INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La représente la capacité déchargée des éléments AO, AR1, AP3 et AQ1 au cours d’une décharge à 200°C sous 135 mA après 48 h de stockage à 150°C de ces éléments. La comparaison d’une part de AP3 et AO et d’autre part de AQ1 et AR1 permet de conclure qu’un rendement significativement plus élevé est obtenu avec l’élément selon l’invention (76% vs 66% et 73% vs 67%). Cette augmentation significative du rendement est due à la présence de la feuille de lithium plaquée contre la face interne du conteneur. Par conséquent la solution alternative consistant à allonger la longueur de l’électrode négative de 10% pour compenser le fait que la spire extérieure constituée par l’électrode positive ne soit en regard que d’une seule spire anodique ne permet pas de résoudre le problème technique de l’invention qui est d’optimiser le travail de l’électrode positive.
Pile à combustible comprenant une plaque terminale comprenant un dispositif principal et un dispositif auxiliaire, procédé d’accès à une cheminée d’une pile à combustible La présente invention concerne le domaine de la réparation des piles à combustible, en particulier, embarquées dans un aéronef afin de fournir de l’énergie propulsive et non propulsive.
Une pile à combustible permet de produire de l’énergie électrique à partir d’une réaction électrochimique entre différents fluides. De manière classique, une pile à combustible est alimentée en hydrogène et en oxygène qui réagissent dans la pile à combustible afin de générer de l’énergie électrique. Une pile à combustible comprend un empilement comprenant une pluralité de cellules alignées selon un axe d’empilement. L’empilement des cellules, désigné « Stack » en langue anglaise, permet la réaction électrochimique à partir des fluides.
Chaque cellule comprend un électrolyte conducteur d’ions entouré de deux électrodes qui sont elles-mêmes entourées de plaques d’interconnexion. A titre d’exemple, dans le cas d’une pile à combustible du type à membrane d’échange de protons connu sous son abréviation anglaise PEMFC pour « Proton Exchange Membrane Fuel Cell », l’électrolyte se présente sous la forme d’une membrane polymère conductrice de protons et les électrodes se présentent sous la forme d’un milieu poreux porteur d’un catalyseur tel que du platine. L’ensemble électrolyte et électrodes est appelé Assemblage Membrane Electrode, connu sous son abréviation AME. Chaque AME est mis au contact de gaz réactifs sur ses deux faces opposées (par exemple de l’hydrogène et de l’oxygène éventuellement contenus dans l’air) grâce aux plaques d’interconnexion pour former une cellule.
De manière connue, l’assemblage de deux plaques d’interconnexion, appartenant à deux cellules adjacentes, est appelé plaque bipolaire. Ainsi, une plaque bipolaire se retrouve intercalée entre la cathode d’un AME et l’anode de l’AME adjacent. Une plaque bipolaire alimente, d’une part un premier AME du côté anodique en combustible (hydrogène) et, d’autre part, un deuxième AME du côté cathodique en comburant (oxygène). De manière générale, chaque plaque bipolaire comporte un circuit interne de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur servant à apporter de la chaleur ou extraire la chaleur produite par la réaction exothermique.
Le courant généré par les cellules est récupéré aux deux extrémités de l’empilement par des plaques conductrices dites collecteurs. La puissance électrique délivrée par la pile à combustible est fonction du nombre de cellules (capacité de tension délivrée), de la surface active des cellules (capacité d’intensité délivrée) et des débits des fluides réactifs (importance de la réaction électrochimique qui produit le courant).
L’ensemble de l’empilement de cellules est maintenu comprimé entre deux plaques dites terminales reliées par des tirants qui maintiennent l’ensemble et garantissent l’étanchéité de l’empilement. Cette étanchéité est assurée grâce à des joints intercalés entre les plaques bipolaires et les AME des cellules. Les plaques terminales sont classiquement massives car elles doivent appliquer une pression uniforme sur la surface des cellules et être stables dimensionnellement sous l’effet de la pression interne de la pile et des variations de température.
Les fluides réactifs et caloporteur sont introduits et évacués au niveau des plaques terminales qui les distribuent dans des cheminées de circulation traversant l’empilement. Ces cheminées de circulation résultent de l’empilement d’ouvertures formées dans les cellules. A titre d’exemple, trois cheminées introduisent les fluides d’un côté de l’empilement (deux fluides réactif et un fluide caloporteur si nécessaire) pour transiter dans les cellules tandis que trois autres cheminées évacuent les fluides d’un autre côté de l’empilement.
En référence à la , il est représenté une pile à combustible 101 comprenant un empilement 102 comprenant une pluralité de cellules alignées selon un axe d’empilement X. Des tirants 104 relient une portion extérieure des plaques terminales 103 de manière périphérique afin d’appliquer un effort de compression constant sur l’empilement 102. Les plaques terminales 103 comportent des conduites de circulation 130 qui débouchent dans les cheminées de circulation de l’empilement 102.
Lors de la réaction électrochimique dans la pile à combustible 101, les fluides réactifs se chargent avec des traces d’acide rentrant dans la composition des AME. Ces traces d’acide phosphorique sont présentes dans les cheminées de circulation correspondant aux sorties des deux circuits de fluides combustibles, en particulier, sous forme de vapeur d’eau dans le cas d’une pile à combustible haute température. Cet acide peut cristalliser, en particulier lors d’une étape de démarrage/arrêt de la pile à combustible pendant laquelle la température est inférieure à la température normale de fonctionnement, ce qui peut obturer les cheminées de circulation. Une telle obturation est susceptible d’entraîner des endommagements pouvant conduire à la création de points chauds avec un risque de perforation de l’AME. Outre une perte de rendement de la pile à combustible, la probabilité de risques de feu et de fuite est augmentée
Afin d’éviter un dysfonctionnement de la pile à combustible 101, les cheminées de circulation de l’empilement 102 doivent être inspectées et nettoyées. En pratique, il est nécessaire de retirer les plaques terminales 103 pour accéder aux cheminées de l’empilement 102, de nettoyer les cheminées et de replacer les plaques terminales 103. Le retrait des plaques terminales 103 entraine une perte de pression qui déstructure irrémédiablement l’empilement 102 des cellules en entrainant une perte globale d’étanchéité, une pollution des membranes par du fluide caloporteur et un désalignement des cellules de l’empilement 102. Autrement dit, un nettoyage des cheminées peut entrainer des désavantages importants qui excluent toute remise en service de la pile à combustible 101.
Dans l’exemple de la , les torons 2, 2’ sont répartis de manière homogène dans la portion d’aube 1 de sorte qu’elle est considérée comme une unique zone de propriétés physiques homogènes. Le procédé P permet ainsi de déterminer une échelle macroscopique équivalente E eq valable pour toute la portion d’aube 1.
De préférence, en référence à la , dans le cas de plusieurs zones 5, 6 de propriétés physiques homogènes, les propriétés d’une zone 5 étant différentes des propriétés d’une autre zone 6, le procédé P est mis en œuvre indépendamment dans chaque zone 5, 6 de manière à y déterminer une échelle macroscopique équivalente E eq5 , E eq6 propre. Dans la portion d’aube 1 illustrée sur la , la répartition des torons 2, 2’ est plus dense dans la partie supérieure, définissant une première zone 5, que dans la partie inférieure, définissant une deuxième zone 6. Le procédé P permet ainsi de déterminer une première échelle macroscopique équivalente E eq5 valable pour la première zone 5 et une deuxième échelle macroscopique équivalente E eq6 valable pour la deuxième zone 6 de la portion d’aube 1.
On décrit par la suite l’invention en considérant une unique zone de propriétés physiques homogènes. Il va de soi que cette description pourrait tout à fait être adaptée au cas d’une pièce avec plusieurs zones différentes.
Selon l’invention, en référence à la , l’échelle macroscopique équivalente E eq déterminée par le procédé P permet de mettre en œuvre une méthode de contrôle M1 de la santé matière de l’aube 1, dans laquelle un échantillon de contrôle W de volume V W respectant l’échelle macroscopique équivalente E eq est prélevé dans la zone de l’aube 1. Selon un aspect préféré illustré sur la , l’échantillon de contrôle W est prélevé physiquement dans l’aube 1 et la méthode de contrôle M1 est de type destructive. Selon un autre aspect préféré, la méthode de contrôle M1 est mise en œuvre numériquement par prélèvement dans le modèle numérique M. De préférence, l’échantillon de contrôle W est prélevé à l’emplacement d’un groupe de voxels G du procédé P pour lequel le taux volumique global de fibres de renfort T G correspond au taux volumique de fibres de renfort moyen de l’aube 1, qui est prédéterminé.
Selon l’invention, en référence à la , l’échelle macroscopique équivalente E eq déterminée par la procédé P permet également de mettre en œuvre une méthode de construction M2 d’un modèle numérique équivalent M eq de description physique de l’aube 1. Un tel modèle numérique équivalent M eq comprend, dans la zone de propriétés homogènes, des voxels équivalents vox eq de volume V eq respectant l’échelle macroscopique équivalente E eq . Selon un aspect préféré, chaque voxel équivalent vox eq du modèle numérique équivalent M eq est défini par association de plusieurs voxels vox voisins du modèle numérique M. De préférence, chaque voxel équivalent vox eq est associé à un taux volumique équivalent de fibres de renforts déterminé à partir des taux volumiques locaux de fibres de renfort T vox des voxels vox du modèle numérique M.
On décrit par la suite plus précisément les étapes du procédé P de détermination de l’échelle macroscopique équivalente E eq .
Selon un aspect préféré de l’invention, en référence aux figures 4 et 7, le procédé P débute par une étape préliminaire E0 de définition du modèle numérique M (voir ) à partir d’une image I 3D réelle de l’aube 1, qui est divisée en voxels vox et labellisée.
Comme illustré sur la , les voxels vox de l’image I définissant un même toron 2, 2’ comportent un même label de toron L2, L2’ tandis que les voxels vox définissant la matrice 4 présente entre les torons 2, 2’ comportent un label de matrice L4. Autrement dit, l’image I comporte un label de matrice L4 (voxels de couleur unie sur la ) et autant de labels de torons L2, L2’ voxels hachurés sur la qu’il y a de torons 2, 2’ dans la portion d’aube 1. A titre d’exemple, les voxels vox a , vox b , vox a ’ illustrant une portion de l’aube 1 où se trouvent les torons 2a, 2b, 2a’ sont associés aux labels de toron L2 a , L2 b , L2 a’ .
En référence à la , l’étape préliminaire E0 permet de définir le taux volumique local de fibres de renfort T vox de chaque voxel vox du modèle numérique M à partir des labels de torons L2, L2’ de l’image I et de données prédéterminées du diamètre d’une fibre de renfort D et du nombre de fibres de renfort par toron C. Plus précisément, le taux volumique local de fibres de renfort T vox d’un voxel vox donné de label de toron L2, L2 donné est déterminé : en considérant une tranche B de l’image I à laquelle appartient le voxel vox donné et orthogonale audit toron 2, 2’ donné, et en calculant le nombre N de voxels vox de même label de toron L2, L2’ donné présents dans ladite tranche B.
En pratique, le taux volumique local de fibres de renfort T vox d’un voxel vox vérifie la relation suivante : T vox = ( C * π * D² / 4) / (N * S), avec S l’aire du voxel, C le nombre de fibres de renfort par toron et D le diamètre d’une fibre de renfort. Une telle étape préliminaire E0 permet avantageusement d’accéder à l’échelle microscopique de la fibre de renfort 3 à partir d’une image I de résolution limitée à l’échelle des torons 2, 2’. On précise que la tranche B désigne un tronçon d’épaisseur prédéterminée de l’image I, d’au moins un voxel et d’au plus de l’épaisseur de l’image I.
De préférence, l’image I est acquise par tomographie en bombardant l’aube 1 de rayons X suivant différents angles et les torons sont identifiés à partir du niveau de gris de chaque voxel vox, qui correspond au coefficient d’absorption de rayons X moyen de la zone d’aube 1 illustrée sur le voxel vox et est plus faible pour la matrice 4 que pour les torons 2, 2’. L’identification des torons 2, 2’ est à titre d’exemple mise en œuvre par détection et liaison des centres de section des torons 2, 2’, connue sous le terme de « squelettisation des torons 2, 2’ ». De telles méthodes sont connues en soi de l’homme du métier et ne seront donc pas décrites davantage.
A l’issue de l’étape préliminaire E0, le modèle M est déterminé. Il va de soi que le procédé P pourrait être exempt d’étape préliminaire E0 et mis en œuvre directement à partir du modèle M prédéterminé. De manière alternative, le modèle M pourrait également être déterminée par simulation numérique.
En référence à la , dans le modèle M déterminé, lors d’une étape de sélection E1, des groupes de voxels G de même volume dit « volume de test V » sont sélectionnés. De préférence, le volume de test V est prédéfini. Dans l’exemple de la , le volume de test V est représenté à droite et correspond à 5 * 5 * 5 voxels. Le volume de test V est dans cet exemple cubique mais pourrait avoir une forme quelconque, de préférence un parallélépipède rectangle. De préférence, le volume de test V comporte une longueur, une largeur et une hauteur, chacune comportant au minimum 5 voxels, et de préférence au maximum 100 voxels. De préférence, au moins cinq groupes de voxels G sont sélectionnés, préférentiellement au moins dix, encore préférentiellement au moins vingt. De préférence, les groupes de voxels G sont sélectionnés de manière aléatoire. Il va de soi qu’au moins deux groupes de voxels G peuvent se superposer au moins partiellement, comme illustré avec les groupes de voxels G2, G3 sur la .
Toujours en référence à la , une étape de détermination E2 du taux volumique global de fibres de renfort T G de chaque groupe de voxels G est ensuite mise en œuvre. Le taux volumique global de fibres de renfort T G d’un groupe de voxels G correspond en pratique à la moyenne des taux volumiques locaux de fibres de renfort T vox des voxels vox formant le groupe de voxels G. Dans cet exemple, le taux volumique global de fibres de renfort T G1 du groupe de voxels G1 correspond ainsi à la moyenne des taux volumiques locaux de fibres de renfort T vox des voxels vox le formant.
En référence à la , l’étape de détermination E2 est suivie d’une étape de calcul E3 de l’écart type A de l’ensemble des valeurs de taux volumiques globaux de fibres de renfort T G. Ceci permet de déterminer la dispersion des groupes de voxels G, ce qui permet avantageusement d’évaluer si le volume de test V considéré est suffisamment grand pour être représentatif de la structure interne globale de l’aube 1. Autrement dit, un volume de test V est considéré représentatif, si le taux volumique global de fibres de renfort T G est peu variable d’un groupe de voxels G à un autre.
Comme illustré sur les figures 10A et 10B, l’écart type A calculé est ensuite comparé à un seuil maximal d’acceptation S, à savoir un seuil de dispersion maximale admise, et : si l’écart type A est supérieur au seuil S ( ), le procédé P est répété avec un volume de test V plus grand, si l’écart type A est inférieur au seuil S ( ), l’échelle macroscopique équivalente E eq est déterminée à partir du volume de test V.
Ainsi et à titre d’exemple, si le signal était initialement modulé en basculant entre les deux valeurs d’impédance (Zc0, Zc1) du dispositif transmetteur D_TX de la , le module de remplacement est configuré pour déterminer, en fonction de l’information représentative du fait que la qualité du signal reçu par le dispositif récepteur D_RX n’atteint pas une qualité appropriée, que le signal devrait désormais être modulé en utilisant un nouveau couple d’impédances. Seule une des deux composantes du couple peut être modifiée, et dans ce cas le nouveau couple d’impédances est par exemple (Zc0, Zc2). En variante, les deux composantes du couple sont modifiées, et dans ce cas le nouveau couple d’impédances utilisé pour rétrodiffuser le signal ambiant est par exemple (Zc1, Zc2).
Le module de communication 5 du dispositif transmetteur D_TX lui permet notamment de communiquer avec le dispositif récepteur D_RX, et intègre à cet effet l’antenne équipant ledit dispositif transmetteur D_TX. Outre l’antenne, le module de communication 5 intègre des moyens matériels et logiciels tels que ceux décrits ci-avant pour mettre en œuvre le procédé de rétrodiffusion.
De manière connue, le dispositif transmetteur D_TX peut être représenté par un circuit électrique dans lequel un champ électromagnétique excite ladite antenne, créant ainsi une tension et un courant dans le circuit. L’antenne du dispositif transmetteur D_TX a une impédance Za qui peut être représentée de la forme avec Ra la résistance (partie réelle) et Xa la réactance (partie imaginaire) de l’impédance Za.
Il convient de rappeler que le signal ambiant est rétrodiffusé en appliquant un couple d’impédances (Zm, Zn) aux bornes de ladite antenne. Dans un mode de réalisation particulier, la première composante (Zm) du couple (Zm, Zn) demeure inchangée au cours du temps, et la deuxième composante Zn peut être représentée sous la forme où Rn correspond à la résistance (partie réelle) et Xn la réactance (partie imaginaire) de l’impédance Zn.
La représente schématiquement un exemple d’architecture matérielle du dispositif récepteur D_RX appartenant au système 10 de la , pour la mise en œuvre dudit procédé de transmission.
Tel qu’illustré par la , le dispositif récepteur D_RX dispose de l’architecture matérielle d’un ordinateur. Ainsi, le dispositif récepteur D_RX comporte, notamment, un processeur 1, une mémoire vive 2, une mémoire morte 3 et une mémoire non volatile 4. Il comporte en outre un module de communication 5.
La mémoire morte 3 du dispositif récepteur D_RX constitue un support d’enregistrement conforme à l’invention, lisible par le processeur 1 et sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur PROG_RX conforme à l’invention, comportant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de transmission selon l’invention.
Le programme PROG_RX définit des modules fonctionnels du dispositif récepteur D_RX, et s’appuie ou commande les éléments matériels 1 à 5 du dispositif récepteur D_RX cités précédemment. Le dispositif récepteur D_RX comprend notamment : - un module MOD_RX de réception d’un signal ambiant rétrodiffusé par un dispositif transmetteur D_TX, la rétrodiffusion s’effectuant en utilisant un couple (Zm, Zn) d’impédances distinctes (c’est-à-dire m ≠n) parmi au moins trois impédances distinctes ; - un module MOD_DET de détermination configuré pour déterminer un indicateur représentatif de la qualité du signal reçu, en fonction de valeurs Er1 et Er2 de champ électrique acquises lorsque le signal ambiant est rétrodiffusé en utilisant les impédances du couple d’impédances considéré par le dispositif transmetteur D_TX, et en fonction d’une puissance Pbruit de bruit thermique du dispositif récepteur ; - un module MOD_TX de transmission configuré pour transmettre, si l’indicateur n’est pas dans un intervalle déterminé, une information représentative du fait que la qualité du signal reçu par le dispositif récepteur n’atteint pas une qualité appropriée, et à partir de laquelle le dispositif transmetteur D_TX peut remplacer le couple d’impédances utilisé pour rétrodiffuser le signal ambiant ; et, - et un module MOD_EVAL d’évaluation configuré pour évaluer un critère d’arrêt.
Pour déterminer l’indicateur représentatif de la qualité du signal reçu, de manière conventionnelle, le dispositif récepteur D_RX est équipé de moyens d’acquisition qui lui permettent d’obtenir des mesures des valeurs Er1 et Er2 de champ électrique et de puissance Pbruit qui interviennent dans le calcul de l’indicateur.
Le module de communication 5 du dispositif transmetteur D_RX lui permet notamment de communiquer avec le dispositif récepteur D_TX, et intègre à cet effet l’antenne équipant ledit dispositif transmetteur D_RX. Outre l’antenne, le module de communication 5 intègre les modules de réception MOD_RX et de transmission MOD_TX, ainsi que des moyens matériels et logiciels tels que ceux décrits ci-avant pour mettre en œuvre le procédé de décodage.
La représente, sous forme d’ordinogramme, un procédé de contrôle selon l’invention tel qu’il est mis en œuvre par les deux dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX de la . Ce procédé de contrôle comprend un procédé d’ajustement composé des étapes E510 à E512 et mis en œuvre par le dispositif transmetteur D_TX, ainsi qu’un procédé de transmission composé des étapes E520 à E524 et mis en œuvre par le dispositif récepteur D_RX.
Tel qu’illustré par la , le procédé de contrôle comprend une première étape E510 mis en œuvre par le dispositif transmetteur D_TX de rétrodiffusion du signal ambiant. Le signal est rétrodiffusé de manière continue, c’est-à-dire sans interruption de la rétrodiffusion, pendant la mise en œuvre des étapes 520-524 et 511-512 dudit procédé. Ce signal ambiant rétrodiffusé est reçu par le dispositif récepteur D_RX lors d’une étape E520. Ladite étape E520 est mise en œuvre par le module de réception MOD_RX équipant le dispositif récepteur D_RX.
Lors d’une première itération, le procédé de transmission (c’est-à-dire le procédé mis en œuvre par le dispositif récepteur D_RX) comprend les étapes référencées E520, E523 et E524. Ces étapes sont ensuite réitérées tant qu’un critère d’arrêt n’est pas satisfait (branche « NOT OK » de l’étape E521). Par conséquent, lors de la première itération, l’étape de réception E520 est suivie d’une étape E523 de détermination d’un indicateur représentatif de la qualité du signal reçu par le dispositif récepteur D_TX. Ladite étape E523 est mise en œuvre par le module de détermination MOD_DET équipant le dispositif récepteur D_RX. Cet indicateur est déterminé en fonction d’une première valeur Er0 de champ électrique acquise lorsque le signal rétrodiffusé est modulé en utilisant la première composante Zm du couple (Zm, Zn) d’impédances utilisé, d’une deuxième valeur Er1 de champ électrique acquise lorsque le signal rétrodiffusé est modulé en utilisant la deuxième composante Zn du couple (Zm, Zn) d’impédances utilisé, et d’une puissance Pbruit de bruit thermique du récepteur.
Lors d’une l’étape E524, une information INF représentative du fait que la qualité du signal reçu n’atteint pas une qualité appropriée est transmise au dispositif transmetteur D_TX, de sorte à permettre audit dispositif transmetteur d’ajuster le couple de valeurs d’impédances utilisé pour rétrodiffuser le signal. Ladite étape E524 est mise en œuvre par le module de transmission MOD_TX équipant le dispositif récepteur D_RX.
La modification de ce couple peut se faire de manière aléatoire, c’est-à-dire en tirant un couple parmi tous les couples pouvant être utilisés pour rétrodiffuser le signal ambiant. Dans ce cas particulier, l’information représentative de la qualité du signal reçu ne comprend pas nécessairement d’indication sur la manière dont le couple devrait être ajusté pour atteindre une qualité appropriée.
Mais la modification de l’impédance peut également être mise en œuvre de manière avantageuse en considérant des modes de réalisation particuliers de l’invention décrits en référence à la et à la , selon que le dispositif récepteur D_RX est cohérent ou non cohérent. Concernant ces aspects de cohérence et non cohérence d’un dispositif récepteur, l’homme du métier peut se référer au document : « Coherent and Non-coherent Receivers » Sheng Chen, University of Southampton, ELEC6014 RCNSs: Brief Notes.
Ainsi, le premier dispositif de filtrage de l’appareil 2 est décalé vers l’arrière du boîtier 4, tandis que le deuxième dispositif de filtrage est décalé vers l’avant du boîtier 4.