INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention concerne plus particulièrement les technologies de turbogénérateur proposées pour remplacer le moteur thermique à combustion interne dans les chaînes de traction fortement électrifiées, notamment pour les véhicules PHEV (« Plug-in Hybrid Electric Vehicles » en langue anglaise) à architecture hybride série (« Series Hybrid Electric Vehicules » en langue anglaise). La technologie promet les avantages suivants :
Le couplage de deux technologies de chambres de combustion CC1, CC2 semble être un moyen idéal pour atteindre les faibles émissions de NOx, HC et CO.
Une première chambre de combustion CC1 à technologie douce (Mild) illustrée en , a été testée par exemple et montre des très bas niveaux de NOx.
Des essais sur la première chambre de combustion CC1 de type douce (Mild), démontrant la qualité de la réduction des NOx et CO.
De même, des essais sur une deuxième chambre de combustion CC2 de type catalytique montrent des résultats intéressants, surtout sur la réduction du CO. Ceci confirme qu’un couplage de ces deux technologies dans une machine de type IRReGT est un moyen efficace pour réduire les émissions à la source.
La configuration avec deux chambres de combustion CC1, CC2 selon l’invention, est compatible avec toutes les architectures thermodynamiques utilisant une réchauffe (c’est-à-dire avec un récupérateur R1). Certaines de ces alternatives sont illustrées dans les figures 5 à 8.
Certaines de ces architectures incluent en outre un refroidisseur IC1 comment l’illustrent les figures 6 et 8.
Le fait de réduire les émissions à la source permet d’avoir un gain sur la fabrication du système. En effet, les matériaux catalytiques sont très rares et complexes à mettre en forme, notamment le Rhodium. Ce matériau est le principal matériau pour réduire les NOx. Ainsi, avec la première chambre de combustion CC1 à double flux, on peut réduire la quantité du Rhodium dans la chambre catalytique (deuxième chambre de combustion CC2). De plus, avec un cycle à réchauffe, le débit d’air est réduit, ce qui résulte en une réduction de la quantité de matériaux catalytique nécessaire.
L’invention permet de proposer un convertisseur à forte densité de puissance et faible volume, permettant de s’intégrer facilement dans un véhicule électrique pour hybrider sa batterie et proposer une voiture à forte autonomie et faible impact environnemental.
L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un dispositif de turbomachine tel que décrit précédemment. Le procédé de fabrication comprend une étape pour connecter une arrivée de flux à au moins un turbocompresseur comprenant un compresseur C1, optionnellement C2 selon la variante considérée, et une première turbine T1.
Le procédé se caractérise par la mise en place d’une première chambre de combustion CC1 qui est une chambre à double flux configurée pour réduire les formations d’oxydes d’azote ; et d’une deuxième chambre de combustion CC2 qui est une chambre à simple flux configurée pour réduire les formations de monoxydes de carbone et d’hydrocarbures.
Le procédé de fabrication comprend en outre une étape pour connecter la première chambre de combustion CC1 audit compresseur C1 en amont et à ladite première turbine T1 en aval.
Le procédé de fabrication comprend en outre une étape pour connecter la deuxième chambre de combustion CC2 à ladite première turbine T1 en amont et à une deuxième turbine T2 en aval.
Le dispositif est ensuite monté pour être utilisé de préférence dans un véhicule automobile.
L’invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant un dispositif de turbomachine tel que décrit précédemment.
Système de suralimentation en air pour système de conditionnement de carburant et procédé d’utilisation La présente invention concerne le domaine des aéronefs comportant au moins un turbomoteur alimenté par du carburant stocké dans un réservoir de carburant cryogénique.
Il est connu de stocker du carburant, en particulier de l’hydrogène, sous forme liquide et à température basse pour limiter l’encombrement et la masse des réservoirs de l’aéronef.
La démarche du Demandeur a été de réaliser plusieurs séries d’essais mettant en œuvre différents traitements d’une pièce (P) en fonte grise.
La première problématique adressée consiste à trouver un procédé conférant à la pièce (P) une résistance à la corrosion suffisante, malgré le fait que le bain de nitruration ne contient pas de soufre et qu’au surplus ladite pièce soit en fonte grise non-dégraphitisée et donc particulièrement difficile à protéger de la corrosion.
Les pièces (P) traitées ont été soumises à un brouillard salin, et leur résistance à la corrosion est évaluée à partir de la durée d’apparition d’un seuil de piqûres et/ou de coulures de rouille.
Ensuite, la seconde problématique a été de valider le bon fonctionnement de la pièce (P) ainsi traitée, selon une utilisation particulière de disque de frein : des mesures comparatives de coefficient de frottement ont donc été menées.
En particulier, le demandeur a étudié les effets des deux opérations suivantes.
En référence à la micrographie illustrée sur la , le traitement de nitrocarburation ARCOR (marque déposée par le Demandeur) apporte, de la surface vers le cœur de pièce (P), une couche de combinaison (1) et une zone de diffusion (1’) juxtaposées. La couche de combinaison (1) a typiquement une épaisseur comprise entre 5 et 30 µm, et se forme au niveau de la surface du substrat (S) qui compose la pièce (P).
La zone de diffusion (1’) a typiquement une épaisseur de quelques dizaines ou centaines de microns, par exemple 300 µm, et se mesure depuis la surface du substrat (S) de la pièce (P), en direction du cœur de ladite pièce.
La nitruration a été réalisée en bain de sels fondus.
La phosphatation apporte, à la surface de la pièce (P), au-dessus de la couche de combinaison (1), une couche de phosphate métallique (2). La couche de phosphate métallique (2) a typiquement une épaisseur d’environ 20 µm.
Sur la micrographie de la , une couche supplémentaire (a) est visible : il s’agit d’une couche d’aluminium ne faisant pas partie de la pièce (P), mais déposée en vue de réaliser la coupe nécessaire à la micrographie.
On peut en outre observer les inclusions (G) de graphite, de forme lamellaire, qui débouchent à la surface de la pièce (P).
Une première série d’essais de résistance à la corrosion a été conduite. Les pièces (P) fabriquées à base de fonte grise, puis traitées, sont placées dans une enceinte et soumises à un test au brouillard salin.
L’enceinte est ensuite ouverte toutes les 24h afin de vérifier l’apparition de points de corrosion, qui témoignent d’un début de corrosion localisée. Ces points sont comptés, et si leur nombre est supérieur à un seuil prédéfini, par exemple 50, alors la pièce (P) est considérée comme corrodée et le test s’arrête.
Plus la durée est importante avant que le seuil ne soit atteint, plus la pièce est résistante à la corrosion. La résistance à la corrosion minimale est fixée par le Demandeur à une durée supérieure ou égale à 96h.
Le Tableau 1 ci-dessous illustre les essais de corrosion les plus pertinents pour comprendre l’invention :
N° Prétraitement Média nitruration Sel de nitruration Post-Traitement Durée avant seuil de corrosion Résultat C4 Sans Liquide ARCOR V Oxydation 1 24h NG C5 Sans Liquide ARCOR L Sans 24h NG C8 Sans Liquide ARCOR L Oxydation 2 24h NG C9 Sans Liquide ARCOR L Oxydation 1 48h NG C10 = P Sans Liquide ARCOR L Ph (ZnFe) >96h OK C13 Sans Liquide ARCOR L Ph (ZnCa) 24h NG C14 Sans Liquide ARCOR L Ph (Zn) 24h NG C16 Sans Liquide ARCOR V Ph (ZnFe) 24h NG C17 Sans Liquide ARCOR V Ph (ZnCa) 24h NG
- via des systèmes de délestage de charges électriques (machines) ou d'utilisation de stockage d'électricité en cas de déficit.
C'est dans ce secteur qu’il semble y avoir le plus d'investissement. Historiquement dominé par les systèmes de pompage-turbinage (les centrales de pompage-turbinage sont également appelées STEP pour « Stations de Transfert d'Énergie par Pompage ») et depuis quelques années par les systèmes de batteries Li-Ion de grande échelle, le secteur du stockage d'électricité voit ainsi l'éclosion de nombreuses nouvelles technologies.
En ce qui concerne l’électrification des procédés industriels à haute température, les besoins et la production de chaleur haute température et de froid sont rarement optimisés à la conception. La fabrication d'équipements de production de chaleur, hautes et très hautes températures (chaudières, brûleurs, fours, vapeur …), étant en soit une spécialité, et la fabrication d'équipements de production de froid, basses et très basses températures (groupes froid, réfrigération, cryogénisation…), étant en soit une autre spécialité, les industries sont séparées. Ceci suit une logique historique et technologique, ce qui en explique la séparation des deux secteurs et leurs caractéristiques spécifiques.
Or, les industries finales ont depuis longtemps intégré dans leurs pratiques et des modèles d’affaires, la fiabilité (c’est-à-dire la constante disponibilité) et le faible coût de la chaleur industrielle notamment au gaz et/ou fioul pour leur besoin au-dessus de 100°C. Avec un coût en 2019 autour de 50-55€ du MWh thermique au gaz naturel en France (ADEME, Brochure réf. 010895, Jan. 2020, 51-85€ par MWh), ainsi que dans beaucoup d'autres pays d'Europe (pour des gros sites), il est très difficile aux industriels d'électrifier leurs moyens de production de chaleur - car cela entraînerait un surcoût de la chaleur d'environ 50 % ou plus - ou de les remplacer par des moyens de production sur la base d'énergies renouvelables (là encore : surcoûts, limitations techniques et problèmes d'intermittence).
En outre, il est intéressant de remarquer que de nombreux secteurs ont des procédés industriels nécessitant :
- de la chaleur à haute température (> 100-120°C et jusqu'à 400°C) ; et
- du froid/réfrigération (jusqu'à -50°C).
Par exemple, ces besoins sont retrouvés notamment dans les industries :
- agro-alimentaires (notamment plats cuisinés, nourriture séchée, poudres (lait, café…) ;
- pharmaceutiques (poudres, pilules…) ;
- chimiques au sens large (préparation, conditionnement et stockage de produits), tels que pour les produits pétrochimiques (gaz et pétrole, plastiques, caoutchouc,), les adhésifs, etc. ; et
- certains supermarchés et gros centres de restauration (en particulier la restauration dite rapide – de l’anglais « fast-foods »).
Dans ce contexte, il est connu de l’état de la technique certains systèmes de pompe à chaleur pour le chauffage et le refroidissement simultanés.
Par exemple, DE102018221850A1 divulgue un système de pompe à chaleur permettant le chauffage et le refroidissement (entre -15°C et 60°C), avec une pompe à chaleur liquide-liquide reliée d'un côté à une source de chaleur et d'un autre côté à un dissipateur thermique présentant en particulier un ballon d'eau chaude.
JP2016211830A divulgue l’utilisation d'une pompe à chaleur permettant le chauffage et le refroidissement. Plus précisément des gammes de températures divulguées sont comprises entre 0°C et environ 100°C.
JP3037649B2 divulgue un système de climatisation déshumidifiant, dans lequel l'efficacité énergétique du système de climatisation dans son ensemble est augmentée pour réduire les coûts de fonctionnement, tout en minimisant la consommation d'énergie pendant la journée et minimiser le rayonnement thermique vers l'air extérieur pendant une accumulation de chaleur nocturne.
Auquel cas, la solution aqueuse A1 comprend du ruthénium-97, du technétium-97 et, comme impureté métallique, du molybdène-97, typiquement dans un rapport massique du technétium au ruthénium allant de 2x10 4 à 10 6 , et dans un rapport massique du technétium au molybdène allant de 4x10 5 à 2x10 7 .
L’invention a également pour objet un procédé de production de ruthénium-97 à partir d’une cible de technétium-99 ayant été irradiée par des protons, qui comprend au moins les étapes suivantes : i) la préparation d’une solution aqueuse A1 d’acide nitrique comprenant du ruthénium à une concentration C1, du technétium à une concentration C2 au moins 10 fois supérieure à C1, et des impuretés métalliques par dissolution de la cible dans l’acide nitrique ; et ii) une purification du ruthénium-97 présent dans la solution aqueuse A1 par la mise en œuvre d’un procédé de purification tel que précédemment défini.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture du complément de description qui suit et qui se rapporte à des exemples ayant permis de valider expérimentalement le procédé de purification de l’invention.
Brève description des figures illustre, sous la forme d’histogrammes, les rendements d’extraction, notés R EX et exprimés en %, du ruthénium, du rhénium (simulant le technétium), du rhodium et du molybdène tels qu’obtenus lors de tests d’extraction ayant été réalisés par mise en contact, dans des tubes de centrifugation, des solutions aqueuses simulant une solution de dissolution dans l’acide nitrique d’une cible de technétium irradiée avec une résine échangeuse de cations ; ces rendements d’extraction sont exprimés en fonction de la concentration en acide nitrique, notée [HNO 3 ] et exprimée en mol/L, des solutions aqueuses.
illustre, sous la forme d’une courbe, l’évolution du facteur de séparation entre le ruthénium et le rhénium, noté FS Ru /Re , en fonction de la concentration en acide nitrique, notée [HNO 3 ] et exprimée en mol/L, telle qu’obtenue lors de tests d’extraction ayant été réalisés par mise en contact, dans des tubes de centrifugation, des solutions aqueuses simulant une solution de dissolution dans l’acide nitrique d’une cible de technétium irradiée avec une résine échangeuse de cations.
illustre, sous la forme d’histogrammes, les rendements d’extraction, notés R EX et exprimés en %, du ruthénium tels qu’obtenus lors de tests d’extraction ayant été réalisés par mise en contact, dans des tubes de centrifugation, des solutions aqueuses comprenant du ruthénium à des concentrations allant de 1 mg/L à 100 g/L de ruthénium et 0,5 mol/L d’acide nitrique ; ces rendements d’extraction sont exprimés en fonction de la concentration en ruthénium des solutions aqueuses, notée [Ru] et exprimée en g/L.
illustre, sous la forme d’histogrammes, les rendements d’extraction, notés R EX et exprimés en %, du ruthénium et du rhénium tels qu’obtenus lors de tests d’extraction ayant été réalisés par mise en contact, dans des tubes de centrifugation, des solutions aqueuses présentant une concentration en rhénium 10 fois, 100 fois et 1 000 fois supérieure à leur concentration en ruthénium et comprenant 0,5 mol/L d’acide nitrique ; ces rendements d’extraction sont exprimés en fonction du rapport des concentrations en rhénium et ruthénium, noté [Re]/[Ru].
illustre, sous la forme d’histogrammes, les rendements d’élution, notés R ELU et exprimés en %, du ruthénium, du rhénium, du rhodium et du molybdène tels qu’obtenus lors de tests d’élution ayant été réalisés par mise en contact, dans des tubes de centrifugation, différents types de solutions d’élution avec des résines échangeuses de cations préalablement chargées en ces éléments métalliques.
illustre l’évolution des taux de récupération, notés T R et exprimés en %, du ruthénium et du rhénium tels qu’obtenus dans un test visant à purifier le ruthénium à partir d’une solution aqueuse comprenant 1 g/L de rhénium, 0,1 g/L de ruthénium et 0,1 mol/L d’acide nitrique au moyen d’une colonne contenant une résine échangeuse de cations ; ces taux de récupération sont exprimés en fonction du nombre de volumes de lit, notés BV, utilisés au cours de ce test ; la flèche f1 indique le début du lavage de la résine subséquent à son chargement avec la solution aqueuse tandis que la flèche f2 indique le début de l’élution du ruthénium de la résine.
est une figure similaire à la mais pour un test de purification du ruthénium ne se différenciant du précédent que par la nature de la solution utilisée pour éluer le ruthénium de la résine.
Exposé détaillé de modes de mise en œuvre particuliers
Dans ce qui suit : - le rendement d’extraction d’un élément métallique, noté R EXT et exprimé en %, correspond au rapport de la quantité de l’élément métallique ayant été retenue par une résine sur la quantité de cet élément métallique qui était présente dans une solution avant passage de cette solution sur cette résine ; - le rendement d’élution d’un élément métallique, noté R ELU et exprimé en %, correspond au rapport de la quantité de l’élément métallique ayant été éluée d’une résine sur la quantité de cet élément métallique ayant été préalablement retenue par cette résine ; - le coefficient de distribution d’un élément métallique, noté K d et exprimé en mL/g, correspond au rapport de la concentration de l’élément métallique ayant été retenue par une résine (par gramme de résine sèche) sur la concentration de cet élément métallique resté dans une solution (par millilitre de solution) après passage de cette solution sur la résine ; - le taux de récupération d’un élément métallique, noté TR et exprimé en %, correspond au rapport de la quantité de l’élément métallique ayant été éluée d’une résine sur la quantité de cet élément métallique qui était présente dans une solution avant passage de cette solution sur la résine ; - le facteur de séparation entre deux éléments métallique M1 et M2, noté FS M1/M2 et sans unité, correspond au rapport entre les coefficients de distribution des deux éléments métalliques ; - le facteur de décontamination d’un élément métallique M1 vis-à-vis d’un élément métallique M2, noté FD M1/M2 et sans unité, correspond au rapport du ratio des concentrations des deux éléments métalliques dans une solution avant purification(s) sur le ratio des concentrations des deux éléments métalliques dans la solution après purification(s).
Toutes les valeurs données ci-après sont exprimées avec une incertitude relative de 10 % qui regroupe les différentes incertitudes expérimentales et analytiques.
Par ailleurs, dans les tests qui sont rapportés ci-après le technétium a été remplacé, pour des questions de radioprotection des expérimentateurs, par du rhénium dont le comportement simule celui du technétium comme largement décrit dans l’état de la technique.
Exemple 1 : Purification du ruthénium en batch au moyen d’une résine échangeuse de cations
L’élément 12 laser émet de la lumière à une longueur d’onde centrale λ1 désignée ici par un spectre d’une raie d’absorption précise et à des longueurs d’onde autour de la longueur d’onde centrale, le gaz à mesurer absorbant la lumière. L’élément 12 laser commande, de manière variable, une longueur d’onde d’émission, en commandant un courant de commande et une température.
L’élément 12 laser est réglé en température, de manière à ce qu’une longueur d’onde centrale d’émission prenne la longueur d’onde λ1 centrale du spectre de raie d’absorption du gaz à mesurer. En outre, la lumière 30 laser émise par l’élément 12 laser est commandée de manière à ce que des longueurs d’onde autour de la longueur d’onde centrale du spectre de raie d’absorption du gaz à mesurer soient balayées en termes de temps par le courant de commande fourni par l’unité 11 de production de lumière modulée. En outre, la lumière 30 laser est modulée en superposant une onde sinus appropriée, de manière à permettre une mesure avec une grande sensibilité par spectroscopie de modulation en longueur d’onde (WMS). La spectroscopie de modulation en longueur d’onde est désignée aussi par détection 2f.
L’élément 12 laser à utiliser n’est pas limité d’une manière particulière. Toutefois, l’élément 12 laser peut être une diode laser DFB (diode laser à réaction reportée), une VCSEL (laser à émission en surface à cavité verticale) ou une diode laser DBR (diode laser à réfracteur Bragg réparti), par exemple.
La lentille 13 de collimation est un matériau ayant un grand facteur de transmission à la longueur d’onde λ1 centrale du spectre de raie d’absorption du gaz à mesurer et à des longueurs d’onde autour de la longueur d’onde λ1 centrale. La lumière 30 laser est transformée en de la lumière sensiblement parallèle par la lentille 13 de collimation et peut être transmise à l’unité de réception de la lumière, tandis qu’une perte provoquée par diffusion est supprimée.
Le point d’émission de la lumière de l’élément 12 laser est disposé en une position à proximité du point focal de la lentille 13 de collimation. La lumière émise par l’élément 12 laser est incidente sur la lentille 13 de collimation tout en diffusant, en étant ainsi transformée en la lumière 30 laser, qui est une lumière sensiblement parallèle. Dans le présent mode de réalisation, on fait la description en présumant que la lentille 13 de collimation est utilisée en tant qu’unité de transformation en lumière parallèle. Mais il ne faut pas considérer que l’unité de transformation en lumière parallèle est limitée à une lentille de collimation. Il est, par exemple, possible également d’utiliser un miroir parabolique comme unité de transformation en lumière parallèle, au lieu de la lentille 13 de collimation.
La lumière 30 laser, qui est de la lumière sensiblement parallèle, se transmet à travers la plaque 14 de fenêtre de l’unité d’émission de la lumière et se propage dans un espace à l’intérieur des parois 50a, 50b, c’est-à-dire un espace dans lequel des gaz, y compris le gaz à mesurer, sont présents. Un trou est formé à une partie du boîtier 15 de l’unité de l’émission de la lumière et la plaque 14 de fenêtre de l’unité d’émission de la lumière est prévue pour fermer ce trou. La plaque 14 de fenêtre de l’unité d’émission de la lumière est disposée dans le chemin optique de la lumière 30 et empêche les gaz, y compris le gaz précis à mesurer, d’entrer dans l’unité 10 d’émission de la lumière, tout en permettant à la lumière 30 laser de se transmettre à travers la plaque 14 de fenêtre de l’unité d’émission de la lumière. Par une configuration de ce genre, les composants respectifs disposés dans le boîtier 15 de l’unité d’émission de la lumière sont empêchés d’entrer en contact directement avec le gaz et ainsi, il est possible de protéger les composants respectifs dans le boîtier 15 de l’unité d’émission de la lumière.
Unité de réception de la lumière.
On décrira l’unité 20 de réception de la lumière.
L’unité 20 de réception de la lumière est configurée pour comprendre une unité 21 de traitement d’un signal de réception de la lumière, un élément 22 de réception de la lumière, une lentille 23 formant condenseur, une plaque 24 de fenêtre de l’unité de réception de la lumière et un boîtier 25 de l’unité de réception de la lumière. Le boîtier 25 de l’unité de réception de la lumière contient l’élément 22 de réception de la lumière, des composants optiques et un circuit électrique et électronique. Le boîtier 25 de l’unité de réception de la lumière isole ces composants de l’air extérieur, en protégeant ainsi ces composants du vent et de la pluie, de la poussière et de la saleté, de la pollution ou analogue.