Brevet FR3149245A1 — publié le 20241206

La présente invention concerne le domaine de l'énergie et de l’environnement, et plus précisément un dispositif de stockage de carburant composé à base d’éthanol pour un véhicule ou un aéronef. Dispositif de stockage de carburant à base d’éthanol pour véhicule / aéronef. La présente invention concerne le domaine de l'énergie et de l’environnement, et plus précisément un dispositif de stockage de carburant à base d’éthanol pour alimenter en énergie un aéronef. Les véhicules ou les aéronefs peuvent fonctionner à l'aide d'une source de carburant composé à base d’éthanol. La source de carburant peut avoir une énergie spécifique correspondant à une quantité d'énergie stockée ou extractible par unité de masse de carburant. La source de carburant peut être fournie à divers véhicules ou aéronefs pour permettre de générer de l'énergie et pour fournir de l'énergie à un système de propulsion pour le déplacement et le transport. Etat de l’art : Un composé à base d’éthanol peut être utilisé comme source d'énergie propre pour alimenter divers véhicules ou aéronefs, y compris des avions ou d'autres véhicules avec ou sans pilote. Un composé à base d’éthanol peut offrir un avantage par rapport à d'autres types de carburant, tels que le diesel, l'essence ou le carburéacteur, qui ont des énergies spécifiques d'environ 45 mégajoules par kilogramme (MJ/kg), ou les batteries lithium-ion, qui ont une énergie spécifique de environ 0,95 MJ/kg. L'énergie spécifique du gaz aviation ou du carburéacteur peut généralement être comprise entre environ 43 et environ 48 MJ/kg et celui de l’éthanol est de 27 MJ/kg. Il est à noter que l’éthanol peut être produit à partir de chanvre. Ce qui permet de réduire l’impact sur l’environnement. La combustion de ce carburant peut émettre des sous-produits bénins ou non toxiques, réduisant ainsi les impacts environnementaux des divers modes de transport qui l’utilisent comme source d’énergie. Il est à noter que de nombreux brevets (US, CN, JN, FR, RU) pour le stockage de carburant existent et sont consultables notamment pour le stockage de l’essence et du kérosène ainsi que de nombreux ouvrages associés (US, CN, FR, RU). L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de stockage de carburant composé à base d’éthanol pour un véhicule ou un aéronef. La présente invention concerne des systèmes et des procédés de stockage, de transport et d'utilisation d’un composé à base d’éthanol pour permettre un transport à faible taux d’émission de particules. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent être utilisés pour desservir ou créer un marché de transport à faible taux d’émission de particules (entre autre un marché de carburant d'aviation). Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent être mis en œuvre pour faciliter la capture, le stockage, le transport, la distribution et l'utilisation de ce carburant pour alimenter divers véhicules. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent être utilisés pour stocker en toute sécurité un composé à base d’éthanol. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent également être utilisés pour transporter efficacement un composé à base d’éthanol tout en isolant les modules de stockage de carburant des vibrations ou des mouvements externes susceptibles de les endommager. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent être mis en œuvre pour permettre une interface rapide, pratique et précise de réservoirs de carburant ou de modules de stockage avec un équipement de production ou de traitement de composé à base d’éthanol et des systèmes ou sous-systèmes de véhicule ou d'aéronef, y compris des composants structurels, des systèmes de distribution d'énergie, des systèmes de contrôle, systèmes de propulsion, infrastructure de transport et/ou infrastructure de recyclage. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent être utilisés pour réduire les coûts, la main-d'œuvre et la quantité ou la complexité de l'infrastructure associée au transport et à la livraison de carburant. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent également permettre la coordination de la capture, du stockage, du transport, de la distribution et du ravitaillement en carburant pour fournir divers intervenants ou consommateurs selon les types de véhicules ou d'aéronefs. Les caractéristiques de la présente invention sont exposées dans la description. Une meilleure compréhension de la présente invention peut être obtenue en regardant les dessins. La est une vue en coupe d'un module de stockage de carburant d’un composé à base d’éthanol selon un mode de réalisation de la présente invention. La est une vue en 3D éclatée d'un module de stockage de carburant d’un composé à base d’éthanol selon un mode de réalisation de la présente invention. La est une vue en coupe d'un module de stockage de carburant d’un composé à base d’éthanol selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La présente invention concerne des systèmes et des procédés de capture, de stockage et de transport de carburant d’un composé à base d’éthanol à faible taux émission de particules, dont : - la capture de carburant dans un ou plusieurs sites; - le stockage de carburant dans un ou plusieurs modules de stockage; - le transport de modules de stockage vers un site de ravitaillement de véhicules ou aéronefs. Description de l’invention : Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage (1000) de carburant composé à base d’éthanol peut / peuvent être configurés pour être couplés de manière amovible au ou aux véhicules ou aéronefs compatibles avec le carburant composé à base d’éthanol. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage de carburant composé à base d’éthanol peut / peuvent avoir une taille, une forme, un facteur de forme ou une configuration compatibles avec l'équipement d'une installation de production d'éthanol / de composé à base d’éthanol. Dans certains modes de réalisation, le ou les véhicules ou aéronefs compatibles avec le carburant à base d’éthanol peuvent être convertis ou modernisés pour être compatibles avec le ou les modules de stockage de carburant. Le ou les véhicules ou aéronefs compatibles avec le carburant à base d’éthanol peuvent comprendre une ou plusieurs piles à combustible configurées pour générer de l'électricité en utilisant le carburant stocké dans le ou les modules de stockage de carburant. Le ou les véhicules ou aéronefs compatibles avec le carburant peuvent comprendre un moteur configuré pour brûler le carburant stocké dans le ou les modules de stockage de carburant. Dans certains modes de réalisation, le composé à base d’éthanol stocké dans le dispositif peut être produit à partir de chanvre. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage de carburant / la capsule peut / peuvent comprendre une pluralité de matériaux. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage de carburant / la capsule peut / peuvent comprendre un premier matériau configuré pour contenir un composé à base d’éthanol. Dans certains modes de réalisation, le premier matériau peut comprendre une membrane imperméable ou semi-perméable. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage de carburant / la capsule peut / peuvent comprendre un second matériau configuré pour supporter une contrainte exercée sur une ou plusieurs parois internes des modules de stockage de carburant. Dans certains modes de réalisation, le deuxième matériau peut comprendre un tissage de fibres de carbone. Dans certains modes de réalisation, le deuxième matériau peut comprendre un tissage de fibres de chanvre. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage de carburant / la capsule peut / peuvent comprendre un troisième matériau configuré pour fournir une isolation thermique. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou les modules de stockage de carburant / la capsule peut / peuvent comprendre un quatrième matériau configuré pour fournir une résistance à l'abrasion et une résistance aux chocs pour les modules de stockage de carburant. Dans certains modes de réalisation, le quatrième matériau peut comprendre une fibre synthétique. Dans certains modes de réalisation, le véhicule ou l’aéronef a un compartiment de stockage de carburant, un système de carburant avec un ou plusieurs raccords d'entrée de carburant, avec un ou plusieurs raccords de sortie de carburant, et une centrale électrique couplée au système de carburant pour recevoir du carburant du système de carburant de l'aéronef. Un premier module de stockage de carburant qui est appauvri en carburant est déconnecté du système de carburant et retiré du compartiment de stockage de carburant. Un second module de stockage de carburant est chargé depuis le site de ravitaillement du véhicule ou l’aéronef dans le compartiment de stockage de carburant, le second module de stockage de carburant étant préalablement rempli de carburant. Le / premier module de stockage de carburant comprend une capsule de stockage et un raccord d’entrée / de sortie de carburant à travers lequel le carburant est stocké / distribué à partir de la capsule de stockage. Le second module de stockage de carburant comprend une capsule de stockage et un raccord d’entrée / de sortie de carburant à travers lequel le carburant est distribué à partir de la capsule de stockage. Dans certains modes de réalisation, la capsule comprend une couche tressée souple et non rigide recouvrant le / les premiers matériaux dans lequel / lesquels le fluide est stocké. La couche tressée comprend une pluralité de motifs de fibres tressés ou tissés dans deux directions différentes ou plus pour supporter différentes charges de pression exercées par le fluide contre une surface interne de l'enceinte le long de directions axiales et de directions radiales. Dans certains modes de réalisation, la capsule ne nécessite pas l'utilisation substantielle d'époxy pour réduire la perméabilité. La couche tressée comprend une fibre à haut module et à haute résistance à la traction. Dans certains modes de réalisation, la couche tressée comprend de la fibre de carbone. Dans certains modes de réalisation, la couche tressée comprend de la fibre de chanvre. Dans certains modes de réalisation, la capsule comprend en outre une couche barrière et une couche isolante adjacente à la couche tressée. Dans certains modes de réalisation, la présente technologie décrite fournit des composants, des systèmes et des procédés pour permettre un transport à faible taux d'émissions de particules. Les composants, systèmes et procédés de la présente invention peuvent être utilisés pour capturer, transporter, distribuer et utiliser le carburant. Les composants, systèmes et procédés décrits ici peuvent fournir une manipulation, un transport, une distribution et une utilisation cohérente, sûrs, efficaces et robustes de carburant stocké dans les modules de stockage. Les composants, systèmes et procédés peuvent être utilisés pour mettre en œuvre un cadre de bout en bout pour le transport à faible taux d'émissions de particules. Les modules de stockage de carburant peuvent être remplis dans une ou plusieurs installations de production de composé à base d’éthanol et peuvent être facilement chargés dans des véhicules de transport (par exemple, des voitures, des camions, des trains ou des navires) pour être transportés vers un ou plusieurs sites de ravitaillement de véhicules / aéronefs pour y être chargés. Les systèmes et procédés de la présente invention peuvent fournir un avantage supplémentaire de réduction des dépenses et du temps requis pour remplir les modules de stockage de carburant et pour charger et/ou décharger les modules de stockage dans divers véhicules compatibles avec le carburant utilisé. Dans des modes de réalisation dans lesquels le véhicule est un aéronef, l'aéronef peut comprendre des aéronefs à turboréacteurs civils de toute taille ou catégorie, par exemple des aéronefs à turboréacteurs à fuselage large, des aéronefs à turboréacteurs à fuselage étroit, des aéronefs à turboréacteurs régionaux et/ou des aéronefs à turboréacteurs commerciaux. L'aéronef peut comprendre des aéronefs civils à turbopropulseurs ou à pistons de toute taille ou catégorie, par exemple des aéronefs régionaux à turbopropulseurs et à pistons, des aéronefs à turbopropulseurs et à pistons et/ou tout autre type d'aéronef à turbopropulseurs ou à pistons. L'aéronef peut comprendre des aéronefs militaires à turboréacteurs de n'importe quelle taille ou catégorie, ou des aéronefs militaires à turbopropulseurs et à pistons de n'importe quelle taille ou catégorie. L'aéronef peut comprendre des aéronefs configurés pour des vols long-courriers, des vols moyen-courriers et/ou des vols court-courriers. Dans certains cas, l'aéronef peut comprendre, par exemple, des avions commerciaux tels que des jets gros porteurs, des jets passagers de taille moyenne, des jets passagers légers, des turbopropulseurs passagers et/ou des avions cargo. Dans d'autres cas, l'aéronef peut comprendre des jets privés comprenant par exemple des jets très légers, des jets d'affaires légers, des jets d'affaires de taille moyenne, des jets d'affaires lourds ou des jets militaires. Alternativement, l'aéronef peut comprendre des avions monomoteurs privés, des avions turbopropulseurs, des avions de voltige ou des avions amphibies. Dans certains cas, l'aéronef peut comprendre un aéronef à décollage et atterrissage verticaux (VTOL). Dans d'autres cas, l'aéronef peut comporter un ou plusieurs taxis aériens. Les composants, systèmes et procédés de la présente invention peuvent être modifiés et/ou adaptés pour être utilisés avec n'importe quel type d'aéronef ou de véhicule aérien. Dans certains modes de réalisation, le ou les véhicules peuvent être un objet mobile sans pilote, tel qu'un drone. L'objet mobile sans pilote, tel qu'un drone, peut ne pas avoir d'occupant à bord de l'objet mobile sans pilote. L'objet mobile sans pilote peut être commandé par un humain ou un système de commande autonome (par exemple, un système de commande informatique), ou toute combinaison appropriée de ceux-ci. L'objet mobile sans pilote peut être un robot autonome ou semi-autonome, tel qu'un robot configuré avec une intelligence artificielle. Dans certains modes de réalisation, le ou les véhicules / aéronefs convertis, modernisés ou de conception entièrement nouvelle peuvent être configurés pour utiliser le carburant pour la propulsion. Dans certains cas, le véhicule / l’aéronef peut avoir un système de pile à combustible qui peut comprendre une ou plusieurs piles à combustible. Les piles à combustible peuvent générer de l'électricité par une réaction électrochimique entre les combustibles. L'électricité générée par les piles à combustible peut être utilisée pour alimenter un ou plusieurs moteurs du véhicule / de l’aéronef. Dans certains modes de réalisation, le carburant comprend de l’hydrogène mélangé à un gel et additionné au composé à base d’éthanol stocké et transporté à l'aide des modules de stockage décrits ici, afin d’augmenter la capacité énergétique embarquée. L'électricité générée par les piles à combustible peut être utilisée pour alimenter un ou plusieurs moteurs du véhicule / de l’aéronef. Dans certains modes de réalisation, l'électricité excédentaire générée par les piles à combustible peut être stockée dans une ou plusieurs sources d'énergie (par exemple des batteries) pour une utilisation future. Dans certains modes de réalisation optionnels, le système de pile à combustible peut également avoir un module d'électrolyse en plus de la pile à combustible. Dans certains modes de réalisation, pour fournir la quantité d'énergie souhaitée, une pluralité de piles à combustible (par exemple, un empilement de piles à combustible) peuvent être combinées en série pour produire une tension plus élevée, ou en parallèle pour permettre à un courant plus élevé d'être fourni. La surface de cellule peut également être augmentée dans la pile à combustible, pour permettre un courant plus élevé de chaque cellule. Une pile à combustible peut être fournie dans différentes conceptions et configurations, par exemple, des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), une pile à combustible à carbonate fondu (MCFC), une pile à combustible à acide phosphorique (PAFC), une pile à combustible à oxyde solide (SOFC). Dans certains cas, la pile à combustible peut fonctionner selon un besoin ou une demande du véhicule. Par exemple, lorsque les unités consommatrices d'énergie ou les systèmes de propulsion du véhicule demandent plus d'énergie, les piles à combustible peuvent fonctionner pour produire plus d'énergie. Dans de telles situations, la pile à combustible peut consommer des combustibles à un rythme plus rapide. Lorsque la demande d'énergie à bord du véhicule est moindre, la pile à combustible peut produire moins d'énergie. Dans certains cas, les piles à combustible peuvent être fonctionnellement couplées à une ou plusieurs batteries. La ou les batteries peuvent être chargées ou rechargées à l'aide de l'électricité générée par les piles à combustible. Les batteries peuvent être configurées pour fournir de l'électricité pour entraîner un ou plusieurs moteurs électriques et/ou une ou plusieurs hélices. Dans d'autres cas, le carburant peut être brûlé dans un turboréacteur, un turboréacteur, un turbopropulseur, un turbomoteur, un turboréacteur, ou tout autre type de moteur à combustion interne compatible avec l'un quelconque des véhicules / des aéronefs décrits ici. Dans certains modes de réalisation, la ou les propriétés de matériau peuvent fournir les caractéristiques de masse, de résistance, de ténacité, de perméabilité et d'inflammabilité nécessaires pour faciliter le stockage et/ou le transport du carburant stocké dans les modules de stockage. Dans certains cas, le ou les matériaux peuvent comprendre un matériau métallique. Le matériau métallique peut comprendre, par exemple, de l'aluminium, du platine, du magnésium, du titane, du fer, du cobalt, du nickel, du cuivre, du zinc, de l'argent et/ou de l'or. Dans certains cas, le ou les matériaux peuvent comprendre un matériau composite. Le matériau composite peut comprendre, par exemple, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres de chanvre, de l'aramide, des polymères renforcés de fibres, des polymères renforcés de fibres de carbone et/ou des plastiques renforcés de verre. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou le module de stockage de carburant composé à base d’éthanol et/ou les capsules est / sont formées à partir d'un matériau rigide pour alimenter en carburant un véhicule ou un aéronef. Par exemple, le module de stockage de carburant comprend une capsule structurellement rigide ayant une chambre pour stocker le carburant. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou le module de stockage de carburant composé à base d’éthanol et/ou les capsules est / sont formées à partir d'un matériau non rigide pour alimenter en carburant un véhicule ou un aéronef. Par exemple, le module de stockage de carburant comprend une capsule structurellement non rigide ayant une chambre pour stocker le carburant. Dans certains cas, le dispositif ou le module ou le conteneur de stockage de carburant peut comprendre un sac à carburant pour stocker le carburant composé à base d’éthanol. Le sac à carburant peut comprendre un volume intérieur ou une chambre pour stocker le carburant. Le sac à carburant peut être formé à partir d'un matériau flexible tel qu'un tissu, une vessie, un matériau élastomère ou tout autre matériau (par exemple du chanvre). Une ou plusieurs parties du sac à carburant peuvent librement se plier ou se plier. Le sac à carburant peut ou non être formé à partir d'un matériau expansible ou étirable. Le sac à carburant peut comprendre une membrane imperméable légère. Le sac à carburant peut être formé d'un polymère léger. Le polymère léger peut comprendre, par exemple, du polyester, des fibres de polyester, du mylar ou du nylon renforcé ou du chanvre. Le sac à carburant peut être formé d'un ou plusieurs matériaux organiques. Dans certains cas, la totalité du sac à carburant peut être formée à partir d'un matériau organique. Lorsque le sac à carburant n'est pas rempli de carburant, le sac à carburant peut avoir une configuration dégonflée. La configuration dégonflée peut être pliée, enroulée ou repliée sur elle-même. Lorsque le sac de carburant est rempli de carburant, le sac de carburant peut être entièrement gonflé et étiré sous tension. Le sac de carburant peut prendre n'importe quelle forme. Dans certains cas, le sac à carburant peut être sensiblement sphérique, ellipsoïdal, cylindrique, prismatique, en forme de tore, en forme de larme, en forme de bol, ou peut être une sphère aplatie, une ellipse, une forme géométrique solide ou toute autre forme lorsqu'il est gonflé. Dans certains cas, le dispositif ou les modules de stockage de carburant et ses composants peut / peuvent comprendre une pluralité de couches et/ou de matériaux. Dans certains cas, la pluralité de couches et/ou de matériaux peuvent être configurés ou optimisés pour remplir de multiples fonctions (par exemple, isolation, intégrité structurelle, protection contre les chocs, résistance aux chocs et support de charges de pression). Dans certains cas, le dispositif ou le module de stockage de carburant peut comprendre une ou plusieurs capsules qui sont des réservoirs de stockage de consommation standard disponibles dans le commerce. Dans certains modes de réalisation, le dispositif ou le module de stockage de carburant peut avoir par exemple les dimension suivantes : l’épaisseur d’un module est comprise entre 2 mm et 20 mm, la longueur d’un module est comprise entre 1 cm et 100 cm, la largeur d’un module est comprise entre 1 cm et 25 cm, la hauteur d’un module est comprise entre 1 cm et 25 cm. l’épaisseur d’une capsule est comprise entre 2 mm et 15 mm, la longueur d’une capsule est comprise entre 1 cm et 98 cm, la largeur d’une capsule est comprise entre 1 cm et 23 cm, la hauteur d’une capsule est comprise entre 1 cm et 23 cm. Dans les modes de réalisation décrits ici, une suite de capteurs peut être fournie ou mise en œuvre pour surveiller une pluralité de paramètres associés aux modules de stockage de carburant, tout au long de la durée de vie des modules de stockage de carburant. La pluralité de paramètres peut comprendre la température du carburant stocké dans les modules de stockage de carburant, la pression de carburant stocké dans les modules de stockage de carburant, une quantité de gaz s'échappant ou s'échappant du modules de stockage de carburant, une charge exercée sur les modules de stockage de carburant due à une ou plusieurs vibrations ou chocs, ou toute modification de ces paramètres sur une période période de temps. De nombreuses variantes, modifications et substitutions peuvent apparaître à l'homme du métier sans s'écarter de l'invention. , Dispositif (1000) de stockage de carburant composé à base d’éthanol, et comprenant, les capsules formées à partir d'un matériau rigide pour alimenter en carburant un véhicule ou un aéronef, le module de stockage de carburant comprend une capsule structurellement rigide. , Dispositif (1000) selon la revendication 1, le module de stockage de carburant comprend une capsule structurellement non rigide.