Brevet FR3015455A1 — publié le 20150626

Système modulaire de stockage d'ammoniac Domaine de l'invention L'invention concerne d'une façon générale le stockage de gaz dans des solides. Etat de l'art Le stockage de gaz dans des solides permet généralement de stocker un gaz à des pressions de stockage inférieures à celles rencontrées dans le cas d'un stockage purement gazeux. Des applications de ce type de stockage sont diverses et concernent par exemple l'utilisation d'hydrogène dans une pile à combustible destinée à la production d'électricité, ou l'utilisation d'ammoniac dans des applications de réduction des oxydes d'azote NOx par réduction catalytique sélective (SCR), notamment pour la réduction des émissions de polluants par les moteurs à combustion interne, en particulier les moteurs diesel. La demanderesse a ainsi proposé des structures de stockage (ou cartouches) destinées à être embarquées dans des véhicules automobiles, et aptes à libérer un flux d'ammoniac en fonction du régime du moteur du véhicule, de façon à mélanger l'ammoniac avec les gaz d'échappement du moteur et procéder à une réaction SCR. Plus précisément, la demanderesse a proposé des cartouches dans lesquelles le matériau de stockage d'ammoniac, comprenant un sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac, est sous forme de galettes cohérentes (c'est-à-dire que ce sel est sous forme non meuble). Les galettes sont séparées par des segments d'un matériau 30 conducteur de chaleur tel que du graphite. Les couches de sel et de graphite sont alternées pour former un empilement de couches cohérentes (voire solides), disposé à l'intérieur de la cartouche. Un problème qui se pose dans la perspective de l'équipement de différents véhicules tient au fait que les formes et dimensions des 5 cartouches embarquées dans différents types de véhicules sont susceptibles de varier de manière importante. En effet ces formes et dimensions seront conditionnées au cas par cas par des considérations telles que les dimensions souhaitées pour la cartouche, les contraintes d'aménagement dans le véhicule, et le fait que 10 les cartouches doivent résister à des pressions internes de plusieurs bars. Une solution serait alors de fabriquer les couches de sel et de graphite « sur mesure », pour ajuster leurs formes et dimensions à celles de l'intérieur de la cartouche qui doit les recevoir. Mais ceci nécessiterait un effort de conception pour chaque type de 15 véhicule. Et d'un point de vue opérationnel, la multiplication des formes et dimensions de couches entraînera une logistique complexe. Résumé de l'invention 20 L'invention vise à s'affranchir de ces contraintes. Afin d'atteindre ce but l'invention propose un module de construction d'une structure de stockage d'ammoniac, ladite structure comprenant au moins une couche de sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac, ledit module comprenant des moyens de fixation pour être 25 fixé à au moins un autre module.. Il n'y a ainsi besoin que d'un seul type d'élément ou un faible nombre de types d'éléments différents de formes standardisée pour réaliser des couches et des structures de stockage de formes et de dimensions très variables. 30 Cette standardisation permet en particulier des économies d'échelle et une simplicité de mise en oeuvre des procédés associés. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - le module comprend une partie en sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac, - la structure comprend une alternance de couches de sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac et de couches de matériau conducteur de chaleur, - le module comprend une partie en ledit matériau conducteur de chaleur, - les moyens de fixation comprennent au moins un élément formant saillie à partir d'une première surface du module et étant apte à percer une surface de l'autre module, - l'au moins un élément formant saillie est formé par au moins une tige fixée par insertion à travers la première surface du module, - un socle présentant l'au moins une tige, - les moyens de fixation comprennent une partie d'une première surface du module, dont la forme est complémentaire d'une partie d'une deuxième surface du module. L'invention concerne également un assemblage d'au moins un module tel que décrit précédemment et d'au moins un autre module tel que décrit précédemment, l'au moins un mode et l'au moins un autre module modules étant assemblés par les moyens de fixation d'au moins un des modules. L'invention concerne également une structure de stockage d'ammoniac comprenant au moins une couche de sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac, comprenant un assemblage tel que décrit précédemment. L'invention concerne également un système de stockage de gaz par absorption ou adsorption, comprenant une enceinte dans laquelle est disposée une structure de stockage tel que décrite précédemment. L'invention concerne également un système de réduction catalytique sélective pour gaz d'échappement de moteur à combustion interne, comprenant un système de stockage tel que décrit précédemment et un module d'injection de l'ammoniac dans les gaz d'échappement. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'une structure telle que décrite précédemment, comprenant l'assemblage d'un module tel que décrit précédemment, par les moyens de fixation de ce module, avec un autre module tel que décrit précédemment. Brève description des figures D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront lors de la description ci-après de modes de réalisation. Aux dessins annexés : - la figure 1 représente un module de construction selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente un module de construction selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente des modules de construction selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 4a et 4b représentent des vue en perspective de deux faces opposées du module de la figure 2, - la figure 5 représente des modules de construction selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 représente un module de construction selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 représente un système de stockage de gaz selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 8 représente un système de réduction catalytique sélective selon un mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention Module de construction En référence aux figures, il est décrit un module 10 de construction d'une structure 100 de stockage d'ammoniac. La structure 100 comprend au moins une couche de sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac Le module 10 comprend des moyens de fixation pour être fixé à au moins un autre module. Il est ainsi possible d'assembler aisément de tels modules pour réaliser la structure de stockage. Il n'y a ainsi besoin que d'un seul type d'élément ou un faible nombre de types d'éléments différents de formes standardisée pour réaliser des couches et des structures de stockage de formes et de dimensions très variables. Cette standardisation permet en particulier des économies d'échelles et une simplicité de mise en oeuvre des procédés associés. De plus, il est ainsi possible de réaliser des structures de stockages aisément et de les disposer sans difficulté dans l'enceinte, les moyens de 20 fixation assurant le maintien des modules formant la structure de stockage. En outre, il est ainsi possible de réaliser une structure dont les modules sont solidaires les uns des autres, ce qui permet une grande robustesse de la structure, et ce qui permet en particulier de transporter la 25 structure sans risque hors d'une enceinte. Il est possible de réaliser un module comprenant des moyens de fixation sur une pluralité de faces de sorte à permettre un assemblage selon plusieurs directions, par exemple un assemblage vertical et un assemblage horizontal. 30 En référence à la figure 1, les moyens de fixation comprennent par exemple une partie 11 d'une première surface 12 du module 10, dont la forme est complémentaire d'une partie 13 d'une deuxième surface 14 du module 10. Cette partie 11 de la première surface 12 est par exemple en saillie, la partie 13 de la deuxième surface formant alors une zone creuse adaptée pour venir recevoir la saillie de sorte à maintenir deux modules en contact. La saillie peut présenter des dimensions légèrement plus importantes que la zone creuse de sorte à permettre un emmanchement à force. Le module 10 peut comprendre une partie en sel 15 apte à 10 adsorber ou absorber l'ammoniac. Alternativement ou en complément, le module 10 peut comprendre une partie en ledit matériau conducteur de chaleur 16. Comme illustré sur la figure 1, le module peut être constitué de sel 15. Alternativement, le module 10 peut être constitué du matériau 15 thermiquement conducteur 16. En référence à la figure 2, il est ainsi possible d'assembler un module 30 constitué du matériau thermiquement conducteur entre deux modules 20 et 40 constitués chacun de sel 15. Il est ainsi possible d'obtenir aisément une structure comprenant 20 une alternance de couches. En référence aux figures 3, 4a et 4b, le module 10 peut comprendre une partie en sel 15 apte à adsorber ou absorber l'ammoniac et une partie en ledit matériau conducteur de chaleur 16. Un tel module 10 permet de réaliser aisément une structure double 25 couche présentant une alternance de couches de sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac et de couches de matériau conducteur de chaleur. La partie en sel 15 apte à adsorber ou absorber l'ammoniac et la partie en ledit matériau conducteur de chaleur 16 sont par exemple superposées l'une à l'autre dans le module 10. La première surface est par exemple une surface de la partie en sel 15 et la deuxième surface est par exemple une surface de la partie en ledit matériau conducteur de chaleur 16. Ainsi, la partie 11 de la première surface 12 du module 10 est par exemple formée au niveau de la partie en sel 15, et la partie 13 de la deuxième surface 14 du module 10 est par exemple formée au niveau de la partie en ledit matériau conducteur 16, de sorte que lors d'un assemblage, la partie en sel 15 se retrouve fixée à une partie en ledit matériau conducteur de chaleur 16 d'un autre module. Le module 10 peut présenter différents types de formes générales permettant un assemblage. Le module 10 peut présenter une forme générale cylindrique de révolution de sorte à permettre un empilement aisé. Alternativement, le module 10 peut présenter une forme général de cylindre à base polygonale, par exemple à base polygonale régulière, de sorte à pouvoir être assemblé à d'autres modules de même forme latéralement afin de former un damier. Il est ainsi possible de choisir une forme de module adaptée pour réaliser par assemblage des structures de différentes formes et de différentes organisations de couches. En référence à la figure 5, les moyens de fixation peuvent comprendre au moins un élément formant saillie 51 à partir d'une première surface 52 du module 50. Les moyens de fixation peuvent par exemple comprendre une pluralité de tels éléments formant saillie 51. L'au moins un élément formant saillie 51 est par exemple apte à percer une deuxième surface 53 de l'au moins un autre module 60 de sorte à fixer les deux modules l'un à l'autre. Il est ainsi possible de ne prévoir des moyens de fixation que sur une surface du module 50 et pas sur la surface complémentaire de l'autre module 60, cette dernière étant par la suite percée. Il est ainsi possible de réaliser des économies d'échelles. De plus, une telle fixation entre modules permet d'assurer le maintien de l'assemblage, en particulier lorsque la surface percée est réalisée en sel, qui se prête à cette fixation par perçage. L'au moins un élément formant saillie 51 est par exemple formé par au moins une tige fixée par insertion à travers la première surface 52 du module. Ainsi le module peut être aisément réalisé en fixant les tiges à un bloc en au moins un matériau constitutif de la structure à réaliser, de sorte à former le module. La première surface 52 est par exemple une surface d'une partie en sel et/ou en ledit matériau conducteur de chaleur du module 50. Ainsi le module peut être aisément réalisé en fixant les tiges à un bloc comprenant ou constitué du sel ou dudit matériau conducteur de chaleur, par exemple à une partie en sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac ou à une partie en ledit matériau conducteur de chaleur. Il est aisé de réaliser un module 20 comprenant de tels éléments formant saillie sur plusieurs surfaces du module 20. En particulier, il est ainsi possible de réaliser aisément un module 20 permettant un assemblage selon plusieurs directions, par exemple un 20 assemblage vertical entre le module 50 et un module 70 et un assemblage horizontal entre le module 50 et un module 60. La ou les tiges comprennent typiquement une portion formant saille à l'extérieur du module, et un portion insérée par perçage à l'intérieur d'un bloc en au moins un matériau constitutif de la structure à assembler. 25 Préférentiellement, la ou les tiges s'étendent entre une extrémité disposée à l'extérieur du module et une extrémité disposée à l'intérieur d'un bloc en au moins un matériau constitutif de la structure à assembler. En référence à la figure 6, le module 10 peut comprendre un socle 60 présentant l'au moins une tige, par exemple plusieurs tiges, s'étendant 30 à partir du socle. Ce socle 60 forme par exemple une base à partir de laquelle un bloc 61 constitué ou comprenant une partie en sel ou en ledit matériau conducteur de chaleur peut être percé par la tige, préférentiellement de part en part, de sorte à former un module, les parties des tige ayant percé le bloc et dépassant à l'extérieur du bloc en formant saillie formant les moyens de fixation du module à un autre module. Plusieurs blocs peuvent ainsi être transpercés par les tiges. Il est ainsi possible de former une structure aisée à insérer dans une enceinte, et adaptée à la forme de l'enceinte. Il est ainsi possible de modulariser l'intégration de la structure de stockage dans une enceinte par le socle, au lieu de devoir l'insérer à la main. Il est également ainsi possible de fonctionnaliser la structure ainsi obtenu par exemple en utilisant au moins une tige apte à former un canal avec des résistances pour modifier la température de la structure, ou apte à former connecteur qui vienne s'embrocher dans connecteur de fond de l'enceinte, ou encore apte à former un tube permettant la circulation de l'ammoniac entre la structure et l'extérieur de l'enceinte une fois le système de stockage monté. Le socle 60 peut former un couvercle de l'enceinte dans laquelle la structure ainsi formée est apte à être placée. Structure de stockage d'ammoniac En référence à la figure 7, il est décrit une structure de stockage d'ammoniac. La structure 100 comprend au moins une couche de sel 110 apte à adsorber ou absorber l'ammoniac. La structure 100 peut être constituée d'un tel sel. Alternativement, la structure peut comprendre une alternance de couches de sel 110 apte à adsorber ou absorber l'ammoniac et de couches de matériau conducteur de chaleur 120. Le sel est par exemple un sel pulvérulent. Le sel pulvérulent est par exemple choisi parmi les chlorures d'alcalino-terreux. En particulier, le sel pulvérulent est choisi parmi les composés suivants : SrCl2, MgCl2, BaCl2, CaCl2, NaCl2. Le stockage d'ammoniac repose par ailleurs sur une réaction réversible solide - gaz du type : + (Gaz) Le sel est typiquement sous forme non meuble. L'ammoniac forme avec les chlorures d'alcalino-terreux des complexes de coordination aussi appelés ammoniacates. Ce phénomène est connu de l'homme du métier. Au moins une couche de matériau conducteur de chaleur 120 de la structure 100 est par exemple constituée d'un milieu poreux. Cette couche de matériau conducteur de chaleur 120 comprend par exemple une matrice poreuse de graphite naturel expansé. Cette couche de matériau conducteur de chaleur 120 peut par exemple comprendre ou être constitué d'au moins une couche de graphite naturel expansé préalablement compressé ou pré-comprimé, avant mise en place dans l'enceinte 130, à une valeur intermédiaire entre sa densité libre et la densité du squelette de graphite qui la constitue. La structure comprend un assemblage de modules tels que décrit 25 précédemment et en présente donc les mêmes avantages de facilité de réalisation. Les modules pouvant être identiques ou différents. Système de stockage 30 En référence à la figure 7, il est décrit un système 1000 de stockage de gaz par absorption ou adsorption, comprenant une enceinte 130 dans laquelle est disposée une structure de stockage 100 telle que décrite précédemment. Système de réduction catalytique En référence à la figure 8, il est décrit un système de réduction catalytique sélective pour gaz d'échappement de moteur à combustion interne. Le système de réduction catalytique comprend un système de stockage 81 tel que décrit précédemment. Le système de réduction catalytique comprend en outre un module d'injection 82 de l'ammoniac dans les gaz d'échappement. Le système de stockage 81 et le système d'injection 82 sont connectés et l'ensemble est commandé pour permettre l'injection de l'ammoniac stocké dans les gaz d'échappement. Procédé de fabrication L'invention comprend également un procédé de fabrication d'une structure telle que décrite précédemment. Le procédé comprend l'assemblage d'un module tel que décrit précédemment, par les moyens de fixation de ce module, avec un autre module tel que décrit précédemment. Les deux modules peuvent être identiques ou différents.30 REVENDICATIONS1. Module de construction d'une structure (100) de stockage d'ammoniac, ladite structure (100) comprenant au moins une couche de sel (110) apte à adsorber ou absorber l'ammoniac, ledit module comprenant des moyens de fixation (11, 13, 51) pour être fixé à au moins un autre module. 2. Module selon la revendication précédente caractérisé en ce que le module comprend une partie en sel (15) apte à adsorber ou absorber l'ammoniac. 3. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure (100) comprend une alternance de couches de sel (110) apte à adsorber ou absorber l'ammoniac et de couches de matériau conducteur de chaleur (120). 4. Module selon la revendication 3 caractérisé en ce que le module comprend une partie en ledit matériau conducteur de chaleur (16). 5. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent au moins un élément formant saillie (51) à partir d'une première surface (52) du module et étant apte à percer une surface (53) de l'autre module. 6. Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'au moins un élément formant saillie (51) est formé par au moins une tige fixée par insertion à travers la première surface (22) du module. 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un socle (60) présentant l'au moins une tige. 8. Module selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent une partie (11) d'une première surface (12) du module, dont la forme est complémentaire d'une partie (13) d'une deuxième surface (14) du module. 9. Assemblage d'au moins un module selon l'une des revendications précédentes et d'au moins un autre module selon l'une des revendications précédentes, l'au moins un module et l'au moins un autre module étant assemblés par les moyens de fixation d'au moins un des modules. 10.Structure de stockage d'ammoniac comprenant au moins une couche de sel apte à adsorber ou absorber l'ammoniac, caractérisée en ce qu'elle comprend un assemblage selon la revendication 9. 11.Système de stockage de gaz par absorption ou adsorption, comprenant une enceinte dans laquelle est disposée une structure de stockage (100) selon la revendication 10. 12. Système de réduction catalytique sélective pour gaz d'échappement de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un système de stockage (1000) selon la revendication 11 et un module d'injection de l'ammoniac dans les gaz d'échappement. 13.Procédé de fabrication d'une structure selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend l'assemblage d'un module selon l'une des revendications 1 à 7, par les moyens de fixation de ce module, avec un autre module selon l'une des revendications 1 à 7.