Brevet FR3042069A1 (20170407)
REVENDICATIONS1. Système comportant : - au moins une première chambre (21) dans laquelle un premier gaz, qui est un gaz potentiellement humide, est apte à circuler; - au moins une première ligne d'alimentation apte à alimenter en gaz potentiellement humide, l'entrée de la première chambre jusqu'à une pression maximale de fonctionnement Pmax, la première ligne d'alimentation comprenant un premier régulateur de débit apte à réguler le débit du premier gaz DH entre une valeur nulle et une valeur maximale DHinax - au moins une deuxième chambre (23) dans laquelle un deuxième gaz est apte à circuler ; - au moins une deuxième ligne d'alimentation apte à alimenter en deuxième gaz l'entrée de la deuxième chambre, la deuxième ligne d'alimentation comprenant un deuxième régulateur de débit apte à réguler le débit du deuxième gaz Do entre une valeur nulle et une valeur maximale Do,max; - une enceinte (40) dans laquelle les première et deuxième chambres sont logées, dans laquelle un troisième gaz, dit gaz d'équilibrage, est apte à circuler, l'enceinte étant apte à fonctionner sous pression du gaz d'équilibrage jusqu'à la pression maximale de fonctionnement Pmax , - une troisième ligne d'alimentation apte à alimenter l'intérieur de l'enceinte en gaz d'équilibrage, de préférence de l'air, la troisième ligne d'alimentation comprenant un troisième régulateur de débit apte à réguler le débit du gaz d'équilibrage Da, entre une valeur nulle et une valeur maximale Datr,max - des capteurs de pression (PH, Po, Pair), aptes à mesurer la pression dans chacune des première et deuxième chambres et dans l'enceinte, entre la pression atmosphérique et la valeur de pression maximale Pim, ; - au moins trois vannes de régulation (VH, Vo, Vair), agencées à l'extérieur de l'enceinte et respectivement sur la ligne de sortie de la ou des premières chambres, de la ou des deuxièmes chambres et de l'enceinte, chaque vanne étant apte à fonctionner chacune à une température supérieure à la température de condensation du gaz humide à la pression maximale Pmax considérée, chaque vanne étant apte à être ouverte de 0% à 100% 3042069 27 et présentant une capacité Ky adaptée à la pression maximale Pmax et au débit moyen du gaz considéré sur chacune des trois lignes de sortie; - des moyens de chauffage des lignes contenant le gaz humide à une température supérieure à la température de condensation de ce gaz humide à la pression 5 maximale Pmax considérée ; - des moyens de commande et d'asservissement pour commander et asservir les vannes de régulation (VH, Vo, Vair) en fonction des différences de valeurs de pression mesurées par les capteurs de pression de sorte à obtenir une différence minimale de pression entre la ou les premières chambres, la ou les deuxièmes chambres et l'enceinte. 10\n<CLM>\1\tSystème selon la revendication 1, un condenseur (50) du gaz humide, agencé en aval de la vanne de régulation VH, sur la ligne de sortie de la ou des premières chambres.\n<CLM>\1\tSystème selon la revendication 1 ou 2, les moyens de commande et d'asservissement étant aptes en outre à commander et asservir les régulateurs de débit du 15 deuxième gaz Do et du gaz d'équilibrage DAir en fonction de l'état d'ouverture des vannes de régulation du deuxième gaz Vo et du gaz d'équilibrage Vair, afin d'éviter les états d'ouverture ou de fermeture complète des vannes du deuxième gaz Vo et du gaz d'équilibrage V.\n<CLM>\1\tSystème selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un réacteur 20 d'électrolyse ou de co-électrolyse à haute température (EHT) comprenant un empilement (20) de cellules d'(de co-)électrolyse élémentaires à oxydes solides comprenant chacune une anode, une cathode, et un électrolyte intercalé entre l'anode et la cathode, les cellules étant connectées électriquement en série, l'empilement comprenant deux bornes électriques pour l'alimentation en courant des cellules et définissant des chambres de 25 circulation de vapeur d'eau et d'hydrogène ou de vapeur d'eau, d'hydrogène et dioxyde de carbone (CO2) sur les cathodes en tant que premières chambres et, des chambres de circulation en air ou en azote ou en oxygène ou un mélange de gaz contenant de l'oxygène sur les anodes en tant que deuxièmes chambres.\n<CLM>\1\tSystème selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant une pile à 30 combustible (SOFC) à haute température comprenant un empilement (20) de cellules électrochimiques élémentaires à oxydes solides comprenant chacune une anode, une cathode, et un électrolyte intercalé entre l'anode et la cathode, les cellules étant connectées 3042069 28 électriquement en série, l'empilement comprenant deux bornes électriques pour la récupération en courant des cellules et définissant des chambres de circulation en dihydrogène ou un autre gaz combustible ou un mélange contenant un gaz combustible sur les anodes en tant que premières chambres et des chambres de circulation en air ou en 5 azote ou en oxygène ou un mélange de gaz contenant de l'oxygène sur les cathodes en tant que deuxièmes chambres.\n<CLM>\1\tSystème selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins trois capteurs de pression absolue (PH, Po, Pair), aptes à mesurer chacun la pression respectivement dans chacune des première chambres, dans chacune des deuxième 10 chambres et dans l'enceinte.\n<CLM>\1\tSystème selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant au moins un capteur de pression absolue PH, apte à mesurer chacun la pression dans chacune des première chambres, et comprenant au moins deux capteurs de pression différentiels aptes à mesurer respectivement la différence de pression entre la ou les deuxième chambres et la 15 ou les première chambres 4130,(Po-PH) et entre l'enceinte et la ou les première chambres APair=(Pair-PH).\n<CLM>\1\tSystème selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des vannes de by-pass VH,bypass, Vo,bypass et Vair,bypass agencées chacune en parallèle respectivement des vannes de régulation VH, Vo et Vair. 20\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement du système selon l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : a/ définir les consignes de fonctionnement suivantes: al/ définir un débit DH qui correspond à la quantité de gaz potentiellement humide nécessaire pour un point de fonctionnement électrochimique 25 prédéterminé; a2/ définir un débit Do qui correspond à la quantité de deuxième gaz nécessaire pour un point de fonctionnement électrochimique prédéterminé; a3/ définir un débit Dair qui correspond à la quantité de deuxième gaz nécessaire pour assurer la détection et la sécurité vis-à-vis des fuites et éviter la formation 30 d'une atmosphère explosive dans l'enceinte; a4/ définir une pression Pconsigne pour le point de fonctionnement prédéterminé ; 3042069 29 a5/ définir la pression différentielle 4Po,consigne correspondant à l'écart de pressions entre celle régnant dans la ou les deuxièmes chambres et celle dans la ou les premières chambres; a6/ définir la pression différentielle --air,consigne correspondant à l'écart 5 de pressions entre celle dans l'enceinte et celle régnant dans la ou les premières chambres ; b/ appliquer les régulations suivantes: b1/ actionner le (ou les) régulateur(s) de débit de gaz humide, afin de réguler le débit DH du gaz humide ; 10 b2/ actionner le (ou les) régulateur(s) de débit de deuxième gaz, afin de réguler le débit Do entrant dans la ou les secondes chambres; b3/ actionner le (ou les) régulateur(s) de débit du gaz d'équilibrage, afin de réguler le débit Dair entrant dans l'enceinte; b4/ actionner la vanne de régulation VH du gaz humide pour réguler la 15 pression PH réelle de la ou des premières chambres sur la valeur de consigne Pconsigne ; b5/ actionner la vanne Vo du deuxième gaz de sorte que la pression différentielle réelle entre la ou les deuxièmes chambres et la ou les premières chambres 4130=(Po-PH), soit régulée en fonction de l'erreur mesurée par rapport à la consigne (4Po,consigne -4130), afin que la pression Po du deuxième gaz suive celle PH de la ou des 20 premières chambres avec la pression différentielle de consigne 4Po,consigne; b6/ actionner la vanne Vair du gaz d'équilibrage de sorte que la pression différentielle réelle entre l'enceinte et la ou les premières chambres APair=(Pair-PH), soit régulée en fonction de l'erreur mesurée par rapport à la consigne (4Pair,consigne -APairi, afin que la pression Pair du gaz d'équilibrage de l'enceinte celle PH de la ou des premières 25 chambres avec la pression différentielle de consigne AP air,consigne.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon la revendication 9, comprenant en outre une étape d'augmentation de débit du deuxième gaz Do et du gaz d'équilibrage DAir si les vannes de régulation respectivement du deuxième gaz Vo et du gaz d'équilibrage Vair, sont proches d'un état de fermeture complète. 30\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon la revendication 9, comprenant en outre une étape de diminution de débit du deuxième gaz Do et du gaz d'équilibrage DAir si les 3042069 30 vannes de régulation respectivement du deuxième gaz Vo et du gaz d'équilibrage VA, sont proches d'un état d'ouverture complète.