Brevet FR3132714A1 — publié le 20230818

La présente invention concerne l’utilisation d’une composition comprenant : - au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C ou au moins une huile de base, - du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire. Figure pour l’abrégé : Néant Composition ininflammable et refroidissante. La présente invention concerne le domaine des compositions refroidissantes et ininflammables pour des applications statiques ou mobiles, en particulier pour véhicules électriques ou hybrides, notamment pour refroidir les batteries et l’électronique de puissance mais également pour retarder et/ou éviter la propagation du feu. Etat de la technique L’évolution des normes internationales pour la réduction des émissions de CO2, mais également pour la diminution de la consommation d’énergie, pousse les constructeurs automobiles à proposer des solutions alternatives aux moteurs à combustion. L’une des solutions identifiées par les constructeurs automobiles consiste à remplacer les moteurs à combustion par des moteurs électriques. Les recherches pour la réduction des émissions de CO2 ont donc mené au développement des véhicules électriques par un certain nombre de compagnies automobiles. Par « véhicule électrique » au sens de la présente invention, on entend un véhicule comprenant un moteur électrique comme unique moyen de propulsion à l’inverse d’un véhicule hybride qui comprend un moteur à combustion et un moteur électrique comme moyens de propulsion combinés. Par « système de propulsion » au sens de la présente invention, on entend un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d’un véhicule électrique. Le système de propulsion englobe ainsi plus particulièrement un moteur électrique comprenant l’ensemble rotor- stator, de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission (appelée également réducteur) et une batterie. D’une manière générale, il est nécessaire de mettre en œuvre, dans les véhicules électriques ou hybrides, des compositions pour répondre à la contrainte de lubrification et/ou de refroidissement des différentes pièces du système de propulsion rappelées ci-dessus. Selon les systèmes, une seule et même composition peut jouer le rôle de lubrification et de refroidissement tandis que, dans d’autres systèmes, il peut exister à la fois une composition lubrifiante dédiée à cette action vis-à-vis des éléments du système de propulsion, ainsi qu’il vient d’être décrit, et une composition refroidissante différente, en particulier pour les batteries et l’électronique de puissance. Cette deuxième alternative est notamment utilisée lorsque des fluides hydrocarbonés présentant une température d’ébullition supérieure ou égale à 30°C, et notamment comprise entre 30°C et 350°C, en particulier entre 30°C et 250°C, sont mis en œuvre pour le refroidissement des batteries et de l’électronique de puissance comme cela sera détaillé ci-après. De tels fluides hydrocarbonés ne présentent pas de propriétés lubrifiantes. Les compositions lubrifiantes, dites encore « les lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les systèmes de propulsion, tels que les moteurs électriques, à des fins principales de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans les moteurs. Elles sont en outre efficaces pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, et en particulier de leur surface. Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d’une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement. D’autre part, les systèmes de propulsion électriques génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement via le moteur électrique, l’électronique de puissance et les batteries. La quantité de chaleur générée étant supérieure à la quantité de chaleur normalement dissipée à l’environnement, il est nécessaire d’assurer un refroidissement du moteur, de l’électronique de puissance et des batteries. De manière générale, le refroidissement s’effectue sur plusieurs parties du système de propulsion générant de la chaleur et/ou les parties dudit système sensibles à la chaleur, afin d’éviter d’atteindre des températures dangereuses, et notamment l’électronique de puissance et les batteries. Traditionnellement, il est connu de refroidir les moteurs électriques par l’air ou par l’eau, éventuellement associée à du glycol. Ces refroidissements ne sont pas optimaux, voire insuffisants avec les nouvelles évolutions du système de propulsion des véhicules électriques et hybrides. On connaît par ailleurs des retardateurs de flammes pouvant être mis œuvre dans des fluides, y compris huileux, notamment pour des applications industrielles, de type nettoyage. Toutefois, certaines huiles quasiment ininflammables sont généralement composées d’halogénés lourds tels que des polychlorotrifluoroéthylènes (PCTFE). Par ailleurs, certains fluides organiques perfluorés de type éther ou cétone sont également connus comme fluide de refroidissement pour le système de propulsion des véhicules électriques. Malgré les systèmes de refroidissement mis en œuvre dans le domaine de la lubrification des systèmes de propulsion des véhicules électriques ou hybrides, le risque ne peut être complètement écarté de voir la batterie surchauffer au niveau d’une cellule, ce qui peut conduire à une explosion et à un embrasement global de la batterie, appelé « effet emballement ». C’est donc un objet de la présente invention que de fournir une composition à la fois refroidissante et ininflammable permettant de refroidir et ignifuger des systèmes mobiles ou stationnaires. Plus précisément, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition comprenant : - au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C ou au moins une huile de base, - du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire. Selon un mode de réalisation, la composition comprend : - de 15 à 99% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base, - de 1 à 85% en poids de bromure de perfluorooctyle, par rapport au poids total de la composition. Selon un mode de réalisation, la composition comprend en outre au moins un retardateur de flamme répondant à la formule (I) : RF-L-RH (I) dans laquelle : RF est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, RH est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, et L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH 2 -, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO 4 -, RF et/ou RH pouvant également comprendre au moins un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes tels que préférentiellement le fluor, le brome et/ou le chlore. Selon un mode de réalisation, la composition comprend : - de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base, - de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle, - de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I), par rapport au poids total de la composition. Selon un mode de réalisation, la composition est en contact direct avec au moins un organe du système mobile ou stationnaire. Selon un mode de réalisation, la composition est utilisée comme composition refroidissante de batterie, comme composition refroidissante de data center, comme fluide hydraulique, comme fluide de refroidissement pour antenne de type 5G, comme fluide caloporteur dans un système de chauffage, comme fluide caloporteur pour des bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, comme fluide caloporteur pour des systèmes de stockage de l’énergie, ou encore comme fluide caloporteur pour des panneaux photovoltaïques, comme fluide de travail pour pompe à chaleur. Selon un mode de réalisation, le système mobile est un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, de préférence une batterie et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique ou hybride. Selon un mode de réalisation, le système stationnaire est choisi parmi les data center, les systèmes de chauffage, les pompes à chaleur, les antennes relais de type 5G, les systèmes hydrauliques, les bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, les systèmes de stockage de l’énergie, ou les panneaux photovoltaïques. L’invention a également pour objet une composition comprenant, par rapport au poids total de la composition : - de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base, - de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle, - de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I) : RF-L-RH (I) dans laquelle : RF est un groupe hydrocarboné, RH est un groupe hydrocarboné, et L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH 2 -, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO 4 -, RF et/ou RH pouvant également comprendre un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes, composition dans laquelle la ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 1. Selon un mode de réalisation de la composition selon l’invention, le ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 0,75, de préférence inférieur à 0,5. La composition définie dans l’invention présente des propriétés conjointes de refroidissement et de retardateur de feu. La composition définie dans l’invention présente en outre des propriétés de résistance à l’inflammation, appelée également ininflammabilité, ce qui présente son utilité vis-à-vis des batteries. La présente invention propose plus particulièrement l’utilisation de la composition définie dans la présente invention pour satisfaire au moins le refroidissement, mais aussi retarder et/ou éviter la propagation du feu au sein des éléments du système de propulsion d’une part, ainsi que d’autre part assurer la sécurité des batteries, en particulier les batteries Lithium-ion (Li-ion) ou Nickel-Cadmium (Ni-Cd), en conférant une propriété de résistance à l’inflammation. La composition définie dans le cadre de la présente invention présente en outre une stabilité améliorée. Elle se présente typiquement sous la forme d’une nano-émulsion, plus stable thermodynamiquement qu’une émulsion classique. Dans la suite du texte, les expressions « compris entre … et … », « allant de … à … » et « variant de … à … » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire. Sauf indication contraire, les quantités dans un produit sont exprimées en poids, par rapport au poids total du produit. Utilisation d’une composition comprenant : - au moins un fluide hydrocarboné ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C ou au moins une huile de base, - du bromure de perfluorooctyle, pour le refroidissement au sein d’un système mobile ou stationnaire et/ou pour éviter ou retarder la propagation de l’emballement thermique au sein d’un système mobile ou stationnaire. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle la composition comprend : - de 15 à 99% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base, - de 1 à 85% en poids de bromure de perfluorooctyle, par rapport au poids total de la composition. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la composition comprend en outre au moins un retardateur de flamme répondant à la formule (I) : RF-L-RH (I) dans laquelle : RF est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, RH est un groupe hydrocarboné, en particulier comportant de 1 à 22, de préférence de 1 à 20, encore plus préférentiellement de 1 à 16 atomes de carbone, et L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH 2 -, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO 4 -, RF et/ou RH pouvant également comprendre au moins un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes tels que préférentiellement le fluor, le brome et/ou le chlore. Utilisation selon la revendication 3, dans laquelle la composition comprend : - de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base, - de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle, - de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I), par rapport au poids total de la composition. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la composition est en contact direct avec au moins un organe du système mobile ou stationnaire. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la composition est utilisée comme composition refroidissante de batterie, comme composition refroidissante de data center, comme fluide hydraulique, comme fluide de refroidissement pour antenne de type 5G, comme fluide caloporteur dans un système de chauffage, comme fluide caloporteur pour des bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, comme fluide caloporteur pour des systèmes de stockage de l’énergie, ou encore comme fluide caloporteur pour des panneaux photovoltaïques, comme fluide de travail pour pompe à chaleur. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le système mobile est un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, de préférence une batterie et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique ou hybride. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le système stationnaire est choisi parmi les data center, les systèmes de chauffage, les pompes à chaleur, les antennes relais de type 5G, les systèmes hydrauliques, les bornes de recharge, y compris pour véhicules électriques, les systèmes de stockage de l’énergie, ou les panneaux photovoltaïques. Composition comprenant, par rapport au poids total de la composition : - de 15 à 94% en poids de fluide(s) hydrocarboné(s) ayant un point initial d’ébullition d’au moins 30°C et/ou d’huile(s) de base, - de 1 à 75% en poids de bromure de perfluorooctyle, - de 5 à 35% en poids de retardateur(s) de flamme répondant à la formule (I) : RF-L-RH (I) dans laquelle : RF est un groupe hydrocarboné, RH est un groupe hydrocarboné, et L est un linker choisi parmi les groupements suivants : -CH 2 -, -CH=CH-, -O-, -S- ou -PO 4 -, RF et/ou RH pouvant également comprendre un élément choisi parmi les éléments de la classe des halogènes, composition dans laquelle la ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 1. Composition selon la revendication 9, dans laquelle le ratio massique bromure de perfluorooctyle sur fluide(s) hydrocarboné(s) et/ou huile(s) de base est inférieur à 0,75, de préférence inférieur à 0,5.