INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La surface de l’électrode à base du matériau Li 1-x FePO 4 peut être nettoyée préalablement à sa mise en œuvre comme électrode de référence au sein de la cellule de supercondensateur. Par exemple, elle peut être rincée au carbonate de diméthyle, afin d’éliminer les sels résiduels au niveau de la porosité de l’électrode.
Le matériau de type Li 1- x FePO 4 représente de préférence de 60 à 97 % massique, en particulier de 70 à 96 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode de référence, exclusion faite de la masse du collecteur de courant.
La face externe 3 de la plaque décorative est percée pour le passage de deux boutons de plaque 9, insérés depuis l’arrière de la plaque décorative 1, avant l’insertion de la télécommande 100.
Les boutons de plaque 9 sont accessibles depuis l’extérieur de la plaque décorative 1, et transmettent un effort d’actionnement aux boutons de commande 105 de la télécommande 100.
Un bouchon 11 ferme l’ouverture et le logement lorsque la télécommande 100 est insérée, ledit bouchon étant maintenu au moyen de vis 13 qui entrent en prise avec les parois latérales 5.
Les protubérances 7 sont ici réalisées sous forme de rail, un de chaque côté du logement. Les protubérances entrent en prise avec la rainure 109.
Selon d’autres modes de réalisation non représentés, les protubérances 7 peuvent être réalisées sous d’autres formes telles que des segments ou picots, qui entrent en prise avec la rainure 109.
Les rails ont pour avantage qu’ils sont aisés à obtenir par fraisage, et fournissent un maintien sur toute la longueur de la rainure 109. Les rails permettent aussi une aide à l’insertion améliorée.
La plaque décorative 1 est avantageusement réalisée en un métal, préférentiellement un métal relativement tendre, tel que du laiton ou de l’aluminium pour l’usinabilité. D’autres métaux tels que des aciers, en particulier chromés de type inoxydable, peuvent être utilisés.
Des modes de réalisation particuliers prévoient que la plaque soit réalisée en bois suffisamment dur. Les logements, et notamment les protubérances 7 ou rails peuvent être usinés en métal puis être incrustés ou collés dans une plaque de bois formant la face externe 3.
Le bouchon 11 présente une forme en T, dont la barre centrale vient en appui contre la télécommande 100 lorsqu’il ferme le logement.
Le bouchon 11 est montré en vue de face en .
Le bouchon 11 présente deux ailettes latérales 15 comportant des trous 17, par lesquels les vis 13 passent pour maintenir le bouchon 11 en appui contre la télécommande 100.
La barre centrale longitudinale du bouchon 11, insérée dans le logement lors de sa fermeture au présente une section rectangulaire, avec deux coins chanfreinés, notamment les deux coins orientés vers la face externe 3.
Ces coins chanfreinés permettent une insertion plus aisée, sans que l’ajustement du bouchon 11 dans le logement ne soit diminué.
Les boutons 9 comportent des corps de bouton 91, passant par des perçages 93 qui traversent la face externe 3 de la plaque décorative 1.
Un corps de bouton et le perçage correspondant sont montrés en coupe en , et le corps de bouton 91 est montré en vue de dessus en .
Le corps de bouton 91 présente sur sa portion inférieure une embase 95, plus large que la partie supérieure qui forme un tronc 97 de forme complémentaire aux perçages 93. L’embase 95 est, lorsque le bouton 9 est assemblé, insérée dans un retrait de forme correspondante, situé à la base des perçages 93.
Comme indiqué précédemment, l’électrode de référence selon l’invention comprend de préférence, outre ledit matériau Li 1- x FePO 4 , un ou plusieurs liants, en particulier tels que définis précédemment, en particulier choisis parmi des liants polymériques, par exemple de type PVDF, et éventuellement un ou plusieurs additifs conducteurs électroniques, en particulier tels que définis précédemment, notamment choisis parmi des fibres de carbone, du noir de carbone, des nanotubes de carbone et leurs mélanges.
Le ou lesdits liants peuvent représenter moins de 20 % massique de la masse totale de l’électrode, en particulier moins de 10 % massique, notamment entre 1 et 10 % massique, de la masse totale de l’électrode, exclusion faite de la masse du collecteur de courant.
Le ou lesdits additifs conducteurs électroniques, lorsqu’ils sont présents, peuvent représenter de 1 à 10 % massique, en particulier de 2 à 8 % massique, de la masse totale de l’électrode, exclusion faite de la masse du collecteur de courant.
De préférence, le grammage de l’électrode de référence à base Li 1- x FePO 4 (défini comme la masse de matériau Li 1-x FePO 4 en grammes par unité de surface en cm 2 ) est compris entre 2 mg/cm 2 et 30 mg/cm 2 , en particulier entre 5 mg/cm 2 et 25 mg/cm 2 .
Cellule du supercondensateur Comme indiqué précédemment, l’électrode à base de Li 1- x FePO 4 est mise en œuvre selon l’invention comme électrode de référence au sein d’au moins une cellule d’un système supercondensateur comportant un électrolyte non aqueux.
Une cellule de base d’un supercondensateur comprend typiquement une électrode positive, une électrode négative et une membrane poreuse séparant lesdites électrodes et imprégnée par ledit électrolyte.
L’électrode de référence selon l’invention est ainsi intégrée en tant que troisième électrode à la cellule du supercondensateur.
Comme indiqué précédemment, l’électrode de référence selon l’invention peut être mise en œuvre au niveau d’un supercondensateur « conventionnel » (dit encore « standard ») ou d’un supercondensateur dit « hybride ».
Une cellule de supercondensateur selon l’invention est ainsi un système à trois électrodes, comportant plus particulièrement : - une électrode positive, en particulier à base de carbone activé ; - une électrode négative, en particulier à base de carbone activé dans le cas d’un supercondensateur conventionnel, ou à base d’un matériau carboné d’intercalation d’un élément alcalin, en particulier à base de graphite, dans le cas d’un supercondensateur hybride ; et - ladite électrode de référence selon l’invention à base de Li 1- x FePO 4 , en particulier préparée comme décrit précédemment.
Des modes particuliers de réalisation de cellules de supercondensateur selon l’invention sont décrits plus précisément dans la suite du texte.
Supercondensateur conventionnel
Selon une première variante de réalisation, une électrode de référence selon l’invention est intégrée à une cellule d’un supercondensateur conventionnel, de préférence d’un supercondensateur conventionnel au potassium.
Une cellule d’un supercondensateur conventionnel comprend typiquement des électrodes positive et négative à base de carbone activé.
Une électrode à base de carbone activé peut comprendre plus particulièrement une teneur d’au moins 60 % massique de carbone activé, par rapport à la masse totale de l’électrode, étant entendu que la masse totale de l’électrode n’inclut pas la masse du collecteur de courant.
En particulier, le carbone activé peut être présent en une teneur allant de 60 % massique à 95 % massique par rapport à la masse totale de l’électrode, en particulier de 85 % à 95 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode.
Outre la présence de carbone activé, l’électrode à base de carbone activé peut comprendre un ou plusieurs liants organiques, qui vont contribuer à assurer la cohésion mécanique de ladite électrode.
Le module photovoltaïque 2 en tant que tel est illustré plus en détails aux figures 1a et 1b. On a ainsi représenté partiellement et schématiquement, respectivement en coupe sur la et en vue éclatée sur la , un exemple classique de module photovoltaïque 2 comportant des cellules photovoltaïques 4 cristallines.
Le module photovoltaïque 2 comporte une face avant 2a orientée vers le soleil, généralement réalisée en verre trempé transparent d’épaisseur d’environ 3 mm, et une face arrière 2b, par exemple constituée par une couche polymère, opaque ou transparente, monocouche ou multicouche.
Entre la première face 2a et la deuxième face 2b du module photovoltaïque 2 se situent les cellules photovoltaïques 4, reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison 6 et intégrées ou insérées entre deux couches avant 3a et arrière 3b de matériau d’encapsulation formant toutes les deux un ensemble encapsulant 3c.
De façon habituelle, le procédé de réalisation du module photovoltaïque 2 comporte une étape dite de lamination sous vide des différentes couches décrites précédemment, à une température supérieure ou égale à 120°C, voire 140°C, voire encore 150°C, et inférieure ou égale à 170°C, typiquement comprise entre 145 et 165°C, et pendant une durée du cycle de lamination d’au moins 10 minutes, voire 15 minutes.
Pendant cette étape de lamination, les couches de matériau d’encapsulation 3a et 3b fondent et viennent englober les cellules photovoltaïques 4, en même temps que l’adhérence se crée à toutes les interfaces entre les couches, à savoir entre la face avant 2a et la couche avant de matériau d’encapsulation 3a, la couche de matériau d’encapsulation 3a et les faces avant 4a des cellules photovoltaïques 4, les faces arrière 4b des cellules photovoltaïques 4 et la couche arrière de matériau d’encapsulation 3b, et la couche arrière de matériau d’encapsulation 3b et la face arrière 2b du module photovoltaïque 1.
Selon l’invention, les attaches 5 sont réparties le long d’au moins un bord dudit module photovoltaïque, voire le long de deux bords opposés 3 dudit module photovoltaïque 2, de façon sensiblement homogène. On voit sur la l’un des bords 3 du module photovoltaïque 2, en partie. Grâce à l’invention, les efforts sont mieux répartis sur le bord du module photovoltaïque. Les contraintes dans le module photovoltaïque sont ainsi moins importantes. Le module photovoltaïque 2 est dépourvu de cadre, notamment dépourvus de cadre en aluminium.
Les attaches 5 sont écartées d’une distance d les unes des autres qui est sensiblement toujours la même pour deux attaches 5 consécutives. Elles sont dans cet exemple écartées les unes des autres d’une distance d de 1 cm.
En outre, on voit que les attaches forment des boucles, la distance d’ entre deux boucles pouvant être différente de la distance d délimitée par les deux attaches 5 d’une même boucle.
Le bord 3 du module photovoltaïque 2 comporte entre 150 et 200 attaches 5 formant des boucles pour un module d’une longueur de 1,5 à 2 mètres. Le diamètre du fil de maintien utilisé pour former les attaches 5 peut être de l’ordre de 0,6 mm.
Dans l’exemple décrit en référence à la , le module photovoltaïque 2 comporte des première et deuxième faces réalisées en verre, on parle de biverre, entourant l’encapsulant. Les attaches 5 sont de préférence incorporées dans l’encapsulant lors de l’étape de fabrication du module, par exemple lors de l’étape de lamination de celui-ci.
Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le support 10 comporte un câble flexible 10, représentant une fixation à un support flexible.
Dans la variante de réalisation illustré à la , les attaches 5 sont également laminées dans l’encapsulant entre des première et deuxième faces réalisées en verre, le support 10 étant dans cet exemple un tube rigide représentant une fixation à un support rigide.
Les attaches 5 sont formées à partir d’un unique fil de maintien. Ici, un seul fil de maintien est utilisé pour former toutes les attaches 5, en formant des boucles.
Dans ces deux exemples de réalisation, les attaches 5 sont fixées dans l’encapsulant. Les attaches sont obtenues en plaçant judicieusement le fil de maintien unique entre les deux films d’encapsulant avant l’étape de lamination. Le fil de maintien a une partie du fil qui forme une pluralité de boucles espacées et encapsulées et une autre partie du fil qui est libre et destinée à former les attaches.
En variante, les attaches 5 d’un bord de module photovoltaïque 2 peuvent être fixées sur la première face et/ou sur la deuxième face du module photovoltaïque 2, notamment après la lamination, comme illustré à titre d’exemple à la , où le collage des attaches 5 a été réalisé à l’extérieur du module photovoltaïque 2 directement sur la face avant ou arrière.
Dans tous ces exemples de réalisation, les attaches sont disposées en formant des boucles.
Le support peut par exemple comporter des câbles, notamment dans des applications telles que par exemple des talus de routes ou de canaux, en encore en montagne. Avec des câbles, les possibilités de fixation sont beaucoup plus grandes, y compris sur un sol en pente ou un sol bosselé. Au contraire, avec un support comportant des structures métalliques rigides, les angles entre les poteaux et les pannes de supportage sont définit, de sorte qu’il faut que le sol soit relativement plan.
Avantageusement, les câbles ont une faible section. Ils n’apportent donc qu’un très faible ombrage sur les cellules photovoltaïques, et ce d’autant mieux que les modules photovoltaïques sont disposés entre les structures.
En variante, le support peut être rigide. Il peut comporter des profilés, notamment métalliques.
Le support peut être choisi dans la liste suivante, qui n’est pas limitative : filet de bateaux catamaran, structures photovoltaïques temporaires démontables, fixations sur tentes, ballon dirigeable, module spatial.
Le support peut être dépourvu de plots en béton, qui sont remplacés par des ancrages. L’invention peut permettre d’éviter d’utiliser pour la fixation des modules photovoltaïques des plots en béton, ce qui est tout particulièrement avantageux dans les espaces agricoles, et notamment pour l’agrivoltaïsme.
La est une vue de face d’un dispositif photovoltaïque conforme à l’invention.
La est une vue en coupe du module photovoltaïque de la .
La en est une vue en perspective éclatée.
La est une vue de face d’une variante de réalisation.
La est une vue en perspective d’une variante de réalisation.
La est une vue de face de la variante de la .
Description détaillée On a illustré aux figures 1, 1a et 1b un dispositif photovoltaïque 1, comportant un module photovoltaïque 2, comportant un encapsulant 3c de cellules photovoltaïques 4 disposé entre une première face 2a et une deuxième face 2b, et une pluralité d’attaches 5 pour fixer le module photovoltaïque 2 à un support 10.
Ces liant organiques peuvent être, en particulier, des liants polymériques comprenant un ou plusieurs polymères choisis parmi : . les polymères fluorés, tels qu’un polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polyfluorure de vinylidène (PVDF), un copolymère poly(fluororure de vinylidène-co-hexafluoropropène) (PVDF-HFP), un copolymère fluoré éthylène-propylène (FEP), un copolymère issu de la copolymérisation de tétrafluoroéthylène et du perfluoroalcoxyvinyléther (PFA) ; . les polyimides ; . les polyacrylonitriles ; et . les mélanges de ceux-ci.
Avantageusement, ce ou ces liants sont présents en une teneur choisie de sorte à être la plus faible possible, sans que cela compromette la tenue mécanique au cours du cyclage sur l’ensemble de la gamme de températures d’utilisation, généralement comprises entre -40°C et la température d’ébullition du ou des solvants organiques de l’électrolyte non-aqueux.
Par exemple, le ou lesdits liants peuvent être présents en une teneur inférieure ou égale à 15 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode, en particulier de 1 à 15 % massique et plus particulièrement de 2 à 7 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode ; étant entendu que la masse totale de l’électrode n’inclut pas la masse du collecteur de courant.
Une électrode à base de carbone activé peut également comprendre au moins un additif carboné conducteur de l’électricité autre que du carbone activé, en particulier choisi parmi les noirs de carbone, les noirs d’acétylène, du graphite, les nanotubes de carbone, les fibres de carbone et leurs mélanges, par exemple des fibres de carbone obtenues en phase vapeur (connues sous l’abréviation VGCF).
Le ou lesdits additifs carbonés peuvent être présents en une teneur allant jusqu’à 15 % massique, par rapport à la masse totale de ladite électrode, en particulier de 1 à 15 % massique et plus particulièrement de 2 à 10 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode, étant entendu que la masse de l’électrode n’inclut pas la masse du collecteur de courant.
Supercondensateur hybride
Selon une autre variante de réalisation, une électrode de référence selon l’invention est intégrée à une cellule d’un supercondensateur hybride, de préférence d’un supercondensateur hybride au potassium.
Une cellule d’un supercondensateur hybride comprend typiquement une électrode, en particulier l’électrode positive, à base de carbone activé, et une contre-électrode, typiquement l’électrode négative, constituée à partir d’un matériau de batterie rechargeable.
L’électrode à base de carbone activé, typiquement l’électrode positive, peut être telle que décrite précédemment dans le cadre des électrodes d’une cellule d’un supercondensateur conventionnel.
L’électrode à base d’un matériau de batterie rechargeable, typiquement l’électrode négative, est plus particulièrement à base d’un matériau carboné d’intercalation d’au moins un élément alcalin, tel que le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium et/ou le césium ; en particulier à base d’un matériau carboné d’intercalation d’au moins un élément alcalin distinct du lithium, tel que le sodium, le potassium, le rubidium et/ou le césium, et plus particulièrement un matériau carboné d’intercalation du potassium.
Avantageusement, l’électrode négative est à base d’un matériau carboné de type graphite, et plus particulièrement de graphite particulaire, dont la taille moyenne de particules peut aller de 1 à 50 µm, cette taille de particules étant mesurée par granulométrie laser D 50 .
Selon un mode de réalisation particulier, dans le cas d’une cellule de supercondensateur fonctionnant au potassium, l’électrode négative est à base de graphite. Le potassium a la capacité de s’intercaler dans le graphite de l’électrode négative, à des stades élevés de charge.
De même que pour l’électrode à base de carbone activé, l’électrode négative peut comprendre un ou plusieurs liants organiques, qui vont avantageusement contribuer à assurer la cohésion mécanique de ladite électrode.
Le ou lesdits liants organiques peuvent être des liants polymériques, tels que décrits précédemment pour une électrode à base de carbone activé, en particulier choisis parmi les polymères fluorés, les polyimides, les polyacrylonitriles et les mélanges de ceux-ci.
De même que décrit précédemment pour une électrode à base de carbone activé, le ou lesdits liants sont avantageusement présents en une teneur choisie de sorte à être la plus faible possible, sans que cela compromette la tenue mécanique au cours du cyclage sur l’ensemble de la gamme de températures d’utilisation de la cellule de supercondensateur.
Par exemple, le ou lesdits liants peuvent être présents en une teneur inférieure ou égale à 15 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode, en particulier de 1 à 15 % massique et plus particulier de 2 à 7 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode, étant entendu que la masse totale de l’électrode n’inclut pas la masse du collecteur de courant.
Avantageusement, les premier, deuxième et troisième convertisseurs électriques sont identiques. Alternativement, et sans sortir du cadre de l’invention, les premier, deuxième et troisième convertisseurs électriques peuvent présenter des configurations différentes.
De manière non limitative, le dispositif de transformation d’énergie électrique peut comprendre un unique transformateur, par exemple un unique transformateur triphasé, ou encore une pluralité de transformateurs, par exemple plusieurs transformateurs monophasés.
Chaque enroulement primaire du dispositif de transformation d’énergie électrique est associé à un des convertisseurs électriques.
Le premier enroulement secondaire présente une borne reliée au premier terminal alternatif. Le deuxième enroulement secondaire présente une borne reliée au deuxième terminal alternatif. Le troisième enroulement secondaire présente une borne reliée au troisième terminal alternatif.
De manière non limitative, les enroulements secondaires du dispositif de transformation d’énergie électrique peuvent être couplés aux premier, deuxième et troisième terminaux alternatifs selon un couplage en étoile, de sorte qu’ils présentent chacun une borne reliée à une ligne de neutre. Alternativement, et de manière non limitative, les enroulements secondaire du dispositif de transformation d’énergie électrique peuvent être couplés selon un couplage en triangle, de sorte que le premier enroulement secondaire présente en outre une borne reliée à l’un des deuxième et troisième terminaux alternatifs, que le deuxième enroulement secondaire présente en outre une borne reliée à l’un des premier et troisième terminaux alternatifs et que le troisième enroulement secondaire présente en outre une borne reliée à l’un des premier et deuxième terminaux alternatifs.
Le dispositif de transformation d’énergie électrique est avantageusement configuré pour fonctionner à une fréquence proche de celle du réseau d’alimentation électrique alternatif.
La tension entre les premier et deuxième terminaux continus du système électrique est avantageusement répartie entre les premier, deuxième et troisième convertisseurs électriques et donc à l’entrée des étages d’adaptation de niveau de tension desdits convertisseurs électriques.
L’étage d’adaptation de niveau de tension du premier convertisseur électrique comprend avantageusement une pluralité de composants semi-conducteurs. Il comprend avantageusement un ou plusieurs transistors, par exemple des transistors IGBT, et un ou plusieurs condensateurs. L’étage d’adaptation de niveau de tension du premier convertisseur électrique comprend avantageusement moins de deux transistors, encore de préférence un unique transistor. De manière non limitative, l’étage d’adaptation du niveau de tension peut comprendre une ou plusieurs diodes.
L’étage d’adaptation de niveau de tension est avantageusement configuré pour fonctionner sur une large plage de tensions entre ses première et seconde bornes continues.
Le premier mode de fonctionnement correspond à une utilisation du système électrique pour convertir une tension continue en une tension alternative. Le deuxième mode de fonctionnement correspond à une utilisation du système électrique pour convertir une tension alternative en une tension continue.
Dans le premier mode de fonctionnement, le premier convertisseur électrique convertit une tension continue entre ses première et seconde bornes continues en une tension alternative entre ses première et deuxième bornes alternatives. Dans ce premier mode de fonctionnement, l’étage d’adaptation de niveau de tension du premier convertisseur électrique se comporte comme un étage élévateur de tension. L’étage d’adaptation de niveau de tension est configuré pour fournir à l’élément convertisseur électrique du premier convertisseur électrique une tension continue de plus forte valeur que la tension continue qu’il reçoit entre ses première et seconde bornes continues, et donc supérieure à la tension aux bornes du réseau d’alimentation électrique continu. Ledit étage d’adaptation de niveau de tension délivre à l’élément convertisseur électrique une tension indépendante de la tension du réseau d’alimentation électrique continu.
Dans ce premier mode de fonctionnement, l’élément convertisseur électrique du premier convertisseur électrique se comporte comme un onduleur. L’élément convertisseur électrique du premier convertisseur électrique permet de convertir la tension continue fournie par l’étage d’adaptation de niveau de tension en une tension alternative contrôlée. L’élément convertisseur électrique comprend avantageusement une pluralité de composants semi-conducteurs. Il comprend de préférence une pluralité de transistors, par exemple des transistors IGBT, et un ou plusieurs condensateurs. L’élément convertisseur électrique comprend avantageusement deux transistors ou quatre transistors selon sa configuration.