INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les parois 65 comportent en outre éventuellement une paroi inférieure 65D, et une paroi supérieure 65E fermant le volume intérieur 66 respectivement vers le haut et vers le bas.
La paroi latérale 65A est munie d’ouvertures 68 de passage des conduites communes 34 à 40, chaque ouverture 68 étant propre à être traversée par une conduite commune 34 à 40 respective d’une baie 12.
Ainsi, lorsque la structure autoportante d’une baie 12 occupe une position d’opération normale insérée dans le volume intérieur 66, chaque conduite commune 34 à 40 d’une structure autoportante d’une baie 12 fait saillie hors du volume intérieur 66 vers le système de distribution 18 à travers une ouverture respective 68 dans la paroi latérale 65A pour permettre le raccordement au système de distribution 18.
Avantageusement, lorsque la structure autoportante d’une baie 12 occupe sa position de maintenance hors du volume intérieur 66, les ouvertures de passage 68 situées en regard de la baie 12 dans sa position d’opération normale sont propres à être bouchées par un manchon isolant thermiquement (non représenté).
Ainsi, les autres structures autoportantes de baie 12 placées dans le volume intérieur 66 restent en position d’opération normale lors de la maintenance d’une des structure autoportantes de baie 12 extraite du volume intérieur 66.
Avantageusement, l’étape de désulfurisation est réalisée par l’introduction du flux combustible préchauffé 50 dans l’unité de désulfurisation 57. De préférence, le flux désulfurisé 58 récupéré en sortie de l’unité de désulfurisation 57 est ensuite mélangé avec un flux d’eau 59 de manière à former un flux mixte 60. Le flux mixte 60 est ensuite envoyé dans le second système d’échangeur thermique 44 afin d’y être chauffé.
De préférence, le flux combustible préchauffé 50 (ou le flux mixte 60 lorsque le procédé comprend une étape de désulfurisation) est chauffé dans le second échangeur thermique 44 à une température allant de 300°C à 600 °C, de préférence allant de 400°C à 500°C.
Le flux combustible chauffé 56 récupéré en sortie du second système d’échangeur thermique 44 peut également subir, au sein de l’unité de prétraitement 28, une étape préalable de pré-reformage. Lorsqu’ils sont chauffés à une température élevée, typiquement supérieure à 500-600°C, les composés hydrocarbonés utilisés comme combustibles, notamment les composés hydrocarbonés en C 2 + , sont susceptibles de se fragmenter par craquage thermique, conduisant ainsi à la formation non-désirée de dépôts dans l’installation. Une étape préalable de pré-reformage permet de prévenir ce phénomène de craquage thermique en convertissant le flux combustible chauffé 56 en un flux 62 constitué de dihydrogène H 2 , de monoxyde de carbone CO, de dioxyde de carbone, d’eau et d’une partie du méthane présent dans le gaz combustible de départ et n’ayant pas réagi. Cette conversion est par exemple réalisée au contact d’un catalyseur du type nickel.
De préférence, l’étape de pré-réformage est réalisée par passage du flux combustible chauffé 56 dans l’unité de pré-réformage 61. Le flux 62 récupéré en sortie de l’unité de pré-réformage 61 est ensuite envoyé dans l’unité de pile à combustible 30.
Le flux 62 récupéré en sortie de l’unité de pré-réformage 61 présente typiquement une teneur en dihydrogène H 2 allant de 20% à 50% en volume, de préférence de 30% à 40% en volume.
Le flux 62 récupéré en sortie de l’unité de pré-réformage présente typiquement une teneur en monoxyde de carbone CO allant de 0% à 15% en volume, de préférence de 0% à 10% en volume.
De préférence, la part dans le flux 62 de combustible de départ n’ayant pas réagi est inférieure à 50% en volume, plus préférentiellement inférieure à 30% en volume, notamment entre 20% et 30% en volume.
De manière simultanée, le flux gazeux riche en dioxygène 16 est chauffé par passage dans le troisième système d’échangeur thermique 72.
De préférence, le flux gazeux riche en dioxygène 16 est chauffé dans le troisième échangeur thermique 72 à une température allant de 500°C à 800°C, de préférence allant de 600°C à 700°C.
Le flux gazeux riche en dioxygène 16 chaud est ensuite introduit dans l’unité de pile à combustible 30, au niveau du système de cathodes 66.
L’unité de pile à combustible 30, alimentée en continue avec le flux combustible chauffé 56 (ou le flux 62 récupéré en sortie de l’unité de pré-réformage 61) et le flux gazeux riche en dioxygène 16 est ensuite mise à fonctionner.
Pour cela, le flux combustible chauffé 56 (ou le flux 62, lorsqu’une étape de préformage est réalisée) est introduit dans l’unité de pile à combustible 30, au niveau de l’entrée 68. En particulier, le flux combustible chauffé 56 (ou le flux 62) est injecté au niveau du système d’anodes 64.
Le flux gazeux riche en dioxygène 16 chauffé est quant à lui introduit au niveau de l’entrée 70 de l’unité de pile à combustible 30. En particulier, le flux gazeux riche en dioxygène 16 chaud est injecté au niveau du système de cathodes 66.
En entrant dans l’unité de pile à combustible 30, le flux combustible chauffé 56 (ou le flux 62) subit une première étape de réformage au cours de laquelle l’intégralité du combustible de départ est convertie en un gaz de synthèse constitué de dihydrogène H 2 et de monoxyde de carbone CO.
Au contact du système d’anodes 64, le dihydrogène H 2 se dissocie alors en protons H + et en électrons. Les électrons ainsi libérés s’accumulent au niveau du système d’anodes 64 et sont transférés vers le système de cathodes 66 de l’unité 30 au moyen d’un circuit extérieur, le déplacement des électrons du système d’anodes 64 vers le système de cathodes 66 générant le courant électrique 12.
Au niveau du système de cathodes 66, les électrons acheminés sont fixés par le dioxygène O 2 présent dans le flux gazeux riche en dioxygène 16, résultant en la transformation des molécules de dioxygène O 2 en ions oxygène O 2- .
Le système de chauffage 62 est propre à chauffer l’atmosphère gazeuse au sein du volume intérieur 66 pour porter cette atmosphère à une température supérieure à 450°C, par exemple comprise entre 450°C et 1300°C, notamment entre 600°C et 1200°C.
Il comporte dans cet exemple des résistances électriques. Les résistances sont par exemple installées verticalement entre l’enceinte calorifugée 60 et la ou chaque baie 12. Le four 16 comporte alors avantageusement une plaque d’isolation dite « moufle ».
Cette plaque protège les connectiques de la baie 12 d’une radiation directe. Il est également possible d’installer un système moufle/résistance/moufle entre des baies 12 lorsqu’elles sont côte à côte.
Généralement les résistances assurent une mise à température rapide de l’enceinte 60 pour le démarrage et si besoin un maintien de température en cas de fonctionnement endothermique des empilements 14 (susceptible de se produire en mode électrolyse).
Dans ce cas, les fluides d’alimentation introduits dans l’empilement 14 sont chauffés pour maintenir à température réactionnelle l’empilement 14. Ceci minimise la puissance électrique nécessaire à apporter dans l’empilement 14 pour permettre les réactions électrochimiques désirées particulièrement dans les configurations électrolyse/co-électrolyse.
Avantageusement, chaque résistance électrique est insérée dans au moins un tube métallique en acier muni d’orifices traversant.
La résistance électrique est alors protégée de l’extérieur durant les phases de démarrage et d’arrêt. Ce tube en acier comprend assez d’ouvertures pour permettre la circulation de l’atmosphère interne ainsi que les échanges thermiques.
Les résistances électriques sont propres à chauffer tout le volume intérieur 66 pour simultanément monter en température chaque baie 12 contenue dans le volume intérieur 66, et chaque empilement 14 contenu dans une baie 12.
En variante ou en complément, le système de chauffage comporte au moins un brûleur.
Le système de brassage 64 est par exemple formé par des brasseurs, disposés avantageusement dans la paroi supérieure 65E. Les brasseurs sont propres à brasser l’atmosphère gazeuse à l’intérieur du volume intérieur 66 pour améliorer l’homogénéité des échanges thermiques. Ils sont propres également à être utilisés pour forcer un refroidissement rapide et maîtrisé de la température du volume intérieur 66 au sein du four 16.
Les brasseurs améliorent notablement les transferts thermiques et diminuent significativement le temps de chauffe et de refroidissement. Ils sont propres à engendrer une circulation de gaz dans l’atmosphère autour de la ou de chaque baie 12.
Chaque brasseur comprend un organe rotatif de brassage, portant au moins une pale et un moteur d’entrainement en rotation de l’organe mobile.
Le brasseur est de préférence monté dans une paroi de l’enceinte 60, le moteur étant situé à l’extérieur du volume intérieur 66 et l’organe rotatif de brassage étant disposé dans le volume intérieur 66.
Avantageusement, le système de brassage 64 est associé à un système (non représenté) d’injection de gaz neutre (par exemple de l’azote) et éventuellement à un analyseur en ligne propre à détecter une éventuelle présence d’hydrogène sur un flux de sortie hors du four 16.
Le balayage assure une surpression dans le volume intérieur 66 de l’enceinte 60.
Ceci assure que l’enceinte 60 évolue dans une atmosphère inerte et limite les risques d’accidents (explosion, embrasement) en chassant des éventuels gaz de fuite.
De même, l’empilement 14 comporte une deuxième entrée 26 d’un deuxième fluide d’alimentation et une deuxième sortie 28 de récupération d’un deuxième fluide produit. La deuxième entrée 26 et la deuxième sortie 28 sont en communication fluidique avec chaque deuxième électrode de chaque élément unitaire contenue dans l’empilement 14.
L’empilement 14 est par exemple une pile à combustible à oxyde solide (ou « SOFC », tel que défini plus haut). Dans ce cas, la première électrode est une anode, et le premier fluide d’alimentation est un combustible contenant ou constitué en particulier d’hydrogène, de méthane, de propane, de butane, de gaz de fermentation, de biomasse gazéifiée, de biocarburants et/ou de carburants de synthèse, d’ammoniac, de méthanol, de monoxyde de carbone, de gaz naturel ou/et de vapeurs de peinture. Le premier fluide produit est alors généralement de l’eau, du dioxyde de carbone et comporte parfois un excédent de combustible n’ayant pas réagi au sein de l’empilement 14.
La deuxième électrode est une cathode. Dans ce même cas de pile à combustible à oxyde solide (ou « SOFC », tel que défini plus haut), le deuxième fluide d’alimentation est de l’air. Le deuxième fluide produit est un reste d’air appauvri en oxygène.
L’électrolyte agit comme une membrane qui sépare le combustible du côté de l’anode de l’air du côté de la cathode. Il est par exemple formé de matériau céramique, par exemple basé sur de l’oxyde de zirconium.
Un courant d’électrons est collecté aux bornes des électrodes de chaque élément unitaire pour être fourni à un réseau électrique.
En variante, l’empilement est une cellule d’électrolyse à oxyde solide (« SOEC », tel que défini plus haut).
Dans ce cas, le premier fluide d’alimentation à l’anode est de l’air et le premier fluide produit est de l’oxygène. Le deuxième fluide d’alimentation à la cathode est de la vapeur d’eau, et le deuxième fluide produit est de l’hydrogène.
En variante encore, l’empilement 14 est destinée à la co-électrolyse de composés gazeux, par exemple de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone, pour former par exemple un gaz de synthèse destiné à la synthèse de constituants chimiques.
La réaction d’électrolyse se produit sous l’effet d’un courant électrique fourni aux bornes des électrodes de chaque élément unitaire, à partir par exemple, d’un réseau électrique, ou/et d’une installation de production d’énergie électrique, en particulier d’une installation de production d’électricité renouvelable comprenant par exemple au moins une éolienne, au moins une hydrolienne ou/et au moins un panneau solaire.
Le nombre d’éléments unitaires dans chaque empilement 14 est de préférence supérieur à dix et est notamment compris entre cinquante et deux cent.
En référence à la , la baie 12 est une structure autoportante présentant plusieurs étages, déplaçable individuellement et d’un seul tenant par rapport à d’autres autres baies 12. Dans une variante, la baie 12 est un empilement d’étages de structures autoportantes.
Chaque structure autoportante est propre à être introduite dans le four 16 et à être extraite hors du four 16 d’un seul tenant.
Sur la , une baie 12 comprenant une structure autoportante présentant deux étages élémentaires identiques est illustrée.
Chaque structure autoportante d’une baie 12 porte une pluralité d’empilements 14 qui sont déplaçables conjointement les uns avec les autres, indépendamment des empilements 14 présents dans d’autres baies 12 contenues dans le four 16 ou le cas échéant, indépendamment des empilements 14 présents dans une autre structure autoportante de la même baie 12.
Chaque structure autoportante d’une baie 12 comporte en outre un distributeur de fluide 30 propre à la structure autoportante de la baie 12, destiné à alimenter chaque empilement 14 de la baie 12 en premier fluide d’alimentation et en deuxième fluide d’alimentation, à partir du système de distribution 18 commun à toutes les baies 12 et à récupérer, à partir de chaque empilement 14 de la baie 12, le premier fluide produit et le deuxième fluide produit pour les ramener vers le système de distribution 18 commun à toutes les baies 12.
Dans l’exemple représenté sur la , chaque structure autoportante d’une baie 12 comporte plus de quatre empilements 14, en particulier un nombre d’empilements 14 supérieur ou égal à huit, notamment supérieur ou égal à seize, avantageusement compris entre trente-deux et cinquante-six.
La surface électroluminescente 14A de chaque première diode électroluminescente 14 a une première superficie A1 et la surface électroluminescente 16A de chaque seconde diode électroluminescente 16 a une seconde superficie A2, la seconde superficie A2 étant strictement inférieure à la première superficie A1.
Le terme « superficie » désigne ici la quantité qui exprime l’étendue d’une surface.
En d’autres termes, les secondes diodes électroluminescentes 16 sont de « plus petite taille » que les premières diodes électroluminescentes 14.
Dans un exemple, la première superficie A1 est comprise entre 0,001 et 1 mm 2 et/ou la seconde superficie A2 est comprise entre 0,0001 et 0,001 mm 2 .
Les premières diodes électroluminescentes 14 sont par exemple des dispositifs dits LED ou mini-LED. De tels dispositifs LED ou mini-LED sont généralement conditionnés sous forme de composants montés en surface (CMS).
Les secondes diodes électroluminescentes 16 sont par exemple des dispositifs dits « micro-LED » ou « µLED ». Les micro-LED sont généralement conditionnées sous forme de « puces nues » ou de puces individuelles.
Dans un exemple, la surface avant 12A du support 12 présente une première région 20 dans laquelle sont prévues les premières diodes électroluminescentes 14 et une seconde région 22 dans laquelle sont prévues les secondes diodes électroluminescentes 16.
Dans un exemple, les premières diodes électroluminescentes 14 sont prévues dans la première région 20 selon une première densité D1 et les secondes diodes électroluminescentes 16 sont prévues dans la seconde région 22 selon une seconde densité D2 strictement supérieure à la première densité D1.
La densité de diodes électroluminescentes dans une région de la surface avant 12A du support 12 est définie comme le nombre de diodes électroluminescentes par unité de surface.
Comme les secondes diodes électroluminescentes 16 sont de taille plus petite que les premières diodes électroluminescentes 14, il est possible de disposer les secondes diodes électroluminescentes 16 selon une première densité D1 qui est supérieure à la première densité.
Par exemple, la première densité D1 est inférieure à 10 diodes/cm 2 et/ou la seconde densité D2 est supérieure à 10 diodes/cm 2 .
Différentes tailles de diodes et différentes densités de diodes peuvent servir différents objectifs ou fonctions dans le dispositif lumineux 10.
De manière typique, la densité la plus élevée assure une fonction d’affichage et la densité la plus faible assure une fonction d’éclairage.
Une région à faible densité de diodes du support 12 est par exemple utilisée à des fins d’éclairage ambiant et une région à forte densité de diodes du support 12 est par exemple utilisée pour afficher des images numériques, en particulier des images contenant des informations destinées à être lues par l’utilisateur.
Dans un exemple, les premières diodes électroluminescentes 14 sont destinées à l’émission d’un éclairage ambiant dans la première région 20.
Dans un exemple, les secondes diodes électroluminescentes 16 sont destinées à l’affichage d’images numériques, notamment des images dynamiques, dans la seconde région 22. La seconde région 22 définit ainsi une région d’affichage destinée à afficher des images, en particulier des images dynamiques.
D’autres configurations d’unités de compressions/soufflantes 110 pourraient être envisagées. Par exemple, une unité de compression/soufflante additionnelle à celle existante ou en remplacement de l’unité 110 pourrait être installée en aval de l’unité de captage de dioxyde de carbone 34 afin d’augmenter la pression du flux appauvri en dioxyde de carbone 19.
De préférence, le flux gazeux intermédiaire 102 présente une pression allant de 0,9 bar à 2 bars, plus préférentiellement de 1 bar à 1,1 bars.
En sortie 111 de l’unité de compression 110, le flux anodique compressé 112 présente typiquement une pression allant de 1,3 bars à 5 bars, de préférence de 1,4 bars à 2 bars.
Le flux anodique sec 40 est ensuite introduit dans l’unité de captage de dioxyde de carbone 34 pour former d’une part le courant de dioxyde de carbone 18, et d’autre part le flux anodique appauvri en dioxyde de carbone 19.
Pour cela, en référence à la , le flux anodique sec 40 est introduit dans l’absorbeur 200 à travers l’entrée 114 d’introduction. A l’intérieur de l’absorbeur 200, le flux anodique sec 40 est mis en contact avec un solvant liquide apte à absorber le dioxyde de carbone.
Différents solvants liquides aptes à absorber le dioxyde de carbone sont connus de l’homme du métier. A titre d’exemple, on peut notamment citer des solutions aqueuses aminées, d’autres solvants chimiques tels que le carbonate de sodium ou de potassium, ou encore d’autres familles de solvant de type physique ou ionique. Des exemples de solvants sont décrits dans l’article Solvents for Carbon Dioxide Capture de Fernando Vega, et al. publié le 16 août 2018 de la revue IntechOpen.
De préférence, le solvant liquide est choisi parmi les solutions aqueuses aminées aptes à adsorber du dioxyde de carbone.
Les procédés d’absorption chimique utilisant des solutions aqueuses aminées aptes à absorber du dioxyde de carbone sont bien connus de l’homme de métier et ne seront pas davantage décrits ici. A titre d’exemple de solutions aqueuses aminées adaptées à l’invention, on peut notamment citer les solutions composées d’un ou de plusieurs des composés suivants : monoéthanolamine, diéthanolamine, N-méthyldiéthanolamine, pipérazine, 2-Amino-2-méthylpropan-1-ol, Bis(2-hydroxypropyl)amine, 1-méthylpipérazine, diméthylaminoéthanol.
Un certain nombre d’équipements et de systèmes utilitaires nécessaires au bon fonctionnement des unités d’absorption sont connus de l’homme du métier et ne seront donc pas décrit davantage dans la suite de la description.
Au contact du flux anodique sec 40, le solvant liquide absorbe le dioxyde de carbone présent dans le flux anodique sec 40 pour former un flux de pied liquide 202 constitué de du solvant liquide chargé en dioxyde de carbone, et en tête de l’absorbeur 200, le flux anodique appauvri en dioxyde de carbone 19.
Le flux anodique appauvri en dioxyde de carbone 19 comprend typiquement de 10% à 60% en volume de dioxyde de carbone CO 2 , de préférence de 30% à 50% en volume.
Le flux de pied liquide 202 constitué du solvant liquide chargé en dioxyde de carbone est ensuite chauffé dans le septième système d’échangeur thermique 204 pour former un flux de pied préchauffé 206. Le flux de pied préchauffé 206 est ensuite introduit dans le huitième système d’échangeur thermique 208 dans lequel il est à nouveau chauffé de manière à ce que le dioxyde de carbone absorbé le solvant liquide soit partiellement relargué sous forme gazeuse. Typiquement, le flux de pied préchauffé 206 chauffé dans le huitième système d’échangeur thermique 208 à une température supérieure à 70°C, de préférence supérieure à 80°C, notamment proche de 90°C. Le flux de pied chauffé 210, récupéré en sortie du huitième système d’échangeur thermique 208, est introduit dans le ballon 216 pour former, en tête du ballon 216, le courant de dioxyde de carbone 18, et en pied du ballon 216, un courant de solvant liquide appauvri en dioxyde de carbone 218.
Le courant de solvant liquide appauvri en dioxyde de carbone 218 est ensuite réinjecté dans l’absorbeur 200 pour y être recyclé.
Le courant de solvant liquide appauvri en dioxyde de carbone 218 prélevé au pied du ballon 216 comprend alors le solvant liquide de départ ainsi qu’une partie du dioxyde de carbone absorbé qui n’a pas été relargué par la détente dans le ballon 216 à la suite du chauffage dans le septième 204 et le huitième 212 systèmes d’échangeurs thermiques.
Typiquement, au moins 15% du solvant liquide est encore chargé en dioxyde de carbone, de préférence au moins 35%, plus préférentiellement de 55 à 65%.
Autrement dit, le courant de solvant liquide appauvri en dioxyde de carbone 218 présente une teneur en dioxyde de carbone supérieure ou égale à 0,1 mole de CO2 par mole de solvant aminé en base sèche, de préférence de 0,15 à 0.4 mole de CO2 par mole de solvant aminé en base sèche, encore plus préférentiellement de 0,30 à 0,35 mole de CO2 par mole de solvant aminé en base sèche.
Le filtre UV inorganique peut être revêtu ou non. Le filtre UV inorganique peut comporter au moins un revêtement. Le revêtement peut comprendre au moins un composé choisi dans le groupe consistant en alumine, silice, hydroxyde d’aluminium, silicones, silanes, acides gras ou leurs sels (tels que les sels de sodium, potassium, zinc, fer ou aluminium), alcools gras, lécithine, acides aminés, polysaccharides, protéines, alcanolamines, cires telles que la cire d’abeille, polymères (méth)acryliques, filtres UV organiques et composés (per)fluoro.
De manière connue, les silicones dans le(s) revêtement(s) peuvent être des polymères ou oligomères organosiliciés comprenant une structure linéaire ou cyclique et ramifiée ou réticulée, de poids moléculaire variable, obtenue par polymérisation et/ou polycondensation de silanes fonctionnels convenables et essentiellement composée de motifs principaux répétés dans lesquelles les atomes de silicium sont reliés les uns aux autres par des atomes d’oxygène (liaison siloxane), des radicaux hydrocarbonés facultativement substitués étant reliés directement auxdits atomes de silicium via un atome de carbone.
Les silicones utilisés pour le(s) revêtement(s) peuvent de préférence être choisis dans le groupe consistant en alkylsilanes, polydialkylsiloxanes et polyalkylhydrosiloxanes. De manière davantage préférée encore, les silicones sont choisis dans le groupe consistant en octyltriméthylsilanes, polydiméthylsiloxanes et polyméthylhydrosiloxanes.
Bien entendu, les filtres UV inorganiques en oxydes métalliques peuvent, avant leur traitement avec des silicones, avoir été traités avec d’autres agents de surface, en particulier, avec de l’oxyde de cérium, de l’alumine, de la silice, des composés d’aluminium, des composés de silicium, ou leurs mélanges.
La quantité de filtre(s) UV inorganique(s) dans la composition peut être de 0,5 % en poids ou plus, de préférence 1 % en poids ou plus, et de manière davantage préférée 1,5 % en poids ou plus, et 15 % en poids ou moins, de préférence 10 % en poids ou moins, de manière davantage préférée 7 % en poids ou moins, et de manière encore davantage préférée 5 % en poids ou moins, par rapport au poids total de la composition.
• Eau
La composition selon la présente invention peut comprendre de l’eau.