INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Grâce à ce montage, I'élément mobile 5a peut se déplacer librement par rapport à la porte coulissante 1 sur la distance prédéterminée x dans la
direction d'ouverture de la porte coulissante 1.
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En revanche, la porte coulissante 2 sur le côté droit est déplacée en réponse au mouvement de la porte coulissante 1 par l'intermédiaire d'un mécanisme de changement de direction 7. Comme le montre la figure 11, le mécanisme de changement de direction 7 comprend une crémaillère inférieure 9 qui est reliée au corps mobile 4 de la porte coulissante 1 par l'intermédiaire d'une bielle 8 de connexion, une crémaillère supérieure 11 qui est reliée au corps mobile 4 de la porte coulissante 2 par l'intermédiaire d'une plaque de raccordement 10 et un pignon 12 qui est en prise simultanément avec les crémaillères 9 et 11. La crémaillère inférieure 9 et la crémaillère supérieure 11 sont guidées dans un bo^'tier 7a unitaire fixé côté automotrice de façon qu'elles puissent coulisser dans les directions d'ouverture et de fermeture, et le pignon 12 est supporté par un arbre fixé sur le bo^'tier 7a unitaire. La direction des mouvements d'ouverture et de fermeture de la porte coulissante 1 commandée par le moteur linéaire 5 est modifiée par le mécanisme de changement de direction 7 et transmise à la porte coulissante 2. Les figures 12 et 13 représentent les détails d'un mécanisme de verrouillage 13 disposé du côté du mécanisme de changement de direction 7 (voir la figure 10), et d'un poussoir 14 et d'une fixation à traction 15 qui obligent le mécanisme de verrouillage 13 à verrouiller ou à déverrouiller les portes coulissantes 1, 2. La figure 12 représente un état dans lequel ie mécanisme de verrouillage 13 verrouille les portes coulissantes 1, 2 et la figure 13 représente un état dans lequel le mécanisme de verrouillage 13 déverrouille les portes coulissantes 1, 2. Sur les figures 12 et 13, la tige poussoir 14 et la fixation à traction 15 sont montées sur l'élément mobile 5a du moteur linéaire 5. La tige poussoir 14 est fixée horizontalement et la fixation à traction 15 munie d'une extrémité crochue est placée sur la tige poussoir 14 et assemblée à celle-ci de façon à pouvoir tourner verticalement au moyen d'un axe à une extrémité. La fixation à traction 15 est poussée vers le haut par un ressort de compression 16 intercalé entre la fixation à traction et la tige poussoir 14 et sa plage de rotation ascendante est limitée par un axe à tête 17 qui pénètre avec jeu dans la tige poussoir 14 pour être vissé dans la fixation à traction 15. Une fixation de guidage 18, qui est en contact avec la surface supérieure de la fixation à traction 15 pour empêcher celle-ci de tourner vers le haut, est fixce sur l'extrémité avant d'un bâti du moteur
linéaire 5.
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Le mécanisme de verrouillage 13 comprend une tige verticale de verrouillage 22, qui est guidée de manière coulissante dans une direction axiale dans un cylindre de guidage 21 qui est fixé sur le bo^'tier 7a unitaire, et supporté par celui-ci, une plaque de verrouillage 23, qui est intégrée à la tête S de la tige de verrouillage 22, et un ressort de blocage 24 composé d'un
ressort de tension qui pousse de force la tige de verrouillage 22 vers le bas.
Pour pouvoir se déplacer en réponse au mouvement de la porte coulissante 1, le mécanisme de verrouillage 13 comprend une coulisse 19, qui est guidée de manière coulissante dans une direction dans laquelle les portes coulissantes 1, 2 se déplacent, et un ressort de rappel 20 composé d'un ressort de compression qui pousse de force la coulisse 19 vers la porte coulissante 2. Une surface de came 19a comprenant un gradin incliné est formée sur le côté supérieur de la coulisse 19. Une saillie d'engagement 19b est placée à une extrémité de la coulisse 19. Un galet 25 en contact avec la surface de came 19a de la coulisse 19 est montée de manière à tourner sur la tige de verrouillage 22 par l'intermédiaire d'une attache non représentée. Le ressort de blocage 24, qui pousse de force la tige de verrouillage 22 vers le
bas, s'étend entre la plaque de verrouillage 23 et le bo^'tier 7a unitaire.
Comme décrit ultérieurement, la tige de verrouillage 22 monte et descend en réponse aux mouvements d'ouverture et de fermeture des portes coulissantes 1, 2. La figure 12 représente l'état dans lequel les portes coulissantes 1, 2 sont verrouillées en état fermé dans l'appareil à portes latérales coulissantes décrit plus haut. Dans cet état, une extrémité de la tige de verrouillage 22 est insérée dans le trou de blocage 26 de la crémaillère supérieure 11 formant une section de prise du mécanisme de changement de direction 7 afin de verrouiller le mouvement coulissant de la crémaillère supérieure 11. Cela interdit le mouvement des portes coulissantes 1, 2, qui sont adaptées pour se déplacer en réponse au mouvement de la crémaillère supérieure 11. En outre, dans cet état, la tige poussoir 14 est mise en contact avec la saillie d'engagement 19b de la coulisse 19 et la partie crochue de la fixation à traction 15 s'engage avec la saillie d'engagement 19b. Si une instruction d'ouverture est transmise dans cet état, I'élément mobile 5a du moteur linéaire 5 se déplace vers la gauche. Au début de ce mouvement, l'élément mobile 5a se déplace vers la gauche d'une distance prédéterminée x alors que la porte coulissante 1 reste en état fermée tout en compressant le ressort
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Ce phénomène est explicité sur la figure 1, qui représente une cellule classique de pile métaloxygène.
Cette cellule présente une cathode à oxygène 1 et une anode métallique 3 disposées de part et d'autre d'un électrolyte 5 constitué d'un électrolyte liquide alcalin imprégnant une partie poreuse. Lorsque l'air alimentant la cathode à oxygène 1 arrive au contact de l'électrolyte liquide alcalin, une partie du dioxyde de carbone se dissout dans l'eau selon l'équation (4) suivante : (4) C02 + H20 -) - H2C03 L'acide carbonique se dissocie ensuite en ions carbonate. Ces ions carbonate s'assemblent avec les cations de l'électrolyte alcalin, selon l'équation (5) suivante :
(5) C03'+ 2Na- Na2C03 Le carbonate de sodium formé se dépose à l'interface cathode/électrolyte 7 sous forme de couche référencée 9 sur la figure 1, et contribue à gêner la propagation des ions OH-.
Cet électrolyte liquide peut être remplacé par une membrane conductrice d'anions et notamment d'ions hydroxyles OH-.
Cette membrane, dite membrane échangeuse d'ions, est généralement à base d'un polymère conducteur ionique et a pour principale fonction d'assurer la mobilité des ions OH-, tel que cela est mentionné dans le brevet US 6 183 914 [2]. Toutefois, ce type de membrane présente l'inconvénient de ne pas permettre la dissolution des complexes d'hydroxydes métalliques qui précipitent à l'interface anodemembrane.
De ce fait, les piles métal-oxygène de l'art antérieur présentent toutes au moins l'un des inconvénients suivants : - leurs performances sont limitées dans le temps, du fait que le phénomène de carbonatation se produisant à l'interface cathode-électrolyte gêne la propagation des ions hydroxyle de la cathode vers l'anode ; - leurs performances sont limitées dans le temps du fait que les complexes d'hydroxydes métalliques précipitent à l'interface anode-électrolyte, sans être dissous par la membrane.
Le but de la présente invention est donc de proposer une pile à métal-oxygène, dont la constitution de l'électrolyte permet à la fois de limiter ce phénomène de carbonatation et également de dissoudre les complexes d'hydroxydes métalliques formés à l'interface anode-électrolyte.
Ce résultat est atteint par une pile métaloxygène comprenant au moins une cellule, ladite cellule comprenant une anode métallique et une cathode à oxygène disposées de part et d'autre d'un électrolyte, caractérisée en ce que ledit électrolyte présente, au contact de l'anode, une première zone comprenant une partie poreuse imprégnée d'un électrolyte liquide, ledit électrolyte liquide comprenant des anions OH-et des cations et, au contact de la cathode, une seconde zone comprenant un matériau solide échangeur d'anions OH-, ledit matériau étant apte à limiter le passage des cations provenant dudit électrolyte liquide.
Ainsi, grâce à la présente invention, les éventuels ions carbonate formés dans le compartiment contenant la cathode à oxygène par dissolution de dioxyde de carbone ont une très faible probabilité, du fait de l'existence de cette seconde zone, de se combiner avec des cations de l'électrolyte liquide, pour former des carbonates cristallins.
Le phénomène de carbonatation à l'origine de la diminution de durée de vie des piles à métaloxygène de l'art antérieur est ainsi jugulé.
De plus, le fait d'utiliser un électrolyte liquide du côté anode est particulièrement avantageux dans la mesure, où il permet la dissolution des complexes de métaux créés à l'anode.
Selon l'invention, la seconde zone est de préférence, perméable à l'eau afin de faciliter à l'interface cathode-électrolyte la réduction de l'oxygène en ions OH-.
Selon l'invention, la partie poreuse de la première zone et la deuxième zone sont, de préférence, constitués de deux matériaux différents.
Ainsi, le matériau solide échangeur d'anions constitutif de la seconde zone apte à limiter le passage des cations provenant de l'électrolyte liquide peut être constituée par un polymère échangeur d'anions OH-, lesdits anions OH étant formés par réduction de l'oxygène de l'air du côté cathodique.
De préférence, ce polymère échangeur anionique se caractérise par un nombre de transport anionique voisin de 1.
Ainsi, seuls les anions formés à l'interface cathode-seconde zone sont mobiles dans ce matériau ; les ions carbonates formés éventuellement par dissolution du dioxyde du carbone du côté de l'électrode à air ne peuvent donc entrer en contact avec des cations provenant de l'électrolyte liquide situé du côté anodique.
Avantageusement, l'étage d'oxydation sélective comprend un échangeur thermique traversé par au moins un composant du mélange d'alimentation, en vue de son réchauffement et du refroidissement du réformat.
Dans un mode de réalisation, le dispositif d'alimentation en gaz de la pile à combustible comprend un échangeur thermique associé à l'étage d'oxydation sélective, l'échangeur thermique étant traversé par le réformat issu de l'étage d'oxydation sélective, et par au moins un composant du mélange d'alimentation, en vue de son réchauffement et du refroidissement du réformat. Comme la réaction qui se produit dans l'étage d'oxydation sélective s'effectue à une température plus élevée que la température de fonctionnement de la pile à combustible, il est possible d'utiliser l'énergie thermique en excédant du réformat pour réchauffer un composant du mélange d'alimentation du reformeur.
Dans un mode de réalisation, un échangeur thermique est traversé par des gaz sortant du compartiment cathodique et/ou du brûleur.
Avantageusement, le dispositif comprend des moyens pour réaliser une détente bi-étagée avec réchauffement intermédiaire des gaz sortant du compartiment cathodique et/ou du brûleur, tout en récupérant de l'énergie sous forme mécanique Avantageusement, au moins un échangeur thermique est traversé par des produits de réaction d'un étage de réaction des gaz à l'eau. Ainsi, on peut réchauffer un produit de réaction d'un étage de réaction des gaz à l'eau avant son entrée dans l'étage de réaction des gaz à l'eau, tout en refroidissant le réformat.
Dans un mode de réalisation, un échangeur thermique est remplacé par deux échangeurs secondaires, l'un desdits échangeurs secondaires étant traversé par un fluide caloporteur et au moins un composant du mélange d'alimentation, l'autre échangeur secondaire étant traversé par le fluide caloporteur et le réformat. Les échangeurs thermiques gaz-gaz sont encombrants. L'utilisation de deux échangeurs secondaires liquide-gaz permet d'utiliser deux échangeurs liquide-gaz plus compacts qu'un seul échangeur gaz-gaz.
L'invention concerne également un procédé de mise en température de chaque étage d'un dispositif d'alimentation en gaz d'une pile à combustible, comprenant un reformeur recevant en entrée un mélange d'alimentation et une pluralité d'étages de traitement du réformat sortant du reformeur. On utilise selon l'invention une circulation à contre-courant des composants du mélange d'alimentation dans des échangeurs thermiques disposés sur un circuit d'alimentation en réformat de la pile à combustible, en vue de la mise en température du réformat pour chaque étage et du réchauffement du mélange d'alimentation du reformeur.
L'invention concerne encore un réacteur/échangeur thermique de structure particulière, pouvant en particulier être utilisé comme étage d'oxydation sélective, comprenant des tubes traversés par un mélange de fluides à traiter tel qu'un réformat et de l'air, en vue d'un échange de chaleur avec un fluide de refroidissement circulant le long des parois externes des tubes, les tubes étant remplis d'un catalyseur en vue de la réaction catalytique du mélange de fluides.
De préférence, des portions de longueur déterminée des tubes sont remplies de catalyseur, d'autres portions étant dénuées de catalyseur.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement un premier mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation en gaz d'une pile à combustible selon l'invention ; - la figure 2 est un graphique représentant l'évolution des températures des gaz dans le dispositif d'alimentation en gaz de la pile à combustible selon la figure 1 ; - la figure 3 illustre schématiquement un second mode de réalisation du dispositif d'alimentation selon l'invention ; - la figure 4 illustre schématiquement un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention ; - la figure 5 représente une vue partielle d'une variante du troisième mode de réalisation ; et - la figure 6 représente une vue en coupe axiale d'un réacteur/échangeur thermique pour la réaction des gaz.
Sur la figure 1, un dispositif d'alimentation en gaz d'une pile à combustible, comprend un reformeur 1 recevant en entrée un mélange d'alimentation M comprenant principalement de l'eau H, de l'essence E et de l'air AI. Le reformeur 1 fournit en sortie un réformat R destiné à l'alimentation d'une pile à combustible non représentée sur la figure, du type utilisant de l'hydrogène et de l'oxygène. Le reformeur 1 possède une température de fonctionnement Tl de l'ordre de 800 C.
Le réformat R issu de reformeur 1 traverse successivement un échangeur thermique 2, un étage de réaction du gaz à l'eau 3, un échangeur thermique 4, un étage de réaction du gaz à l'eau 5, un échangeur thermique 6, un étage d'oxydation sélective 7, et un échangeur thermique 8.
Dans les étages de réaction du gaz à l'eau 3 et 5, le réformat réagit, en présence d'un catalyseur, avec de l'eau apportée de l'extérieure ou présente en excès dans le réformat R. Pour éliminer efficacement certains composant du réformat à l'aide de cette réaction catalytique, on utilise deux étages de réaction du gaz à l'eau fonctionnant à des températures différentes. L'étage de réaction du gaz à l'eau 3 possède une température de fonctionnement T2 se situant aux environs de 400 C, alors que l'étage de réaction du gaz à l'eau 5 possède une température de fonctionnement T3 se situant approximativement à 200 C.
Dans l'étage d'oxydation sélective 7, le réformat R réagit, en présence d'un catalyseur, avec de l'oxygène apporté par une alimentation en air, non représentée sur le dessin. L'étage d'oxydation sélective 7 possède une température de fonctionnement T4 se situant aux environs de 150 C.
Le réformat issu de l'échangeur thermique 8 alimente la pile à combustible, qui fonctionne de préférence à une température T5 se situant aux environs de 80 C.
L'étage de réaction du gaz à l'eau 3, l'étage de réaction du gaz à l'eau 5 et l'étage d'oxydation sélective 7 comprennent chacun un échangeur thermique intégré traversé d'une part par le réformat R pendant sa réaction catalytique avec l'eau ou l'air et d'autre part par le mélange d'alimentation M.
boulon encastré vissé dans un filet intérieur situé dans le trou rond depuis le côté inférieur sur la figure 9. La vis de réglage 43 est fixée par un contre
écrou 44.
D'autre part, l'élément de guidage 45 arqué, qui forme une surface de guidage sur laquelle la bille 41 glisse, est fixé au côté de l'automotrice pour
suivre le chemin de la bille 41 lorsque la manette d'urgence 28 est pivotée.
L'extrémité de la bille 41 pressée sur l'élément de guidage 45 par le ressort de compression 42 dans l'état déverrouillé illustré sur la figure 5 tombe dans un trou 45a formé dans l'élément de guidage 45 et y est positionné. La pression de la bille 41 contre l'élément de guidage 45 est ajustée par le mouvement axial de ia vis de réglage 43. Comme le montre clairement la figure 9, un gradin 45b est formé sur la surface de guidage de l'élément de guidage 45 avec laquelle la bille 41 est en contact, et l'élément de guidage 45 est plus épais sur le côté o le trou 45a est formé que sur le côté opposé. Le gradin 45b est situé dans une position dans laquelle la bille 41 s'approche juste avant que la manette d'urgence 28 soit ramenée en sens inverse horaire depuis la position d'actionnement indiquée sur la figure 7 afin que la tige de verrouillage 22 commence à se placer dans le trou de blocage 26. Le côté supérieur et le côté inférieur de l'élément de guidage 45 sont formés de
manière continue par l'intermédiaire d'une surface inclinée du gradin 45b.
Dans le mécanisme de freinage 40 décrit ci-dessus, si la manette d'urgence 28 est actionnée dans l'état verrouillé de la figure 5, la bille 41 est libérée du trou 45a de l'élément de guidage 45 afin de glisser sur le palier 45b vers le côté inférieur de la surface de guidage dans l'état déverrouillé de la figure 7. Lorsque la manette d'urgence 28 se rétracte en sens inverse horaire suite à une collision avec la porte coulissante 1, la bille 41 glisse sur l'élément de guidage 45 vers le gradin 45b. Lorsque la bille 41 s'approche du gradin b, toutefois, la manette d'urgence 28 est freinée et arrête la bille 41 devant le côté supérieur de l'élément de guidage 45. Donc, la manette d'urgence 28 ne revient pas vers la position de verrouillage de la figure 5 et, de ce fait, même si la porte coulissante 1 qui a été ouverte manuellement est fermée manuellement, elle ne peut pas être verrouillée automatiquement par le retour
Il faut noter que dans le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 5, une fixation à traction 15, un ressort de compression 16, un axe à tête 17, une fixation de guidage 18 et une saillie d'engagement 19b de la coulisse 19 sont prévus à la place du ressort de rappel 20 du premier mode de réalisation. Ces composants sont identiques à ceux de la technique
antérieure décrite en référence aux figures 12 et 13 et une brève description
de ceux-ci est donnée ci-après. En réponse à une instruction d'ouverture transmise à la porte coulissante 1 dans l'état fermé de la figure 5, I'électro- aimant 33 déverrouille la porte coulissante 1 et le signal de déverrouillage provenant de l'interrupteur de verrouillage 31 oblige l'élément mobile 5a du moteur linéaire 5 à commencer de se déplacer vers la gauche comme c'est le cas dans le premier mode de réalisation décrit plus haut. A cette occasion, dans l'état de la figure 5, la fixation à traction 15 tire la coulisse 19 par l'intermédiaire de la saillie d'engagement 19b dans une position située sous le galet 25. Lorsque la coulisse 19 atteint une position située juste sous le galet , la fixation à traction 15 est libérée de la fixation de guidage 18 et s'ouvre
vers le haut pour se dégager de la saillie d'engagement 19b.
D'autre part, lors de l'action de fermeture de la porte coulissante 1, le mouvement vers la droite de l'élément mobile 5a oblige la tige poussoir 14 à pousser la coulisse 19 par l'intermédiaire de la saillie d'engagement 19b afin qu'elle soit libérée du galet 25. En outre, si elle s'approche de la fixation de guidage 18, la fixation à traction 15 est abaissée pour s'engager de nouveau avec la saillie d'engagement 19b. Dans le deuxième mode de réalisation, il n'est pas nécessaire d'étirer le ressort de rappel 20 (figure 1) lors de l'action de fermeture et, donc, on obtient des avantages comme une réduction de la
capacité du moteur linéaire 5.
Effets de l'invention Comme décrit plus haut, selon la présente invention, le mouvement de la manette d'urgence est transmis directement à l'élément de verrouillage du mécanisme de verrouillage, ce qui permet de déverrouiller manuellement les portes coulissantes serrées. En outre, en pressant les portes coulissantes simultanément au moyen de la manette d'urgence pour créer un espace entre elles, une personne peut facilement voir que les portes coulissantes ont été déverrouillées, ce qui facilite l'évacuation rapide des passagers hors de l'automotrice.
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problème lié au fait que les portes coulissantes ne peuvent pas être action nées de man ière sû re en raison de la tension ou d u relâchement d'u n câble. De préférence, lorsque la manette d'urgence est actionnée, I'élément de fixation côté porte coulissante est pressé simultanément par une partie de la manette d'urgence pour créer un espace entre les portes coulissantes. Grâce à ce montage, un espace est créé entre les portes coulissantes au moment o la manette d'urgence est actionnée et il est possible de se rendre compte visuellement que les portes coulissantes peuvent être ouvertes et il est possible aussi de les ouvrir aisément manuellement en plaçant la main dans l'espace. De préférence, la manette d'urgence peut être facilement rétractée si l'élément de fixation côté porte coulissante la heurte quand les portes coulissantes sont fermées après que la manette d'urgence a été actionnée pour ouvrir manuellement les portes coulissantes. Grâce à ce montage, même si la porte coulissante fermée manuellement après avoir été ouverte manuellement au moyen de la manette d'urgence heurte cette dernière, il est impossible que la manette d'urgence soit endommagée car elle se rétracte pour absorber le choc. Dans ce cas, il n'est pas préférable que la manette d'urgence se rétracte vers le haut vers la position d'origine avant le
fonctionnement car les portes coulissantes sont de nouveau verrouillées.
Donc, il est préférable qu'un mécanisme de freinage soit prévu afin que la manette d'urgence, qui s'est rétractée suite au choc de l'élément de fixation côté porte coulissante, se place devant la position dans laquelle les portes coulissantes sont de nouveau verrouillées. Cela évite que les portes
coulissantes soient de nouveau verrouillées.
De préférence, le mécanisme de freinage se compose d'une bille, qui est adaptée de manière mobile dans la manette d'urgence pour recevoir une contre-pression d'un ressort de compression, et d'un élément de guidage qui est placé côté automotrice pour suivre le chemin de la bille lorsque la manette d'urgence est actionnée, I'élément de guidage formant une surface de guidage sur laquelle la bille glisse et s'approchant d'une portion étagée formée sur la surface de guidage pour arrêter la manette d'urgence qui s'est
rétractée à la suite du choc.
De préférence, la manette d'urgence presse l'élément de fixation côté
porte coulissante avec lequel l'élément de verrouillage est engagé.
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De préférence, I'élément de verrouillage comprend une tige de verrouillage pouvant coulisser dans une direction axiale et la tige de verrouillage est insérée dans un trou de blocage formé dans l'élément de
fixation côté porte coulissante pour coopérer avec l'élément de fixation.
s De préférence, la manette d'urgence comprend une manette rotative actionnée manuellement comportant une section de came sur une de ses extrémités et comportant une manette sur son autre extrémité et presse un bras intégré à la tige de verrouillage au moyen de la section de came de
façon que la tige de verrouillage se libère du trou de blocage.
De préférence, la manette d'urgence presse l'élément de fixation sur le
côté de porte coulissante au moyen de la manette.