électrique jusqu'à atteindre l'équilibre de température entre l'hydrogène stocké et l'environnement. A titre d'exemple, l'alimentation directe d'un véhicule avec de l'hydrogène à l'état gazeux se fait à partir d'une remorque GH2. Pour de l'hélium à l'état gazeux stocké sous une température de 20°C et une pression de 200 bars, la densité de stockage ne représente qu'un quart de celle que l'on peut atteindre dans des conditions de pression supercritiques de 200 bars et à une température de 40 K. Egalement, pour de nombreuses applications industrielles, on utilise des réservoirs dans lesquels on peut stocker sous pression dans une plage comprise entre 40 et 50 bars ; de tels réservoirs ont, de manière caractéristique, un volume géométrique compris entre 25 et 100 m3 ; ces réservoirs peuvent être remplis selon le procédé de l'invention avec une pression de sortie constante entre deux opérations de remplissage successives. Cela ne permet que des temps d'utilisation relativement courts. L'inconvénient du procédé ou du dispositif de stockage selon l'invention pour un milieu gazeux sous pression, est que le réservoir utilisé pour le stockage doit comporter une isolation. Vis-à-vis du stockage sous pression, usuel, cela se traduit par un poids plus élevé du réservoir nécessaire au stockage ou au transport du milieu 4 comprimé. Une qualité d'isolation telle que celle que l'on peut réaliser actuellement pour le stockage de l'hydrogène liquide, n'apparaît toutefois pas nécessaire car la montée en pression, inévitable, liée à l'isolation "plus mauvaise", est un objectif souhaité.5 REVENDICATIONS1 °) Procédé de stockage d'un milieu sous pression, à l'état gazeux notamment hydrogène ou hélium, sous pression, à l'état gazeux, caractérisé en ce qu' on stocke le milieu dans des conditions de pression supercritiques. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on stocke le milieu sous une pression de 100-1000 bars, de préférence 200-500 bars à une température de 20-100 K, de préférence 30-80 K. 3°) Dispositif de stockage d'un milieu sous pression, à l'état gazeux notamment d'hydrogène ou d'hélium sous pression, à l'état gazeux, caractérisé en ce que le dispositif de stockage comporte au moins un réservoir de stockage dans lequel le milieu est stocké sous des conditions de pression supercritiques. 4°) Dispositif de stockage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de stockage comporte au moins un réservoir dans lequel le milieu est stocké sous une pression comprise entre 100 et 1000 bars, de préférence entre 200 et 500 bars et à une température comprise entre 20 et 100 K et de préférence entre 30 et 80 K. 5°) Dispositif de stockage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu' il est constitué par un dispositif de stockage mobile, notamment un camion. 6°) Dispositif de stockage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réservoir de stockage dans lequel le milieu à stocker est stocké sous des conditions de pression supercritiques, comporte une isolation de préférence une isolation par le vide, l'isolation ayant en plus une 15 6 enveloppe formée d'un film à plusieurs nappes pour réduire le rayonnement thermique, au moins un matériau formant piège et/ ou une matière d'isolation classique telle que par exemple de la perlite. 7°) Dispositif de stockage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou les réservoirs dans lequel est stocké le milieu sous des conditions de pression supercritiques, est réalisé en un matériau résistant à la température et/ou à la pression. 8°) Dispositif de stockage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif de préchauffage de gaz et/ou une conduite de chaleur ou un dispositif de chauffage de gaz. 20