INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le premier problème est celui dit de « protection des usages sensibles à la présence d’hydrogène ». Pour y répondre, il est nécessaire d’appauvrir en hydrogène le mélange d’alimentation jusqu’à un niveau de concentration non préjudiciable aux usages ne le tolérant pas. En général, la teneur maximale en hydrogène tolérée est de l’ordre de 2 % pour les usages « légèrement » sensibles et peut atteindre 1 % voire 0,5 % pour les usages les plus sensibles.
Le second problème est celui dit de « récupération et d’épuration du dihydrogène ». Pour y répondre, il faut récupérer l’hydrogène dilué dans le mélange d’alimentation et de le concentrer jusqu’à des valeurs supérieures à 80 %, voire jusqu’à des valeurs d’ultra-pureté pour des applications en pile à combustible.
Ces opérations de séparation gazeuse peuvent être réalisées par de nombreuses familles de technologies, mais les plus efficaces, et notamment celles présentant le meilleur ratio performances sur coûts, sont vraisemblablement les technologies de perméation gazeuse de nature polymérique ou encore appelée « perméation membranaire ». Il s’agit de membranes permettant la perméation préférentielle de certaines molécules par rapport à d’autres : les molécules présentant les meilleures perméances sont enrichies au niveau du flux transmembranaire, appelé « perméat » et appauvri au niveau du flux qui longe la membrane sans la traverser, appelé « rétentat ».
La récupération de l’hélium sur les têtes de puits est réalisée par cryogénie : en effet, le gaz naturel « brut » contient également de l’azote qu’il est nécessaire d’éliminer par cryogénie : cette méthode est la plus efficace pour les débits considérés. Une fois le méthane et l’azote condensés, un gaz riche en hélium est obtenu et purifié par PSA (pour « Pressure Swing Adsorption » ou Séparation par Pressurisation Alternée). Le recours aux procédés membranaires n’est pas intéressant ici en raison des débits considérés, très importants, qui justifient les investissements colossaux des usines cryogéniques.
La séparation du dihydrogène d’un gaz de synthèse est réalisée par des technologies de type PSA, car ces technologies sont compétitives pour des teneurs en hydrogène supérieures à 60 – 70 % directement compatibles avec les procédés de reformages du gaz naturel. Une unité PSA ne serait, par ailleurs, pas du tout compétitive pour des teneurs en hydrogène inférieures à 40 % avec des rendements de récupération qui seraient particulièrement dégradés.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de séparation d’un mélange gazeux comportant au moins du gaz naturel et du dihydrogène, qui comporte : - une conduite d’alimentation transportant le mélange gazeux, - une première conduite de sortie du dispositif de séparation, - un premier module de séparation par perméation membranaire configuré pour produire un rétentat appauvri en dihydrogène et un perméat enrichi en dihydrogène, le premier module de séparation par perméation membranaire étant connecté en entrée à la conduite d’alimentation, le rétentat s’évacuant par la première conduite de sortie et le perméat s’évacuant par une deuxième conduite de sortie, - un deuxième module de séparation par perméation membranaire configuré pour produire un rétentat appauvri en dihydrogène et un perméat enrichi en dihydrogène, le deuxième module de séparation par perméation membranaire étant connecté en entrée à la deuxième conduite de sortie, le rétentat s’évacuant par une première conduite de recirculation connectée à l’entrée du premier module de séparation et le perméat s’évacuant par une troisième conduite de sortie et - le rétentat du deuxième module de séparation par perméation membranaire recirculé en entrée du premier module de séparation par perméation, présente une proportion volumique en dihydrogène égale à la proportion volumique en dihydrogène du mélange gazeux de la conduite d’alimentation.
Grâce à ces dispositions, il est possible de compenser la baisse de pression suite à la séparation par perméation du deuxième module.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de séparation d’un mélange gazeux comportant au moins du gaz naturel et du dihydrogène, qui comporte : - une étape d’alimentation en mélange gazeux, - une première étape de sortie du dispositif de séparation, - une étape de séparation par perméation membranaire par un premier module de séparation par perméation membranaire configuré pour produire un rétentat appauvri en dihydrogène et un perméat enrichi en dihydrogène, le premier module de séparation par perméation étant connecté en entrée à la conduite d’alimentation, le rétentat s’évacuant par la première conduite de sortie et le perméat s’évacuant par une deuxième conduite de sortie et - une étape de séparation par perméation membranaire par un deuxième module de séparation par perméation membranaire configuré pour produire un rétentat appauvri en dihydrogène et un perméat enrichi en dihydrogène, le deuxième module de séparation par perméation étant connecté en entrée à la deuxième conduite de sortie, le rétentat s’évacuant par une première conduite de recirculation connectée à l’entrée du premier module de séparation et le perméat s’évacuant par une troisième conduite de sortie, - une étape de recirculation du rétentat du deuxième module de séparation par perméation membranaire en entrée du premier module de séparation par perméation membranaire, le rétentat présentant une proportion volumique en dihydrogène égale à la proportion volumique en dihydrogène du mélange gazeux de la conduite d’alimentation.
Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, de plus une étape de séparation par un troisième module de séparation configuré pour produire un deuxième mélange gazeux appauvri en dihydrogène et un troisième mélange gazeux enrichi en dihydrogène, le troisième module de séparation étant connecté en entrée à la troisième conduite de sortie.
Dans des modes de réalisation, l’étape de séparation par le troisième module de séparation est réalisée par perméation membranaire et le deuxième mélange gazeux s’évacue par une deuxième conduite de recirculation connectée à l’entrée du deuxième module de séparation et le troisième mélange gazeux s’évacuant par une quatrième conduite de sortie ; le procédé objet de la présente invention comportant, de plus, une étape de recirculation du deuxième mélange gazeux en entrée du deuxième module de séparation par perméation membranaire, le deuxième mélange gazeux recirculé présentant une proportion volumique en dihydrogène égale à la proportion volumique en dihydrogène du mélange gazeux de la deuxième sortie.
Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
est une représentation schématique en coupe d’une septième étape d’un exemple de réalisation d’actionneurs sur une plaque nano-texturée ;
est une représentation schématique en coupe d’une huitième étape d’un exemple de réalisation d’actionneurs sur une plaque nano-texturée ;
est une vue schématique en coupe d’un exemple de réalisation d’un système antifouling selon l’invention, dont la plaque nano-texturée est actionnée en flexion ;
est une vue schématique en coupe d’un exemple de réalisation d’un système antifouling nano-texturé selon l’invention, avec des zooms sur la nano-texturation dans une zone centrale et dans des zones latérales ;
est une vue schématique en coupe d’un exemple de réalisation d’un système antifouling nano-texturé et micro-texturé selon l’invention, avec des zooms sur la nano-texturation dans une zone centrale et dans des zones latérales.
Dans le système selon l’invention, on couple l’action d’une plaque vibrante avec une nano-texturation de cette plaque. Les deux effets vibration et nano-texturation ne vont pas seulement s’additionner, le couplage des deux conduisant à une augmentation des effets anti-encrassement de ces deux solutions prises séparément. En effet, les vibrations vont mettre en mouvement les nano-texturations, améliorant les effets bactéricides et anti-encrassement de la nano-texturation.
Un exemple d’un système à plaque vibrante nano-texturée 1 selon l’invention est illustré dans les figures 1a et 1b, montrant respectivement une vue de dessous du système 1 et une vue en coupe selon la ligne I-I. Ici, la plaque 2 est rectangulaire ; elle peut être en verre, en un polymère, par exemple en polydiméthylsiloxane (PDMS), en polyéthylène naphtalate (PEN), en polycarbonate (PC), etc. Dans le mode de réalisation illustré, la face inférieure 4 comporte deux actionneurs 5 ( ) qui s’étendent parallèlement à deux bords opposés de la plaque et la face supérieure 3 de la plaque comporte une nano-texturation (visible dans la partie zoomée).
Selon l’invention, la nano-texturation est formée par une pluralité d’éléments en relief 6 ayant au moins deux dimensions sur trois de tailles nanométriques et espacés les uns des autres d’une distance nanométrique. Ces éléments en relief 6 peuvent être dispersés de manière homogène ou non sur tout ou partie d’une face de la plaque. Les éléments en relief peuvent être équidistants ou non. Ils peuvent être identiques (même dimensions et même forme) ou non. De préférence, les éléments en relief 6 sont répartis sur toute la surface d’une face de la plaque, sont équidistants et sont identiques.
Dans le mode de réalisation illustré dans la , la nano-texturation est sous la forme d’une pluralité de piliers de tailles nanométriques, identiques et espacés uniformément sur la face supérieure 3 de la plaque 2 d’une distance elle aussi nanométrique. Ces éléments en relief pourraient également, par exemple, représenter une pluralité de stries en relief et disposées en parallèle, cette configuration étant toutefois moins efficace qu’une configuration avec une pluralité de piliers.
La nano-texturation peut être localisée sur une partie seulement de la surface de la plaque ou être présente sur l’ensemble de la face supérieure. En particulier, la nano-texturation peut être localisée uniquement dans le champ du capteur à protéger du biofouling. Dans la , par souci de simplification, seuls les piliers dans la zone zoomée ont été représentés.
Les piliers 6 peuvent avoir une section droite polygonale (carrée, rectangulaire, étoilée, etc.) ou circulaire, comme représenté dans la . La section droite des piliers ayant une taille nanométrique, les piliers sont également appelés nano-piliers.
Les dimensions des nano-piliers peuvent être comprises entre quelques nanomètres, typiquement 5 nm, jusqu’à 1 micromètre exclus pour la longueur et la largeur, dans le cas de nano-piliers à section droite polygonale, ou pour le diamètre, dans le cas de nano-piliers à section droite circulaire ; quant à la hauteur de ces nano-piliers, elle est au minimum de quelques nanomètres, typiquement 5 nm, mais elle peut s’étendre à plusieurs dizaines de millimètres, la hauteur maximale de la hauteur n’étant limitée que par les limitations technologiques de fabrication des nano-textures.
La nano-texturation du système anti-encrassement biologique selon l’invention peut être mise en forme par des techniques variées. Cette mise en forme doit aboutir à une plaque 2 ayant une face nano-texturée, et éventuellement micro-texturée, munie d’un ou plusieurs actionneurs électromécaniques 5 isolés du milieu extérieur.
À titre d’illustration, nous allons décrire en détails un exemple de fabrication d’un système vibrant anti-encrassement biologique 1 selon l’invention. Dans cet exemple, on procède tout d’abord à la fabrication d’une plaque 2 nano-texturée, puis on y reporte des actionneurs 5.
L’une des techniques possibles pour réaliser la nano-texturation et l’éventuelle micro-texturation, et que nous allons utiliser dans notre exemple de réalisation, est la lithographie par nano-impression (NIL). La technique NIL est une solution simple, bon marché et reproductible pour produire des motifs micrométriques et nanométriques sur une face d’un substrat. Cette technique peut par exemple être utilisée pour créer des réseaux de nano piliers en polydiméthylsiloxane (PDMS) sur de grandes surfaces (de l’ordre du cm² à plusieurs dizaines de cm 2 ).
La hauteur H du pneumatique est la distance radiale entre le point radialement le plus externe de la bande de roulement destiné à être au contact avec le sol et le point radialement le plus interne du pneumatique destiné à être en contact avec un support, par exemple une jante, lorsque le pneumatique non chargé est monté sur une jante de mesure et gonflé à sa pression nominale.
Par direction principale selon laquelle un élément de renfort filaire s’étend, on comprend la direction selon laquelle l’élément de renfort filaire s’étend selon sa plus grande longueur. La direction principale selon laquelle un élément de renfort filaire s’étend peut être rectiligne ou courbe, l’élément de renfort pouvant décrire le long de sa direction principale une trajectoire rectiligne ou bien ondulée.
Par portion de l’assemblage, d’une couche ou du pneumatique comprise axialement entre les bords axiaux d’un ensemble enroulé ou d’une couche ou d’une armature, on comprend une portion de l’assemblage, de la couche ou du pneumatique s’étendant axialement et comprise entre les plans radiaux passant par les bords axiaux de l’ensemble enroulé ou de la couche ou de l’armature.
Par portion d’un ensemble enroulé destinée à s’étendre axialement, portion d’un ensemble enroulé s’étendant axialement ou portion d’une couche s’étendant axialement à l’aplomb radial d’un ensemble de référence ou d’une couche de référence, on comprend une portion dudit ensemble ou de ladite couche comprise entre les projections radiale des bords axiaux de l’ensemble de référence ou de la couche de référence sur ledit ensemble ou ladite couche.
Concernant chaque élément de renfort filaire, dans le pneumatique, l’angle considéré est l’angle, en valeur absolue, le plus petit des deux angles définis entre la droite de référence, ici la direction circonférentielle du pneumatique, et la direction principale selon laquelle l’élément de renfort filaire considéré s’étend.
Concernant chaque élément de renfort filaire, dans le pneumatique et lors du procédé, par orientation d’un angle, on entend le sens, horaire ou anti-horaire, dans lequel il faut tourner depuis la droite de référence, ici la direction circonférentielle du support, de l’assemblage ou du pneumatique, définissant l’angle pour atteindre la direction principale selon laquelle l’élément de renfort filaire considéré s’étend.
Concernant chaque élément de renfort filaire, lors du procédé, les angles considérés formés par les directions principales selon lesquelles s’étendent les éléments de renfort filaires de sommet et de carcasse sont par convention des angles d’orientations opposées et l’angle formé par la direction principale selon laquelle s’étend chaque élément de renfort filaire de sommet est, en valeur absolue, le plus petit des deux angles définis entre la droite de référence, ici la direction circonférentielle du support, de l’assemblage ou du pneumatique et la direction principale selon laquelle l’élément de renfort filaire de sommet s’étend. Ainsi, l’angle formé par la direction principale selon laquelle s’étend chaque élément de renfort filaire de sommet définit une orientation qui est opposée à celle formée par l’angle de la direction principale selon laquelle s’étend chaque élément de renfort filaire de carcasse.
Dans le pneumatique selon l’invention, le sommet comprend la bande de roulement et l’armature de sommet. On entend par bande de roulement une bande de matériau polymérique, de préférence élastomérique, délimitée : radialement vers l’extérieur, par une surface destinée à être au contact d’un sol et radialement vers l’intérieur, par l’armature de sommet.
La bande de matériau polymérique est constituée d’une couche d’un matériau polymérique, de préférence élastomérique ou bien constituée d’un empilement de plusieurs couches, chaque couche étant constituée d’un matériau polymérique, de préférence élastomérique.
Dans un mode de réalisation très préférentiel, le sommet comprend une unique armature de sommet. Ainsi, le sommet est, à l’exception, de l’armature de sommet, dépourvue de toute armature renforcée par des éléments de renfort filaires. Les éléments de renfort filaires de telles armatures exclues du sommet du pneumatique comprennent les éléments de renfort filaires métalliques et les éléments de renfort filaires textiles. De façon très préférentielle, le sommet est constitué par la bande de roulement et l’armature de sommet.
Dans un mode de réalisation très préférentiel, l’armature de carcasse est agencée directement radialement au contact de l’armature de sommet et l’armature de sommet est agencée directement radialement au contact de la bande de roulement.
Par directement radialement au contact, on comprend que les objets considérés directement radialement au contact l’un de l’autre, ici les armatures et la bande de roulement, ne sont séparés radialement par aucun objet, par exemple par aucune couche, armature ni bande qui serait interposé radialement entre les objets considérés directement radialement au contact l’un de l’autre.
Dans des modes de réalisation dans lesquels la direction principale de chaque élément de renfort filaire de carcasse présente des zones de transition où l’angle est sensiblement variable, la portion de la couche de carcasse s’étendant axialement à l’aplomb radial de la couche de sommet et dont on caractérise l’angle ACS présente une largeur curviligne selon la direction axiale égale à au moins 30%, de préférence au moins 40% de la largeur curviligne selon la direction axiale de la couche de sommet.
L’utilisation de l’appareil décrit plus haut permet de mettre en œuvre un procédé d’incision superficielle cutanée dans lequel on fait rouler sur la peau d’un patient l’appareil portant des pointes 21 d’incision de la peau selon dans la direction longitudinale, ce qui permet de mettre les pointes successivement en contact avec la peau.
En option la surface des pointes peut être concave dans une direction axiale perpendiculaire à la direction longitudinale. La surface des pointes peut ainsi être roulée dans la direction longitudinale et présenter une forme creuse dans la direction axiale. La forme creuse peut notamment être adaptée à une forme d’une partie du corps sur laquelle l’appareil est mis en mouvement, comme un bras ou un avant-bras par exemple.
En option, la surface des pointes peut être cylindrique c’est-à-dire qu’elle est définie par un axe et une courbe génératrice. La surface cylindrique est déterminée par des droites parallèles à l’axe, les droites s’appuyant sur la courbe génératrice. L’intersection de la surface cylindrique définit et d’un plan normal à l’axe est la courbe génératrice. La surface des pointes peut ainsi être roulée dans la direction longitudinale et présenter une forme plate dans la direction axiale. Cette forme plate est adaptée à une forme plate d’une partie du corps sur laquelle l’appareil est mis en mouvement, comme un dos par exemple.
Comme la surface cylindrique est intégralement courbe et convexe, sa courbe génératrice est intégralement courbe et convexe.
Lorsque la surface des pointes est cylindrique, son axe est la première direction L dite direction latérale ou direction axiale.
Dans la configuration d’incision selon cette même option, la courbe génératrice peut être un arc de cercle ou proche d’un arc de cercle.
Lorsque la courbe génératrice est proche d’un arc de cercle, le rapport de tout rayon de courbure de la courbe génératrice sur une valeur prédéterminée est compris entre 0,9 et 1,1.
La valeur prédéterminée des rayons de courbure peut être comprise entre 7 et 20 cm.
D’autres surfaces de pointes peuvent être envisagées pour la configuration d’incision comme des surfaces sphériques ou des surfaces paraboliques.
Face du corps principal
Les pointes qui s’étendent en saillie du corps s’étendent en saillie d’une face 7 comprise dans le corps principal 3.
La face 7 s’étend dans le plan longitudinal sur une longueur finie 10. Typiquement la longueur 10 est comprise entre 5 cm et 30 cm.
Dans la configuration d’incision, la face 7 définit un rayon de courbure moyen dans le plan longitudinal, le rayon de courbure étant compris entre 7 et 20 centimètres.
Cette face peut être intégralement courbe, c’est-à-dire que la face n’est pas plane et ne présente pas d’arêtes.
La face des pointes peut être convexe dans la direction longitudinale, autrement dit toute section de la face dans un plan longitudinal présente une courbure définie par un ou plusieurs centres de courbures, le ou les centres de courbures étant du côté du corps principal.
le système étant caractérisé en ce qu’il comprend : - une plaque, s’étendant dans un plan XY et ayant deux faces principales opposées dont l’une est destinée à être en contact avec le liquide ; et - au moins un actionneur, apte à déformer la plaque hors de son plan, et situé sur l’une des faces principales de la plaque ; la plaque comportant une nano-texturation, sur tout ou partie de la face destinée à être en contact avec le liquide, cette nano-texturation étant formée par une pluralité d’éléments en relief par rapport à une surface de la plaque, chaque élément en relief ayant au moins deux dimensions sur trois qui sont comprises entre 1 nm inclus et 1000 nm exclus, et les éléments en relief étant, au moins sur une zone de la face nano-texturée, espacés les uns des autres d’une distance comprise entre 1 nm inclus et 1000 nm exclus.
On appelle « élément sensible à l’encrassement » un élément qui est susceptible d’être encrassé lorsqu’il est en contact avec un liquide et dont le fonctionnement sera altéré par cet encrassement. Si le dispositif est un capteur optique, l’élément sensible à l’encrassement peut être une fenêtre optique du capteur.
De préférence, tous les éléments en relief sont espacés les uns des autres d’une distance comprise entre 1 nm inclus et 1000 nm exclus.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « nano-texturation » une structuration en surface formée par une pluralité d’éléments en relief, chaque élément en relief ayant au moins deux dimensions sur les trois dimensions qui sont de taille nanométrique, c’est-à-dire supérieur ou égal à 1 nanomètre et inférieur à 1000 nanomètres ; on entend par « micro-texturation » une structuration en surface formée par au moins un élément en creux, ledit élément en creux ayant au moins deux dimensions sur les trois qui sont de taille micrométriques, c’est-à-dire supérieur ou égal à 1 micromètre et inférieur à 1000 micromètres.
Pour mesurer des dimensions nanométriques ou micrométriques, on peut utiliser un microscope électronique à balayage (MEB).
De préférence, les éléments en relief sont des piliers ayant une section avec des dimensions comprises entre 1 nm inclus et 1000 nm exclus. Cette section peut être circulaire, carrée, rectangulaire, etc.
Avantageusement, les éléments en relief ont au moins une dimension supérieure ou égale à 40 nm inclus et un espacement entre les éléments en relief supérieur ou égal à 40 nm inclus. Un espacement d’au moins 40 nm permet d’avoir un effet antifouling et/ou bactéricide sur les plus petites bactéries du milieu marin. En pratique, l’espacement entre les éléments en relief sera la plupart du temps similaire aux dimensions de la section droite des éléments de la nano-texturation ; par exemple, des éléments de section droite de 500 nm seront espacés de 500 nm. De préférence, toutes les dimensions des éléments en relief sont supérieures ou égales à 40 nm.
Les éléments en relief formant la nano-texturation peuvent être répartis de manière uniforme ou non sur la plaque (i.e. l’espacement entre les éléments en relief peut être uniforme ou non). Ils peuvent être tous identiques ou non.
Selon une variante, ledit au moins un actionneur et la nano-texturation sont sur des faces principales distinctes.