Brevet FR3027651A1 — publié le 20160429

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d'une station de distribution d'hydrogène comportant au moins un réservoir contenant de l'hydrogène liquide dans lequel s'accumule éven- tuellement du gaz d'évaporation, au moins une pompe cryogénique pour comprimer l'hydrogène à la pression de distribution souhaitée, au moins un distributeur pour distribuer l'hydrogène comprimé et des conduites reliant les composants. Dans la suite de la description, l'expression « station de distribution d'hydrogène » désigne des moyens permettant de distribuer de l'hydrogène gazeux, comprimé à la pression des réservoirs équipant des installations mobiles ou fixes et servant à stocker de l'hydrogène comprimé. Etat de la technique Dans les stations de distribution d'hydrogène, l'hydrogène à l'état liquide développe inévitablement des gaz d'évaporation qui sont habituellement évacués à l'atmosphère sans être utilisés ou sont fournis à un système de gestion de gaz d'évaporation. Par exemple, un tel système se compose d'un compresseur qui com- prime les gages d'évaporation pour remplir un réservoir accumulateur ou encore une petite installation de cogénération qui brûle l'hydrogène. Toutefois, les gaz libérés à l'atmosphère constituent un inconvénient à la fois écologique et économique. La compression des gaz d'évaporation selon l'état de la technique est une opération relativement compliquée et coûteuse en termes d'installation de sorte que cette solu- tion n'est pas économique. Une telle solution ne peut être envisagée pour les applications commerciales à des stations de distribution d'hydrogène. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé de gestion d'une station de distribution d'hydrogène évitant les inconvénients des solutions connues. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de gestion d'une station de distribution d'hydrogène du type défini ci-dessus, ca- ractérisé en ce qu'on utilise au moins partiellement le gaz d'évaporation accumulé dans le réservoir de stockage pour refroidir au moins un composant et/ou une conduite du poste de distribution d'hydrogène et/ou ce gaz est brulé au moins partiellement par voie catalytique. Selon l'invention, la capacité thermique du gaz d'évaporation est utilisée pour refroidir les composants et/ou les conduites du poste de distribution d'hydrogène. Antérieurement l'énergie électrique a été utilisée pour refroidir et chauffer de tels composants et conduites. Le gaz d'évaporation est utilisé avantageusement au moins partiellement pour refroidir la conduite reliant la pompe cryogénique et le distributeur. Les conditions imposées exigent que la conduite soit maintenue dans une plage de température comprise entre -40° et -33°C. En variante ou en plus, le gaz d'évaporation est brûlé par voie catalytique. Après addition d'oxygène ou d'un mélange de gaz riches en oxygène, par exemple de l'air, on peut brûler le gaz d'évaporation sans flamme dans un catalyseur approprié. La chaleur dégagée par la combustion catalytique du gaz d'évaporation est utilisée avantageusement au moins en partie pour chauffer l'hydrogène comprimé par la pompe cryogénique qui alimente le distributeur. Selon un autre développement du procédé de l'invention, le gaz d'évaporation est brulé par voie catalytique dans un accumula- teur thermique, de préférence un bloc d'aluminium traversé par le flux d'hydrogène pour être chauffé. Le résultat de ce procédé est que l'hydrogène cryogénique, pompé, dont la température est comprise entre -220 et -60°C à une pression de 900 bars, sera réchauffé jusqu'à la température voulue, par exemple en général cette température est égale à -40°C. L'hydrogène du gaz d'évaporation est brûlé par voie catalytique donnant de l'eau avec l'oxygène de l'air que l'on ajoute ou qui est présent. Cette eau est évacuée à l'environnement ou à l'atmosphère sous la forme de vapeur d'eau, par une cheminée.35 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de station de distribution d'hydrogène et de mode de réalisation avantageux décrit de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation présenté à la figure unique. Description de modes de réalisation La figure unique montre les principaux composants d'une station de distribution d'hydrogène. Il s'agit de manière plus précise d'un réservoir S qui contient de l'hydrogène à l'état liquide, d'une pompe cryogénique C pour comprimer l'hydrogène à la pression de distribution voulue ainsi que d'un distributeur D qui distribue l'hydrogène comprimé pour alimenter un réservoir d'un équipement mobile ou fixe. Les conduites 1-4 relient les composants évoqués ci-dessus comme cela est présenté. L'hydrogène liquéfié prélevé dans le réservoir S par la conduite 1 est comprimé dans la pompe cryogénique C à la pression de distribution appropriée, par exemple à une pression comprise entre environ 750 et 900 bars. L'hydrogène comprimé dont la température est à titre d'exemple, comprise entre -220 et -60° C traverse le bloc d'aluminium T par la conduite 2. Ce bloc réchauffe à une température par exemple de -40° C. L'hydrogène comprimé alimente par les sections de conduite 3 et 4, le distributeur D qui alimente le réservoir accumulateur sous pression non représenté à la figure 1 par la conduite de remplissage 5. Le gaz d'évaporation 6 qui s'accumule dans le réservoir S est divisé en deux débits partiels 7 et 10 selon l'exemple de réalisation de la figure 1. Le premier débit partiel 7 de gaz d'évaporation alimente un catalyseur K dans le bloc d'aluminium T après addition d'air 8 pour être brûlé par voie catalytique dans celui-ci et s'échapper à l'atmosphère par la conduite 9. La chaleur développée dans le catalyseur K pendant la combustion catalytique est accumulée dans le bloc d'aluminium T et réchauffe le débit d'hydrogène 2 qui passe en continu ou de façon discontinue dans le bloc d'aluminium T. Si la capacité calorifique du débit partiel 7 de gaz d'évaporation brûlé par voie catalytique ne permet pas de réchauffer le débit d'hydrogène 2 jusqu'à la température souhaitée, il faut utiliser un dispositif de chauffage supplémentaire non représenté à la figure 1, par exemple un dispositif de chauffage électrique. Le second débit partiel de gaz d'évaporation 10 sert à re- froidir (comme cela est indiqué par l'échangeur de chaleur E) les sec- tions de conduite 3 et 4 reliant la pompe cryogénique C et le distributeur D. Comme déjà décrit, ces sections de conduite doivent être maintenues à une température comprise entre -40 et -33°C, par exemple de façon à répondre aux conditions limites requises. Après avoir été refroidi dans les sections de conduite 3 et 4, le débit partiel de gaz d'évaporation est évacué à l'environnement par la conduite 11 ou est brûlé par voie catalytique. Le procédé de gestion d'une station de distribution d'hydrogène selon l'invention permet d'utiliser l'énergie et l'enthalpie des gaz d'évaporation. Il est particulièrement avantageux que la quanti- té d'énergie électrique requise par le fonctionnement de la station de distribution d'hydrogène soit réduite de manière significative grâce à cette utilisation puisque le refroidissement et le réchauffement ont été réalisés au préalable pratiquement par le dispositif de refroidissement et le dispositif de chauffages électriques. De plus, le procédé selon l'invention de gestion de la station de distribution d'hydrogène est de construction simple, facile à commander et à mettre à l'échelle.25 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1-4 Conduite 3, 4 Sections de conduite 5 Conduite de remplissage 6 Gaz d'évaporation 7, 10 Débit partiel 8 Addition d'air C Pompe cryogénique D Distributeur S Réservoir T Bloc d'aluminium15 REVENDICATIONS1°) Procédé de gestion d'une station de distribution d'hydrogène comportant : - au moins un réservoir (S) contenant de l'hydrogène liquide et dans lequel s'accumule éventuellement du gaz d'évaporation (6), - au moins une pompe cryogénique (C) pour comprimer l'hydrogène à la pression de distribution souhaitée, - au moins un distributeur (D) pour distribuer l'hydrogène comprimé et - des conduites (1-4) reliant les composants, procédé caractérisé en ce qu' on utilise au moins partiellement le gaz d'évaporation (6) accumulé dans le réservoir de stockage (S) pour refroidir au moins un composant et/ou une conduite du poste de distribution d'hydrogène et/ou on brûle ce gaz au moins partiellement par voie catalytique. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaleur dégagée par la combustion catalytique (K) du gaz d'évaporation (6) sert au moins partiellement à chauffer l'hydrogène comprimé par la pompe cryogénique (C) (T). 3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz d'évaporation (6) est brulé par voie catalytique (K) dans un accu- mulateur de chaleur, de préférence un bloc d'aluminium traversé par l'hydrogène (2) que l'on veut réchauffer. 4°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le gaz d'évaporation (6) qui s'accumule dans le réservoir (S) est utilisé au moins partiellement pour refroidir (E) la conduite (3, 4) reliant la pompe cryogénique (C) au distributeur (D).35