Brevet FR3024163A1 — publié le 20160129

HYDROGÈNOGÉNÉRATEUR MARIN INTÉGRÉ ET PROCÉDÉS ASSOCIÉS INTRODUCTION L'invention hydrogènogénérateur marin intégré (100) concerne un système autonome capable de stocker puis déstocker de l'énergie électrique et notamment celle produite par des sources d'énergies renouvelables. Ledit hydrogènogénérateur marin intégré (100) est constitué d'ensemble de dispositifs conçus pour convertir l'électricité venant desdites sources renouvelables en hydrogène par électrolyse d'eau de mer puis de restituer ladite électricité dans un processus inverse mis en oeuvre par un ensemble de piles à combustible hydrogène. L'invention hydrogènogénérateur marin intégré (100) est caractérisée en ce qu'elle comporte un certain nombre de dispositifs visant à améliorer les caractéristiques électrolytiques de l'eau de mer pour augmenter les performances et le rendement du processus d'électrolyse, notamment par réchauffement et augmentation du degré de salinité de ladite eau de mer. L'invention hydrogènogénérateur marin intégré (100) est caractérisée en ce que lesdites installations de conversion sont réunies dans un berceau unique et compact, et que l'hydrogène et les autres sous-produits obtenus peuvent être stockés dans des réceptacles additionnels indépendants qui ont été conçus déconnectables des dispositifs de production pour permettre d'être aisément relevés pour être transportés. L'hydrogène ainsi produit et stocké peut être à la demande, soit reconverti en électricité par des piles à combustible en assurant ainsi une production électrique continue et palliant ainsi à la baisse ou à l'arrêt de production des autres sources alimentant l'invention en énergie électrique, soit acheminé à terre. L' hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce que ledit réchauffage de l'eau de mer est obtenu par différents moyens et notamment chauffage solaire, mise sous pression, résistances chauffantes ou récupération de la chaleur produite par les moyens de conversion de l'hydrogène en électricité notamment celle dégagée par les piles à combustible Les dispositifs d'électrolyse de l'invention ici présentée ont été principalement conçus pour obtenir l'hydrogène nécessaire au fonctionnement de piles à combustible mais lesdits dispositifs permettent également l'utilisation de l'invention pour produire les sous-produits de l'électrolyse et notamment oxygène, chlore, sodium et eau dessalée. L'invention peut donc notamment être intégrée à toute installation flottante ou posée, offshore ou nearshore et produisant en mer de l'électricité "verte" par différents moyens comme notamment une éolienne, une hydrolienne, un dispositif houlomoteur, des panneaux solaires ou toute autre installation marine, comme par exemple les installations de type centrale marine flottante et marinolienne posée ayant fait l'objet de demandes de brevet du même inventeur. ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE L'électrolyse de l'eau ou encore les piles à combustible hydrogène ont fait l'objet de nombreuses études et de dépôts de brevets, parmi lesquels on peut notamment citer le document WO 2012070468 Al "Système 2 3024163 d'électrolyse d'eau de mer et procédé d'électrolyse d'eau de mer", ou encore l'un des premiers brevets document français n° 7 925 879 publié en 1979 ou encore parmi les plus récents, le document EP 0199611 B1 présentant un "Pile à combustible à élément de séparation", ou encore le document US 5 084 144. Ces inventions, si elles ont incontestablement fait progresser l'état de la technique, ne couvrent néanmoins 5 qu'une partie des dispositifs objets des présentes et n'offrent pas une solution intégrée comme ici présentée, point faible que l'invention hydrogènogénérateur marin intégré a cherché à corriger. PRÉSENTATION DE L'INVENTION L'invention hydrogènogénérateur marin intégré (100) est caractérisée en ce qu'il est constitué par un ensemble de moyens réunis dans un berceau unique pouvant recevoir des panneaux solaires (102) et 10 assurant notamment le pompage et le filtrage fin de l'eau de mer (110), le réchauffage (152) et la ressalinisation de ladite eau de mer (120), l'électrolyse (130) de ladite eau de mer réchauffée et ressalinisée en vue de la production notamment d'hydrogène, d'oxygène et d'eau dessalinisée, lesdits hydrogène et oxygène étant compressés (141) avant stockage (142), ledit hydrogène alimentant (145) à la demande directement ou indirectement des moyens de production électrique notamment des piles à 15 combustible hydrogène (151). L'invention hydrogènogénérateur marin intégré (100) est caractérisée en ce que les produits obtenus par électrolyse peuvent être stockés dans des réceptacles additionnels indépendants aisément déconnectables (123,133,143) des dispositifs de production. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il dispose de moyens 20 permettant de pomper l'eau de mer caractérisés en ce qu'ils sont notamment constitués d'un mécanisme fixé sur les structures et fonctionnant sur le principe de la pompe manuelle et dont le mouvement de va-et-vient est assuré par celui d'un flotteur suivant les variations locales de hauteur de flot par rapport à celui de la structure porteuse, étant précisé qu'est également installée une pompe électrique pour pallier au manque éventuel de houle. 25 L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il dispose de moyens (110) permettant de filtrer l'eau de mer ainsi pompée caractérisés en ce qu'ils comportent différentes strates de filtres (111) visant à éliminer les particules présentant un risque de dépôt sur les électrodes, dont notamment les micro-organismes marins; étant précisé que le nettoyage des filtres assurant le filtrage de l'eau de mer pompée est assuré par un système de by-pass permettant l'injection d'eau sous pression à 30 des fréquences adaptées et le rejet des particules éliminées (112) , et notamment durant les phase de non utilisation des systèmes d'électrolyse. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce que le réchauffage de l'eau de mer ainsi pompée est obtenu par différents moyens et notamment chauffage solaire (152).,.mise sous pression, résistances chauffantes ou récupération (153) de la chaleur produite par les moyens de 35 conversion de l'hydrogène en électricité notamment celle dégagée par les piles à combustible (151). 3024163 3 L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il comporte un circuit amenant l'eau de mer pompée dans un dispositif de récupération de l'énergie calorifique (153) dégagée par les réactions intervenant dans le coeur des piles à combustible (151) puis dans un circuit de chauffe-eau solaire (152) placé au dessus des piles à combustible, étant précisé que sont insérées dans le circuit 5 solaire des résistances chauffantes pour pallier à la défection des deux autres sources de chaleur utilisées. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il comporte les moyens (120) permettant de ressaliniser l'eau de mer réchauffée et mise sous pression (144) caractérisés en ce qu'ils sont notamment constitués d'un dispositif de déssalinisation par osmose inverse (120) qui réinjecte dans l'eau de mer à électrolyser la saumure produite par ledit dispositif de déssalinisation, jusqu'à obtenir le 10 taux de salinité optimum; étant précisé que ledit dispositif dispose d'un système de nettoyage automatique de membranes (121) constitué par un système d'injection d'eau sous haute pression tangentiellement aux dites membranes. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il comporte les moyens (130) permettant de procéder à l'électrolyse de l'eau de mer pompée réchauffée et ressalinisée 15 caractérisés en ce qu'ils sont notamment constitués de réceptacles et d'électrodes propres à résister à la corrosion par l'eau de mer et aux produits extraits notamment sodium et chlore, que lesdites électrodes peuvent notamment contenir dans leur constitution des métaux comme le platine, le titane, le tantale ou l'iridium, et que lesdites électrodes sont pourvus d'un système automatique de nettoyage par ultrasons et de rejet confiné des résidus solides. 20 L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il comporte les moyens (141) permettant la compression des gaz produits par électrolyse de l'eau de mer, et qu'il comporte une pluralité de capteurs de pression déclenchant ladite compression et le stockage des gaz obtenus. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il dispose de moyens de stockage auxiliaires amovibles et aisément déconnectables (123,133,143) permettant la récupération et le 25 transport par moyens maritimes des sous-produits de l'électrolyse et notamment hydrogène, oxygène, chlore, sodium et eau dessalée. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il comporte les moyens permettant de réutiliser l'hydrogène stocké en alimentant (145) à la demande directement ou indirectement des moyens de production électrique lesdits moyens notamment constitués par une pluralité de piles à 30 combustible hydrogène (151); étant précisé que le nombre desdites piles mis en service est en relation avec la demande transmise par l'unité de pilotage de l'invention pour conserver le niveau d'ampérage requis pour un fonctionnement optimal desdites piles à combustible. L'hydrogènogénérateur marin intégré (100) est notamment caractérisé en ce qu'il comporte les différents dispositifs et moyens propres à faire fonctionner ladite invention et notamment, des installations de 35 stockage tampon de l'électricité produite par exemple des batteries-condensateurs, des systèmes de 3024163 4 conversion type/phase/tension/voltage de courant électrique, des systèmes électroniques de contrôle et pilotage par ordinateur de l'installation, des dispositifs de câblage et autres moyens de connexion, de transmission et d'acheminement des énergies produites. 3024163 5 FIGURES Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente une vue en dessus des principaux éléments constituants l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe des principaux éléments constituants l'invention. REVENDICATIONS1- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) caractérisé en ce qu'il comprend les éléments suivants: - des moyens de pompage et de filtration fine de l'eau de mer (110) - des moyens de réchauffement de l'eau de mer - des moyens de déssalinisation et ressalinisation de l'eau de mer (120) - des moyens de production d'hydrogène et d'oxygène par électrolyse de l'eau de mer (130) - des moyens de compression et de stockage d'hydrogène et d'oxygène (140) - des moyens de production d'électricité par recombinaison en eau d'hydrogène et d'oxygène (150) 2- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de pomper l'eau de mer caractérisés en ce qu'ils sont notamment constitués d'un mécanisme fixé sur les structures et fonctionnant sur le principe de la pompe manuelle et dont le mouvement de va-et-vient est assuré par celui d'un flotteur suivant les variations locales de hauteur de flot par rapport à celui de la structure porteuse, lesdits moyens étant complétés par une pompe électrique. 3- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il dispose de moyens (110) permettant de filtrer l'eau de mer ainsi pompée caractérisés en ce qu'ils comportent différentes strates de filtres (111) visant à éliminer les particules présentant un risque de dépôt sur les électrodes dont notamment les micro-organismes marins et caractérisé en ce qu'il dispose d'un système de nettoyage desdits filtres (112) par injection d'eau sous pression. 4- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réchauffage de l'eau de mer ainsi pompée est obtenu par différents moyens et notamment chauffage solaire (152), mise sous pression (144), résistances chauffantes ou récupération de la chaleur (153) produite par les moyens de conversion de l'hydrogène en électricité notamment celle dégagée par les piles à combustible (151). 5- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il dispose de moyens permettant de ressaliniser l'eau de mer réchauffée et mise sous pression caractérisés en ce qu'ils sont notamment constitués d'un dispositif (120) de déssalinisation par osmose inverse qui réinjecte dans l'eau de mer à électrolyser la saumur produite par ledit dispositif de déssalinisation, jusqu'à obtenir le taux de salinité optimum; étant précisé que ledit dispositif dispose d'un système de nettoyage automatique de membranes (121) constitué par un système d'injection d'eau sous haute pression tangentiellement aux dites membranes. 6- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il dispose de moyens (130) permettant de procéder à l'électrolyse de l'eau de mer pompée réchauffée et ressalinisée caractérisés en ce qu'ils sont notamment constitués de réceptacles et d'électrodes propres à résister à la corrosion par l'eau de mer et aux produits extraits notamment sodium et chlore, que lesdites électrodes peuvent notamment contenir dans leur constitution des métaux comme le platine, le titane, le 3024163 7 tantale ou l'iridium, et que lesdites électrodes sont pourvus d'un systéme automatique de nettoyage par ultrasons et de rejet confiné des résidus solides (132). 7- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il dispose de moyens (141) permettant la compression des gaz produits par électrolyse de l'eau de mer, et qu'il 5 comporte une pluralité de capteurs de pression déclenchant ladite compression et le stockage des gaz obtenus. 8- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication icaractérisé en ce qu'il dispose de moyens permettant de réutiliser l'hydrogène stocké en alimentant à la demande directement ou indirectement des moyens de production électrique lesdits moyens notamment constitués par une pluralité 10 de piles à combustible hydrogène (151); étant précisé que le nombre desdites piles mis en service est en relation avec la demande transmise par l'unité de pilotage de l'invention pour conserver le niveau d'ampérage requis pour un fonctionnement optimal desdites piles à combustible. 9- Hydrogénogènérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il dispose de moyens de stockage auxiliaires amovibles (123,133,143) et aisément déconnectables permettant la 15 récupération et le transport par moyens maritimes des sous-produits de l'électrolyse et notamment hydrogène, oxygène, chlore, sodium. 10- Hydrogènogénérateur marin intégré (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les différents dispositifs et moyens propres à faire fonctionner ladite invention et notamment, des installations de stockage tampon de l'électricité produite par exemple des batteries-condensateurs, des systèmes de 20 conversion type/phase/voltage de courant électrique, des systèmes électroniques de contrôle et pilotage par ordinateur de l'installation, des dispositifs de câblage et autres moyens de connexion, de transmission et d'acheminement des énergies produites.