INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’absence de dihydrogène dans la phase gazeuse induit seulement une très faible baisse du rendement.
Le rendement en anhydride succinique obtenu après 18 h de réaction à 90°C sous 15 bar de CO est le même qu’après 6 h de réaction : le rendement semble donc limité à environ 60% lorsque l’acétonitrile est utilisé comme solvant.
Augmenter la pression en monoxyde de carbone de 15 à 50 bar permet d’améliorer le rendement à 72%, mais l’augmenter encore jusqu’à 100 bar est fortement délétère pour le rendement.
La température optimale est 90°C.
COMPOSITION A CUISSON RAPIDE POUR LA FABRICATION DE SEMI-PRODUIT PERMETTANT LA FABRICATION DE RESERVOIRS COMPOSITES SOUS PRESSION DE TYPE IV POUR LE STOCKAGE EMBARQUE DE L’HYDROGENE GAZEUX. Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication des réservoirs sous pression de type IV, en matériau composite, pour le stockage de l’hydrogène gazeux, pour des applications à la fois fixes et mobiles, comme par exemple, les infrastructures de stockage de l’hydrogène, le transport de l’hydrogène en vue du ravitaillement, les véhicules ferroviaires à hydrogène, les bus, camions, les avions, les bateaux et autres véhicules à hydrogène, et les voitures à hydrogène.
Arrière-plan technique Aujourd'hui, les systèmes de stockage embarqué de l’hydrogène gazeux dans des réservoirs sous pression pour les applications de transport existent mais seuls quelques fabricants commercialisent quelques milliers de réservoirs homologués par an. Avec l'émergence du marché lié à la mobilité à faible émission carbone, au stockage sous pression, il n'y a pas de chaîne d'approvisionnement (transformation des matières premières et des composants en un produit fini qui est livré au client final) prête pour la production de masse (millions d’unité par an) à un coût modéré. Par exemple, le stockage compact, fiable, sûr et économique de l'hydrogène gazeux sous 700 bar est un défi majeur pour la commercialisation généralisée des véhicules électriques à pile à combustible (Fuel Cell Electric Vehicle ou FCEV en anglais) et d'autres applications de piles à combustible. Alors que certains FECV légers avec une autonomie de plus de 500 km font leur apparition depuis 2015, le stockage d'hydrogène à bord abordable reste toujours un obstacle majeur et la quantité de réservoirs fabriqués reste faible. Une grande partie des efforts des programmes de stockage de l'hydrogène se concentre sur le développement de technologies de stockage de l'hydrogène rentables avec une densité d'énergie améliorée (capacité gravimétrique voisine de 6%, c’est-à-dire que 6% de la masse du système de stockage est de l’hydrogène).
Les réservoirs d'hydrogène pour les applications automobiles, bus, camion, trains, avions, bateaux, sont déjà disponibles mais ils ne répondent pas encore à toutes les attentes des constructeurs dans la perspective d'une production de masse de systèmes fonctionnant à l'hydrogène. Cela est vrai en ce qui concerne la fabrication des réservoirs H 2 mais aussi pour le déploiement et l'utilisation des moyens de transport à pile à combustible.
Même si le coût de fabrication des réservoirs sous pression de type IV en matériau composite pour le stockage embarqué de l’hydrogène gazeux ne représente qu'environ 10% à 30% du coût du système de stockage, la capacité de production de masse est un défi majeur pour les intégrateurs automobiles. L'étape de polymérisation (ou durcissement) de la matrice du matériau composite assurant la résistance à haute pression, est l'étape principale qui limite, aujourd’hui, la vitesse de fabrication du réservoir. La matrice du matériau composite des réservoirs composites sous pression est généralement une matrice époxyde.
Pour pouvoir produire plusieurs millions de véhicules par an, le temps de polymérisation (ou durcissement) des matrices des composites pour les réservoirs de type IV doit être considérablement réduit.
Aujourd'hui, avec des matrices époxydes, la durée du processus de polymérisation (ou durcissement) pour un réservoir sous pression de 700 bars est d'environ 12 à 16 heures, ce qui est trop long pour une production de masse telle que celle requise pour l'industrie automobile.
Il existe donc un réel besoin de rendre la fabrication des réservoirs sous pression de type IV en matériau composite pour le stockage embarqué de l’hydrogène gazeux efficace pour une production de masse et industriellement intéressante.
En particulier, il existe un réel besoin de réduire sensiblement la durée de l'étape de polymérisation (ou durcissement) de la matrice du matériau composite pour minimiser le temps de cycle de fabrication d’un réservoir.
La couvrance correspond à la capacité d’une composition à « masquer la peau » / à « cacher les imperfections ».
La couvrance d’une composition est mesurée à épaisseur finie de 50 μm pour les compositions liquides à 25°C à appliquer sur les lèvres, notamment les rouges à lèvres liquides, brillants à lèvres liquides et baumes à lèvres liquides, et à épaisseur de 150 μm pour les fards à paupières, les fonds de teint liquides, les mascaras et autres produits de maquillage liquides non destinés à être appliqués sur les lèvres. La composition est étalée sur des cartes de contraste noir mat et blanc mat, par exemple de marque LENETA Form WPl pour la carte noir mat et Leneta IA pour la carte blanc mat. L'application peut s'effectuer avec un étaleur automatique. Lorsque la composition est inhomogène, à l’image d’une dispersion selon l’invention, notamment quand les gouttes (G1) sont macroscopiques, une étape de mélange de ladite dispersion, par exemple au Rayneri, préalable à l’étape d'application (i.e. l’étalement sur cartes) est de préférence réalisée pour la rendre homogène. Les mesures s'effectuent sur les compositions ainsi étalées. Des spectres de réflectance sont acquis à l'aide d'un spectrocolorimètre MINOLTA 3700-d (géométrie de mesure diffuse et observation D65/10°, mode composante spéculaire exclue, petite ouverture (CREISS)) sur les fonds noir et blanc. Les spectres sont exprimés en coordonnées colorimétriques dans l'espace CIELab76 au sens de la Commission Internationale de l'Eclairage selon la recommandation 15:2004. Le contraste ratio, ou couvrance, est calculé en faisant la moyenne arithmétique de Y sur fond noir, divisée par la valeur moyenne de Y sur fond blanc, multiplié par 100.
A titre de pigments, on peut notamment citer le dioxyde de titane, le dioxyde de zinc, les oxydes de zirconium ou de cérium, ainsi que les oxydes de fer ou de chrome, le violet de manganèse, le bleu outremer, l'hydrate de chrome et le bleu ferrique, et leurs mélanges. Les pigments minéraux préférés sont les oxydes de fer, notamment l'oxyde de fer rouge, l'oxyde de fer jaune, l'oxyde de fer brun, l'oxyde de fer noir, le dioxyde de titane et leurs mélanges.
Le pigment est de préférence un oxyde de fer, notamment l'oxyde de fer rouge, l'oxyde de fer jaune, l'oxyde de fer brun, l'oxyde de fer noir et leurs mélanges.
Chaque pigment peut être un pigment non traité ou un pigment traité. Au sens de la demande, par « pigment traité », on entend un pigment ayant été traité par un additif améliorant sa dispersibilité au sein d’une composition huileuse ou aqueuse, notamment un des additifs définis ci-dessous. Par « pigment non traité » ou « pigment pas traité », on entend un pigment n’ayant pas été traité par un tel additif.
Au vu de ce qui précède, la phase grasse des gouttes d’une dispersion selon l’invention comprend une teneur élevée en pigment(s).
Néanmoins, la phase continue aqueuse, voire la phase aqueuse interne dans le cas d’une dispersion complexe telle que décrite ci-dessous, peut également comprendre au moins un pigment.
De préférence, lorsque la phase comprenant des pigments est une phase grasse (ou huileuse), ladite phase comprend en outre de l’acide hydrostéarique ou de l’acide polyhydroxystéarique, tel que commercialisé par Phoenix Chemical sous la dénomination PELEMOL PHS-8, de préférence en une teneur comprise entre 0,5% et 10%, en particulier entre 1,5% et 6%, et mieux entre 2,5% et 4%, en poids par rapport au poids total de la phase considérée.
La présence de tel(s) composé(s) particulier(s) est avantageuse en ce que :
-il(s) permet(tent) de diminuer la viscosité d’une phase grasse comprenant au moins un pigment, par exemple un broyat pigments/huile (60:40), a fortiori d’une phase hautement chargée en pigments, et donc la/le rendre fluide et plus facilement processable, notamment au niveau de dispositifs fluidiques tels que décrits ci-après ; et
- il(s) permet(tent) de maintenir la taille des gouttes. En effet, les inventeurs ont observé que la mise en œuvre de pigment(s) en phase grasse dispersée d’une dispersion selon l’invention conduit généralement à une diminution de la taille des gouttes comparativement à une même dispersion mais dénuée dudit/desdits pigment(s).
Enfin, le maintien de l’intégrité d’une dispersion selon l’invention en présence de ce(s) composé(s) est inattendu. En effet, ce(s) composé(s) déstabilise(nt) généralement l’écorce comprenant au moins un polymère anionique et au moins un polymère cationique.
Selon une première alternative, le pigment mis en œuvre est un pigment non traité et non broyé (pigment utilisé « tel quel »).
Selon une seconde alternative, le pigment mis en œuvre a subi un traitement préalable afin de le rendre plus facilement dispersible lors de la formulation du pigment, c’est-à-dire notamment plus facilement dispersible dans la phase considérée. Ce traitement préalable consiste à broyer le pigment et/ou à le prétraiter par un additif améliorant sa dispersibilité avant de le formuler sous forme d’une série de particules colorées.
L’utilisation d’un pigment broyé et/ou un pigment prétraité par un additif améliorant sa dispersibilité :
contribue à ce qu’un liquide qui contient le pigment broyé et/ou prétraité ait une viscosité faible, contribue à la préparation d’une dispersion dont la phase grasse dispersée a une teneur en pigment très élevées, comprenant plus de 23,5%, généralement plus de 25%, en particulier plus de 30%, voire plus de 40%, en poids de pigment(s) par rapport au poids de la phase grasse dispersée, contribue à la diminution, voire évite, la sédimentation du(es) pigment(s) dans la(es) phase(s) qui le(s) contient(nent), et/ou contribue à la diminution, voir évite, l’agrégation des pigments dans la(es) phase(s) qui le(s) contient(nent).
Selon un aspect non limitatif de l’invention, l’étape de limiter ou interdire la charge et la décharge de la batterie de traction comporte les sous-étapes de : Lorsque le véhicule est en mode roulage, limiter, en une première période de temps prédéterminée, la puissance électrique fournie par la batterie de traction à une machine électrique de traction du véhicule à une puissance machine prédéterminée; Lorsque le véhicule est en mode freinage récupératif, limiter, en une deuxième période de temps prédéterminée, la puissance électrique fournie à la batterie de traction lors d’un freinage récupératif à une puissance batterie prédéterminée; Lorsque le véhicule est en mode recharge, limiter un courant de charge de la batterie de traction à un courant de charge prédéterminé.
Selon un aspect non limitatif de l’invention, le procédé comporte une étape d’afficher un voyant d’arrêt du véhicule sur une console du véhicule lorsque le nombre de périodes successives n’ayant pas reçu l’information vitesse atteint le premier seuil.
Selon un aspect non limitatif de l’invention, le voyant d’arrêt du véhicule est formé par un voyant stop et un message indiquant qu’un problème est survenu sur une chaîne de traction du véhicule.
Selon un aspect non limitatif de l’invention, le procédé comporte une étape d’enregistrer un premier code de dysfonctionnement reflétant que le nombre de périodes successives n’ayant pas reçu l’information vitesse atteint le premier seuil.
Selon un aspect non limitatif de l’invention, le procédé comporte les étapes de : lorsque l’information vitesse est à nouveau reçue lors d’une période, compter le nombre de périodes successives recevant l’information vitesse, lorsque le nombre de périodes successives ayant reçu l’information vitesse atteint un deuxième seuil, supprimer la limitation ou l’interdiction de charge et décharge de la batterie de traction appliquée lors de l’étape de limiter ou interdire.
Selon un aspect non limitatif de l’invention, dans une deuxième situation de dysfonctionnement dans laquelle le nombre de périodes successives n’ayant pas reçu l’information vitesse atteint le premier seuil et la batterie de traction est isolée électriquement, le procédé comporte une étape d’enregistrer un deuxième code de dysfonctionnement reflétant que le nombre de périodes successives n’ayant pas reçu l’information vitesse atteint le premier seuil.
Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à un véhicule comportant des moyens de contrôle agencés pour mettre en œuvre le procédé de gestion d’un défaut de disponibilité d’une information vitesse d’un véhicule selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités.
illustre, de façon schématique, un véhicule selon un aspect non limitatif de l’invention.
représente, de façon schématique, un diagramme d’étapes d’un mode de mise en œuvre non limitatif du procédé selon l’invention.
représente, de façon schématique, un diagramme d’étapes d’un mode non limitatif différent de mise en œuvre du procédé selon l’invention.
La illustre un véhicule 1 conforme à un aspect non limitatif de l’invention. Le véhicule 1 comporte notamment : une batterie de traction 2 comportant plusieurs modules 3, chacun des modules 3 comportant une pluralité de cellules, une machine électrique de traction 4 permettant, d’une part, de recharger la batterie de traction 2 lors d’un freinage récupératif et, d’autre part, d’entraîner en rotation les roues du véhicule 1, un convertisseur 5, ce convertisseur 5 est, par exemple, un convertisseur continu-continu utilisé pour la conversion de la tension entre la batterie de traction 2, et une batterie basse tension comme une batterie de servitude (non représentée), et intègre en outre un chargeur embarqué, couramment désigné par l'homme du métier sous l'acronyme OBC pour « On Board Charger » en anglais, utilisé pour la recharge de la batterie de traction 2, et des moyens de contrôle 6 agencés pour mettre en œuvre un procédé de gestion d’un défaut de disponibilité d’une information vitesse d’un véhicule selon un aspect de l’invention.
Les moyens de contrôle 6 peuvent par exemple comporter une unité de contrôle véhicule 7 (plus connue sous l’acronyme VCU pour Vehicle Control Unit en anglais), un système de contrôle batterie 8 (plus connu sous l’acronyme BMS pour Battery Management System en anglais) et un calculateur de type ESP/ABS 9 (pour Electronic Stability Program/ Antiblockiersystem).
La montre un diagramme d’étapes d’un mode de mise en œuvre du procédé 100 selon l’invention. Les étapes du procédé 100 sont exécutées par des moyens de contrôle tels que, par exemple, les moyens de contrôle 6 représentés à la .
Le procédé 100 comporte une étape, exécutée par exemple au moyen du système de contrôle batterie 8, de recevoir 101 périodiquement une information de vitesse du véhicule selon une période prédéterminée. Dans un exemple de mise en œuvre non limitative, l’information vitesse du véhicule est une donnée calculée par le calculateur ESP/ABS 9 via des données reçues d’un capteur de vitesse du véhicule associé à une cible dentée. Cette information vitesse qui est calculée par le calculateur ESP/ABS 9 est transmise ensuite au système de contrôle batterie 8.
Dans un exemple de réalisation non limitatif, la période prédéterminée est comprise entre 5 millisecondes et 50 millisecondes, typiquement 10 millisecondes.
Les techniques de casting et pulvérisation (ou spraying) sont bien connues de l’homme du métier et peuvent être réalisées à l’aide de tout moyen adapté. A titre d’exemple, la pulvérisation peut être réalisée au moyen d’une buse de pulvérisation permettant de pulvériser sous forme de gouttelettes la composition à déposer.
Toute autre technique connue de l’homme du métier est envisageable, que ce soit en discontinu (i.e. par batch), ou en continu par exemple par la technique dite de « rouleau à rouleau » (« roll-to-roll processing » en anglais) dans laquelle la membrane est produite en continu puis stockée sous forme de rouleau.
Membrane composite Dans un second mode de réalisation, le dispositif comporte une membrane composite comprenant deux couches externes (101,103) chacune formées d’un matériau à base de chitosan tel que défini ci-dessus, entre lesquelles est disposée une couche interne (102) formée d’un second matériau comprenant des nanoparticules fonctionnalisées par des groupes chargés et/ou qui deviennent chargés en présence d’eau.
Le second matériau présente avantageusement des pores de diamètre compris entre 10 et 100 nm.
Les inventeurs ont découvert que, de manière inattendue, une telle membrane composite développe une puissance membranaire significativement encore plus élevée que celle d’une membrane comprenant une unique couche (101) telle que définie ci-dessus.
Sans vouloir être liés par une théorie particulière, les inventeurs pensent que cette amélioration de la puissance membranaire est due à un effet de synergie entre d’une part, les propriétés du réseau de nanofibres et/ou de microfibres de chitosan, et d’autres part celles de la couche de nanoparticules fonctionnalisées par des groupes chargés. L’épaisseur de la membrane composite est avantageusement comprise préférence entre 4 μm et 100 µm, de préférence encore entre 4 μm et 75 μm.
L’épaisseur de chacune des couches externes (101,103) est avantageusement comprise entre 2 μm et 45 μm, de préférence entre 2 μm et 30 μm. Lesdites couches externes présentent avantageusement la même épaisseur. L’épaisseur de la couche interne (102) est quant à elle avantageusement comprise entre 10 nm et 2 μm, 10 nm et 1 μm, 10 nm et 800 nm, de préférence entre 10 nm et 400 nm, de préférence entre 200 nm et 500 nm.
De manière préférée, l’épaisseur de chacune des couches externes (101,103) est avantageusement comprise entre 2 μm et 25 μm, et l’épaisseur de la couche interne (102) est comprise entre 10 nm et 2 μm.
Selon les inventeurs, la très faible épaisseur de la couche interne (102) permet d’obtenir une excellente perméabilité tout en augmentant la conduction sélective d’ions de manière significative.
De manière préférée, la membrane comprend moins de 15 % en poids de second matériau par rapport au poids de matériau à base de chitosan, de préférence entre 2 % et 8 % en poids de second matériau par rapport au poids en matériau à base de chitosan, de préférence encore entre 3 % et 5 % en poids de second matériau par rapport au poids de premier matériau.
Dans ce mode de réalisation, le matériau à base de chitosan des couches externes (101,103) assure l’intégrité de la couche interne (102), notamment lorsque lors de son utilisation, celle-ci est soumise à une contrainte tel qu’un gradient de pression de part et d’autre de la membrane.
De manière préférée, les nanofibres et/ou les microfibres des couches externes (101,103) portent des groupes chargés ou qui deviennent chargés en présence d’eau, lesdits groupes présentant avantageusement une charge de même signe que celui des groupes chargés ou qui deviennent chargés en présence d’eau des nanoparticules fonctionnalisées de la couche interne (102).
Ceci présente l’avantage d’augmenter la charge de surface de l’ensemble de la membrane.
Selon les inventeurs, la présence de ces groupes chargés ou qui deviennent chargés en présence d’eau de même signe au sein de la couche interne (102) et des couches externes (101,103) de la membrane permettent d’obtenir un effet synergique, à savoir une amélioration inattendue de la conduction sélective d’ions à travers la membrane.
Dans ce mode de réalisation, le matériau à base de chitosan joue donc un rôle dans la structure de la membrane et dans sa capacité à assurer une conduction sélective d’ions.
Par ailleurs, les liaisons chimiques covalentes impliquées dans la réticulation des nanofibres et/ou des microfibres peuvent également porter des groupes chargés et/ou qui deviennent chargés en présence d’eau, comme c’est par exemple le cas lorsque l’agent de réticulation utilisé est le citrate. Dans ce cas, les liaisons chimiques de réticulation jouent à la fois un rôle dans la structure et dans la charge de surface électrique des couches externes (101,103).
En référence à la , lorsque l’organe de chauffage 41 a atteint la température de fonctionnement et que les deux plaques bipolaires 1A, 1B sont positionnées, le premier dispositif d’assemblage 4 descend alors verticalement, dans une étape E2, jusqu’à venir en contact avec la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A.
Le procédé comprend alors une étape de compression E3, représentée sur la , au cours de laquelle l’organe de pression 42 du premier dispositif d’assemblage 4 applique un premier effort de pression F1, puis un deuxième effort de pression F2, selon la zone de pression P périphérique et selon la zone de chauffage C contre la plaque bipolaire 1A de manière à compresser et maintenir immobiles la première plaque bipolaire 1A et la deuxième plaque bipolaire 1B contre le deuxième dispositif d’assemblage 5. Autrement dit, les deux plaques bipolaires 1A, 1B sont compressées au moins en partie sur leur portion périphérique 3A, 3B entre l’organe de pression 42 du premier dispositif d’assemblage 4 et le deuxième dispositif d’assemblage 5. Lors de l’étape de compression E2, l’organe de chauffage 41 est compressé contre les plaques bipolaires 1A, 1B.
Le procédé comprend alors simultanément à l’étape de compression E3, une étape de soudage E4, représentée sur la , dans laquelle l’organe de chauffage 41 du premier dispositif d’assemblage 4 chauffe selon la zone de chauffage C périphérique de manière à faire fondre la matrice polymère de chaque plaque bipolaire 1A, 1B pour solidariser la première plaque bipolaire 1A avec la deuxième plaque bipolaire 1B et former le module bipolaire M.
Dans un mode de mise en œuvre préféré, l’organe de chauffage 41 chaud est compressé pendant une première durée prédéterminée de soudage inférieure ou égale à 20 secondes, de manière à faire fondre la résine polymère pour souder les plaques bipolaires 1A, 1B sans déconsolider l’assemblage thermoplastique de chacune, ce qui pourrait l’endommager.
Après la première durée prédéterminée de chauffage, en référence à la , le procédé comprend une étape de refroidissement E5 de l’organe de chauffage 41 du premier dispositif d’assemblage 4. Pour cela, dans cet exemple, un fluide caloporteur est injecté autour de l’organe de chauffage 41 de manière à abaisser sa température. La portion de soudage 32 de chaque plaque bipolaire 1A, 1B refroidit alors pendant une deuxième durée prédéterminée de refroidissement au cours de laquelle l’organe de chauffage 41 et l’organe de pression 42 maintiennent le deuxième effort de pression F2. La deuxième durée prédéterminée est de préférence inférieure ou égale à 60 secondes, de manière à permettre la consolidation du cordon de soudure formé par l’organe de chauffage 41.
En référence à la , après la deuxième durée prédéterminée de refroidissement, au cours d’une étape de retrait E6, l’organe de chauffage 41 et l’organe de pression 42 sont déplacés de manière inverse à l’étape E2, de manière à ne plus compresser les plaques bipolaires 1A, 1B. Après le retrait de l’organe de chauffage 41, la circulation du fluide caloporteur est arrêtée, de manière à stopper son refroidissement. La température de l’organe de chauffage 41 remonte alors en prévision du soudage de deux nouvelles plaques bipolaires.