Brevet FR3040397A1 — publié le 20170303

GENERATEUR D'HYDROGENE PAR ELECTROLYSE DE L'EAU La présente invention concerne un dispositif pour fabriquer de l'hydrogène, par électrolyse de l'eau. Ces générateurs comportent au moins une électrode négative reliée au pôle moins d'une source de courant continu, et au moins une électrode positive reliée au pôle plus de ladite source, baignant en partie dans de l'eau, usuellement additionnée d'un composé électrolytique pour favoriser la conduction électrique. La réaction d'électrolyse permet de dissocier chaque atome d'eau H2O en un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène. Le générateur de l'invention est du type dans lequel les électrodes sont constituées chacune d'une plaque carrée ou rectangulaire, en un matériau conducteur. Ainsi, un générateur comporte une alternance de plaques négatives et positives, parallèles, le volume séparant une plaque positive d'une plaque négative étant dénommé cellule. Il est prévu un panneau en un matériau isolant, tel que par exemple du PVC ou du poly méthacrylate de méthyle (PMMA, connue encore sous la dénomination plexiglas®), parallèle aux plaques électrodes, et disposé contre chacune des plaques d'extrémités formées par le bloc de cellules juxtaposées. En outre, il est prévu un joint d'étanchéité entre d'une part les plaques électrodes, et chaque plaque électrode et le panneau isolant d'extrémité correspondant, sensiblement sur leur périphérie. Ainsi, l'ensemble des deux panneaux isolants et des plaques forme un volume étanche à l'eau et au gaz. 3040397 2 Le générateur de l'invention est du type dit « à cellules sèches », dans lequel le conteneur est rempli d'eau jusqu'à un niveau donné, duquel dépassent les électrodes. Ces dernières sont pourvues de trous ou de découpes permettant de laisser passer le gaz d'une cellule à l'autre. Un 5 trou d'évacuation est prévu sur l'une des plaques isolantes latérales, relié à des moyens de récupération de l'hydrogène, incluant par exemple un récipient de barbotage. De manière connue, on dispose entre une plaque positive et une plaque 10 négative, une, deux ou plusieurs plaques dites neutres, qui ne sont pas reliées à la source de courant. Ces plaques neutres permettent de réduire la tension d'une cellule à l'autre, et donc d'améliorer la production d'hydrogène, et de limiter l'élévation de température. 15 L'utilisateur de tels générateurs recherche un rendement optimal, c'est-à- dire une plus grande quantité d'hydrogène produit pour une consommation électrique la plus faible possible. Or, les générateurs d'hydrogène connus, du type à cellules sèches, 20 présentent des inconvénients. Ils ne parviennent pas à maîtriser l'élévation de température de l'eau. Ceci est préjudiciable non seulement en soi, mais aussi d'une part entraîne une augmentation de la consommation électrique, jusqu'à plusieurs dizaines 25 d'ampères, affectant considérablement le rendement du générateur, et d'autre part rend le générateur instable. Ces inconvénients sont d'autant plus gênants pour un générateur d'hydrogène relié directement à un dispositif consommateur en continu 30 d'hydrogène, tel que par exemple un carburateur de véhicule automobile, 3040397 3 un chalumeau, une chaudière, ou un bec Bunsen, pour ne citer que quelques exemples. L'invention vise à remédier à cette situation et propose ainsi un générateur 5 d'hydrogène, notamment pour produire de l'hydrogène destiné à être utilisé ou consommé en continu, et ce de manière fiable et sans instabilité, avec une consommation électrique faible, et sans élévation notable de la température de l'eau. 10 A cette fin, selon l'invention, le générateur d'hydrogène par hydrolyse de l'eau, dit à cellules sèches, du type comportant au moins quatre cellules, chaque cellule comprenant : - au moins une électrode dite négative, apte à être reliée à la borne négative d'une source de courant continu ; 15 - au moins une électrode dite positive, apte à être reliée à la borne positive de ladite source de courant ; - au moins deux électrodes dites neutres d'une part disposées l'une à côté de l'autre, et d'autre part toutes deux disposées entre une électrode positive et une électrode négative ; 20 une électrode (soit négative, soit positive) au moins étant commune à deux cellules voisines, et chaque électrode négative, positive ou neutre étant formée d'une plaque métallique, les plaques étant disposées les unes parallèles aux autres, est caractérisé en ce que le nombre d'électrodes neutres dans une 25 première cellule est différent du nombre d'électrodes neutre dans au moins une seconde cellule. Plus précisément, le nombre « n » de plaques neutres dans une cellule donnée est conforme à la relation : V / vi = ni 30 Où « i » est un nombre entier au minimum égal à 3 ; « V » est la tension de la source de courant continue, en volts ; 3040397 4 « vi »est la tension entre la plaque négative et la plaque positive d'une cellule, vi valant l'une des trois valeurs v1, v2, v3 (en volts) : - 1,8 REVENDICATIONS1. Générateur d'hydrogène (1) par hydrolyse de l'eau, dit à cellules sèches, du type comportant au moins quatre cellules (I, Il, III, IV), chaque cellule comprenant : - au moins une électrode dite négative (4, 5, 6, 7), apte à être reliée à la borne négative d'une source de courant continu ; - au moins une électrode dite positive (8, 9, 10), apte à être reliée à la borne positive de ladite source de courant ; - au moins deux électrodes dites neutres (a, b) d'une part disposées l'une à côté de l'autre, et d'autre part toutes deux disposées entre une électrode positive (8, 9, 10) et une électrode négative (4, 5, 6, 7) ; une électrode (9) (soit négative, soit positive) au moins étant commune à deux cellules voisines (I, Il), et chaque électrode négative (4, 5, 6, 7), positive (8, 9, 10) ou neutre (a, b, c, d, e, f, g, h, i) étant formée d'une plaque métallique, les plaques étant disposées les unes parallèles aux autres, caractérisé en ce que : le nombre total de cellules est pair ; et le nombre d'électrodes neutres (a, b, c, d) dans une première cellule (I) est différent du nombre d'électrodes neutre (a, b, c, d, e) dans au moins une seconde cellule (III). 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre d'électrodes négatives (4, 5, 6, 7) est inférieur (ou supérieur) d'une unité au nombre d'électrodes positives (8, 9, 10). 3. Générateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre d'électrodes neutres (a, b, c, d, e, f, g, h, i) dans chaque cellule (I, Il, III, IV) est supérieur à 1, de préférence supérieur à 2, et de manière encore plus préférée supérieur à 3. 3040397 21 4. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux cellules centrales (I, Il) (droite et gauche) comportant le même nombre d'électrodes neutres (a, b, c, d), et au moins des première et seconde cellules latérales (III, IV), chacune 5 adjacente à une cellule centrale et comportant le même nombre d'électrodes neutres (a, b, c, d, e, f), ce nombre étant différent du nombre d'électrodes neutres (a, b, c, d) dans chacune des cellules centrales (I, Il). 5. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre « n » de plaques neutres (a, b, c, d, e, f, 10 g, h, i) dans une cellule donnée « C;» est conforme à la relation : V / vi = ni Où « i » est un nombre entier au minimum égal à 3 ; « V » est la tension de la source de courant continue, en volts ; « vi » est la tension entre la plaque négative et la plaque positive d'une cellule, vi valant l'une des trois valeurs v1, v2, v3 (en volts) : 15 - 1,8 6. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que « n » est égal à U / 3, « U » étant la tension aux bornes de la source de courant continu. 7. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de manière symétrique à son centre, une 25 cellule centrale (I), et des cellules adjacentes (III, IV) jusqu'à l'extrémité latérale du générateur (1), la cellule centrale (I) étant alimentée en tension avec une tension plus élevée que la tension alimentant les cellules adjacentes (III, IV), et la tension d'alimentation de chaque cellule adjacente (III, IV) étant décroissante jusqu'à celle de la cellule d'extrémité latérale (V, VI). 3040397 22 8. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une source de courant de 12 Volts, et comportant 6 cellules (I, Il, III, IV, V, VI), la tension entre une électrode positive (8, 9, 10) et une électrode négative voisine (4, 5, 6, 7) est : 5 - chaque cellule centrale (I, II) : 3V - chaque cellule médiane (III, IV) : 2,4 V - chaque cellule latérale (V, VI) : 2V 9. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intervalle entre deux électrodes neutres (a, b, c, d, 10 e, f, g, h, i) voisines d'une même cellule est compris entre 0,6 et 1,5 mm, de manière préférée entre 0,8 et 1,2 mm, et de manière encore plus préférée est de l'ordre de 1 mm. 10. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque plaque neutre (a, b, c, d, e, f, g, h, i) 15 présente une épaisseur comprise entre 4/10 et 1,3 mm, de préférence entre 6/10 et 9/10 mm, et de manière encore plus préférée de l'ordre de 8/10 de millimètre.