INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
A noter que dans le cas d’une PAC à oxyde solide (plus connue sous l’acronyme SOFC), le circuit de carburant peut comprendre un réservoir de Butane, de Propane, de Méthane, de Gaz naturel ou de Gaz de pétrole liquéfié, et, en remplacement du reformeur, des vannes de coupure et de purge, un ventilateur pour la recirculation du gaz dans la pile et un déshumidificateur. En particulier, pour ces PAC SOFC alimentées par gaz, le reformage est dit « directe » dans la pile mais il est nécessaire de la chauffer à 800-900°C. Aussi, des bruleurs gaz sont ajoutés autour de la PAC pour chauffer le corps de celle-ci.
Selon une autre variante, les deux types de circuit de carburant peuvent coexister au sein d’un même système. En d’autres termes, le système peut comprendre un circuit de carburant à méthanol, éthanol ou hydrocarbure et un circuit de carburant à gaz.
Le système selon le mode de réalisation de la comprend également un circuit d’eau faisant office de circuit de refroidissement de la pile 60. Ce circuit comprend un réservoir d’eau 20, une pompe 22 destinée à faire circuler l’eau dans le circuit pour l’injecter dans la pile 60. Cette eau passe par un échangeur de chaleur eau/air 32 qui sera décrit ultérieurement en lien avec le circuit d’air.
La pile à combustible 60 produit de l’eau lors de la réaction d’oxydoréduction, et cette eau produite est récupérée par le système pour alimenter un radiateur avec ventilateurs 21 avant de rejoindre le réservoir d’eau 20.
Le système selon le mode de réalisation de la comprend également un circuit d’air comprenant une entrée d’air 35 qui est par exemple une bouche d’admission d’air. Cette entrée d’air 35 permet d’alimenter un filtre à air 30. Une pompe d’admission 36 ou un ventilateur permet de véhiculer l’air vers un compresseur 31. Ensuite, une vanne 37 permet de réguler l’alimentation de l’échangeur thermique eau/air 32, ce dernier étant en liaison fluidique avec humidificateur 33 avant d’être injecté dans la pile à combustible 60. La pompe 36 et la vanne 37 sont pilotées par le module de commande 52 du boitier électronique de pilotage 50. L’échangeur thermique eau/air 32 comprend une matrice d’échanges thermiques configurée pour permettre de refroidir l’air du circuit d’air par l’eau du circuit d’eau. Cela permet de refroidir l’air issu du compresseur 31 avant son introduction dans la pile à combustible.
L’humidificateur d’air 33 permet d’humidifier l’air avant son injection dans la pile à combustible. Cela est particulièrement utile lorsque la pile à combustible est une pile à membrane électrolyte polymère (connue sous l’acronyme PEMFC). Dans ce cas, les électrolytes de la pile doivent être hydratés pour maintenir une conductivité d’ions (protons) élevée et, par conséquent, une performance optimale.
Les acides aminés sont encore plus préférentiellement choisis parmi la glycine, l’arginine, la carnitine, et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation préféré, les acides aminés sont choisis parmi la glycine, la L-arginine et leurs mélanges.
Vitamines B De préférence, les vitamines B sont choisies parmi la vitamine B1, la vitamine B3, la vitamine B6 et leurs mélanges.
Par "vitamine B1", on entend la thiamine.
Par "vitamine B3", on entend l’acide nicotinique ou la nicotinamide.
Par "vitamine B6", on entend la pyridoxine, le pyridoxal et la pyridoxamine.
Plus préférentiellement, les vitamines B sont choisies parmi la vitamine B1, la vitamine B6, et leurs mélanges.
Encore plus préférentiellement, les vitamines B sont choisies parmi la thiamine, la pyridoxine, leurs sels et leurs mélanges.
De manière préférée, les vitamines B sont choisies parmi les sels de thiamine, les sels de pyridoxine, et leurs mélanges.
À titre d’exemple de sel de thiamine pouvant être utilisé, on peut citer la thiamine hydrochloride.
À titre d’exemple de sel de pyridoxine pouvant être utilisé, on peut citer la pyridoxine hydrochloride.
Le module de réemboutissage peut en outre comprendre un système d’éjection des embouts après réemboutissage.
Avantageusement, lorsque le module de réemboutissage est destiné à être implanté en tant que module de reprise, le système d’éjection est de préférence configuré pour remonter l’embout après réemboutissage. Le système d’éjection peut être sous la forme de poussoirs à ressort adjoints à chaque matrice, ou d’un ensemble d’éjecteurs à came couplés à chaque matrice pour remonter l’embout après réemboutissage, lorsque l’embout doit être transféré à un autre module de réemboutissage, par exemple à un autre module de reprise ou à un module de finition.
Avantageusement, lorsque le module de réemboutissage est destiné à être implanté en tant que module de finition, le système d’éjection est de préférence configuré pour éjecter vers le bas l’embout après réemboutissage. Le système d’éjection peut être sous la forme d’un jet d’air généré par chaque poinçon et configuré pour éjecter vers le bas l’embout correspondant après réemboutissage.
En pratique, chaque serre-flan peut être un piston presseur pneumatique.
Par ailleurs, pour limiter l’échauffement des coulisseaux du fait de surpression instantanée engendrée par les pistons serre-flan, il est possible d’adjoindre sur chaque bloc coulisseau une valve de limitation de surpression, et également un dispositif de refroidissement thermique, par exemple sous la forme d’ailettes de refroidissement.
Selon un mode de réalisation autorisant un réglage de la course des coulisseaux à un minimum compatible avec la hauteur des bruts à réemboutir et de la profondeur de réemboutissage requise, tout en réservant un angle actif de travail optimal, il est prévu un réglage d’inclinaison du plateau inducteur. Le module de réemboutissage peut ainsi comprendre des moyens de réglage de l’angle d’inclinaison dudit axe de rotation du plateau inducteur par rapport audit axe centrale.
Avantageusement, ces moyens de réglage de l’angle d’inclinaison comprennent au moins une plaque en étrier comprenant une portion support portant le motoréducteur et de laquelle s’étendent les deux bras de l’étrier. La portion support est montée pivotante sur le bâti autour d’un axe horizontal de pivot, cet axe de pivot s’étendant parallèlement à la surface principale et étant perpendiculaire à l’axe central. En outre, l’extrémité de chaque bras est fixée amovible au bâti. Ainsi, la modification de l’angle d’inclinaison du plateau inducteur s’effectue en changeant la position des bras par rapport au bâti.
Selon une variante, chaque bras de l’étrier peut être fixé au bâti au moyen d’une bretelle dont la longueur correspond à un angle d’inclinaison prédéfini du plateau inducteur, et plus précisément de son axe de rotation. Ainsi, en interchangeant des bretelles de longueurs différentes, il est possible de modifier l’angle d’inclinaison du plateau inducteur. Selon une autre variante, chaque bretelle peut comprendre plusieurs points de fixation au bâti, chaque point de fixation correspondant à un angle d’inclinaison de l’axe de rotation du plateau inducteur. Selon une autre variante, il est possible de prévoir plusieurs points de fixation des bras sur le bâti, chacun des points de fixation correspondant à un angle d’inclinaison prédéfini du plateau inducteur.
En fonctionnement, chacun des coulisseaux couplés au plateau inducteur se rapproche ou s’éloigne de la couronne porte-matrices selon leur position angulaire sur le plateau inducteur. L’angle d’inclinaison de l’axe de rotation du plateau inducteur fixe ainsi la course des coulisseaux, et le réglage de l’inclinaison du plateau inducteur permet donc un réglage optimal de la course des coulisseaux.
En pratique, dans le cas d’une chaîne de réemboutissage constituée par plusieurs modules d’emboutissage montées en série ou en parallèle, la course des coulisseaux peut être différente entre deux barillets et peut être optimisée pour chaque module de réemboutissage par simple modification de l’inclinaison de son plateau inducteur. La possibilité de régler à un minimum la course des coulisseaux de chaque barillet offre un gain de temps de production. A titre indicatif, les inventeurs estiment un gain de production, par coulisseau actif, de 45% pour des bruts à emboutir de longueur (ou profondeur) 60 mm, et un gain de production, par coulisseau actif, de 350% pour des bruts à emboutir de longueur (ou profondeur) 25 mm.
Chaque coulisseau est avantageusement couplé au plateau inducteur via un moyen articulé, tel qu’une bielle, configuré pour transmettre audit coulisseau un mouvement de translation sinusoïdale parallèlement à l’axe centrale, lors de la rotation du plateau inducteur. La profondeur d’emboutissage des coulisseaux peut être réglée par allongement ou raccourcissement des bielles.
Usuellement la course du coulisseau est définie entre une position dite « point mort haut » et une position dite « point mort bas ». En pratique, la rotation du plateau inducteur et le déplacement des coulisseaux sont de préférence synchronisés de sorte que l’introduction d’un embout dans une matrice (et donc l’introduction d’un embout dans une alvéole) coïncide avec le positionnement du coulisseau à son point mort haut. Par ailleurs, l’éjection de l’embout réembouti pour le transfert vers un autre module de réemboutissage est de préférence réalisée lorsque le coulisseau correspondant est à son point mort haut, et l’éjection finale de l’embout ayant subi une passe finale est de préférence réalisée lorsque le coulisseau correspondant est à son point mort bas, et de préférence par jet d’air.
Selon une variante, le barillet peut porter neuf coulisseaux. Dans cette variante, le diamètre primitif du barillet peut être de 320mm. Cette variante offre une solution de réemboutissage compacte avec une vitesse réemboutissage optimale sans déchirement. Selon une autre variante, le barillet peut porter 12 coulisseaux.
En pratique, l’axe de rotation du plateau inducteur et l’axe central concourent au centre du plateau inducteur.
Une transmission homocinétique articulée peut être mise en œuvre pour assurer l’accouplement mécanique entre le motoréducteur portant l’axe de rotation et la tourelle porte-coulisseaux portant l’axe central de référence. Le plateau inducteur et le barillet sont tous deux couplés indépendamment au motoréducteur, par exemple via un accouplement de type Oldham.
Selon d’autres alternatives, un module de réemboutissage peut intégrer le plateau sélecteur décrit ci-dessus avec ou sans le plateau inducteur d’inclinaison réglable, ou peut intégrer le plateau inducteur d’inclinaison réglable décrit ci-dessus avec ou sans le plateau de sélecteur.
Le but de l’invention est l’épuration poussée (appelé « polishing ») d’un gaz, par exemple du biométhane ou du gaz naturel en vue de sa liquéfaction. Les étapes d’un mode de réalisation 100 du procédé d’épuration objet de l’invention sont représentées en . Ces étapes sont effectuées successivement. Les exemples 1 à 3, qui suivent la description donnée en regard de la , illustrent des valeurs possibles de pressions, températures, débits et durées dans la colonne d’adsorption au cours des différentes étapes.
Au cours d’une étape 105, l’épuration du gaz est effectuée dans une colonne d’adsorption munie d’un tamis moléculaire, par injection de ce gaz à une première température d’adsorption T1, à une première pression P1, avec un premier débit D1. Préférentiellement, le sens de passage du gaz à épurer dans la colonne d’adsorption va du haut vers le bas.
On détermine que le tamis moléculaire est chargé en CO 2 lorsque le volume de gaz épuré sur le volume du tamis moléculaire atteint un ratio prédéterminé. En variante, on met en œuvre un capteur qui mesure la charge en CO 2 du tamis moléculaire ou l’efficacité de l’épuration.
Une fois le tamis moléculaire chargé de CO 2 et le passage du gaz à épurer arrêté, on peut extraire le tamis moléculaire chargé pour le remplacer par un tamis moléculaire régénéré puis reprendre l’étape 105.
Cependant, préférentiellement et comme représenté en , au cours d’une étape 110, on réalise une adaptation de pression à l’intérieur de la colonne à une deuxième pression P2 supérieure à un bara. On note que cette deuxième pression P2 sera, au cours l’étape 115, la pression de préchauffage. A cet effet, si la première pression d’adsorption P1 mise en œuvre au cours de l’étape 105 est supérieure à la deuxième pression P2, au cours de l’étape 115, on effectue une vidange partielle de la colonne jusqu’à ce que la pression dans la colonne soit égale à la deuxième pression P2. Au contraire, si la première pression P1 mise en œuvre au cours de l’étape 105 est inférieure à la deuxième pression P2, au cours de l’étape 115, on injecte du gaz de préchauffage dans la colonne à une pression supérieure ou égale à la deuxième pression P2, jusqu’à ce que la pression dans la colonne soit égale à la deuxième pression P2.
Au cours de l’étape 115, on préchauffe le tamis moléculaire et la colonne d’adsorption en faisant circuler, à un deuxième débit D2, un gaz de préchauffage à la deuxième pression P2 et à une deuxième température T2. On note que la deuxième température T2 est supérieure à la première température T1 et correspond à la température de régénération mise en œuvre au cours de l’étape de régénération 125. Le deuxième débit D2 est préférentiellement supérieur ou égal au premier débit D1. Préférentiellement, le sens de circulation de ce gaz de préchauffage au cours de l’étape 115 et, le cas échéant, au cours de l’étape 110, est opposé au sens de circulation du gaz à épurer pendant l’étape 105. On note que le gaz de préchauffage présente préférentiellement un taux de CO 2 inférieur à 40%mol.
Au cours d’une étape de dépressurisation 120, on réduit la pression à l’intérieur de la colonne jusqu’à une troisième pression P3 inférieure à la deuxième pression P2 et préférentiellement supérieure à un bara. Dans des variantes, l’étape 120 est optionnelle, les valeurs de P2 et P3 étant égales. Cependant, l’égalité de la pression P3, de régénération, avec la pression P1, d’adsorption, est préférentielle et la pression P2 est plus faible que les pressions P1 et P3, par exemple égale à la pression du flash-gaz final, par exemple de l’ordre de deux bara.
A cet effet, on effectue une vidange partielle de la colonne, préférentiellement par évacuation de gaz de préchauffage en sens inverse du sens de passage du gaz à épurer au cours de l’étape d’adsorption.
Au cours d’une étape 125 de régénération du tamis moléculaire, on fait passer un gaz de régénération à travers la colonne à une troisième température T3 sous la troisième pression P3, avec un troisième débit D3. Le gaz de régénération présente un taux de CO 2 préférentiellement inférieur à 100 ppm. Préférentiellement, le sens de passage du gaz de régénération, au cours de l’étape 125 est opposé au sens de passage du gaz à épurer au cours de l’étape 105.
On détermine que le tamis moléculaire est régénéré lorsque le volume de gaz de régénération sur le volume du tamis moléculaire atteint un ratio prédéterminé. En variante, on met en œuvre un capteur qui mesure la charge en CO 2 du tamis moléculaire ou l’efficacité de la régénération.
On choisit donc de préférence un ratio de variation de section S max / S min compris entre 1,5 et 2, par exemple de l'ordre de 1,6.
Il convient de noter que cette illustre une portion d'une demi-plaque, et donc une demi-section des canaux qui sont obtenus par l'assemblage de deux demi-plaques, pour former une plaque complète. Les ratios restent cependant bien évidemment les mêmes.
A titre d'exemple indicatif, les dimensions peuvent être de l'ordre de : H : compris entre 0,2 et 0,35 mm ; h : compris entre 0,1 et 0,15 mm ; L : compris entre 0,5 et 1,3 mm.
5.4 fabrication et assemblage
L'approche de l'invention permet de fabriquer des demi-plaques à partir de feuillards plus fins que ceux classiquement utilisés, par exemple en acier inoxydable 316L avec un double revêtement carbone, d'une épaisseur de 0,075 mm. En effet, le formage en trois dimensions permet de renforcer la rigidité (une plaque plane classique peut avoir tendance à se déformer), et donc de limiter les éventuels défauts d'alignement. Ceci permet de réaliser des piles nécessitant moins de matière, et donc moins lourdes et moins coûteuses.
Bien entendu, la forme en trois dimensions, les demi-plaques présentant des ondulations selon deux directions orthogonales (correspondant aux directions des canaux) et/ou la présence de canaux de sections variables nécessitent un soin particulier lors de la production des demi-plaques, par exemple par emboutissage ou moulage. Un mode de fabrication préféré est l'hydroformage, qui présente de nombreux avantages, tels que la précision dans la répétabilité du processus, l'élasticité après formage, l'homogénéité de l'épaisseur de la paroi, l'efficacité des zones de contact, l'adaptabilité…
En revanche, cette forme et/ou l'épaisseur réduite des feuillards peuvent permettre un assemblage plus simple et plus fiable des deux demi-plaques formant chaque plaque, notamment pour la solidarisation des demi-plaques, par exemple par soudure, et pour l'assemblage des plaques pour former une pile. L'empilement de 300 plaques, par exemple, pour former une pile, est donc simplifié et plus efficace, ce qui permet notamment de réduire le risque de perte d'étanchéité.
Selon l'art antérieur, il est nécessaire d'effectuer une homogénéisation de la surface de la plaque. En revanche, ceci n'est pas nécessaire selon l'approche de l'invention, qui permet d'obtenir un courant homogène, autant que possible, et donc d'éviter la présence de points chauds, introduisant des risques de détérioration et de contamination, sans traitement supplémentaire.
L'invention permet ainsi d'obtenir des plaques et des piles très efficaces, adaptées à de nombreuses applications, par exemple dans les véhicules automobiles, et plus généralement dans tout type de véhicule ou de moyen embarquant des piles à combustible.
L'invention peut par ailleurs être utilisée avec des membranes de différents formats, de façon à définir plusieurs dimensions de zones actives, et donc des piles de puissance différentes à partir de plaques identiques. Ceci est notamment rendu possible par l'homogénéité obtenue grâce à l'approche de l'invention.
SYSTEME UNIVERSEL DE PILE A COMBUSTIBLE Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine des piles à combustibles, en particulier des piles à combustibles destinées à équiper des véhicules de transport, tels que des véhicules automobiles. Cela étant, l’invention ne se limite pas aux seuls véhicules de transport et s’étend à tout équipement mettant en œuvre une pile à combustible, tel qu’un chargeur de véhicule électrique fixe ou mobile, un groupe électrogène, etc.
Arrière-plan technologique Il existe aujourd’hui un engouement fort pour équiper les véhicules de transport, en particulier les véhicules automobiles, de piles à combustibles dans la mesure où ces piles forment des sources d’énergie propres, fiables et flexibles.
Le principe à la base d’une pile à combustible (aussi désignée par l’acronyme PAC dans la suite du texte), telle qu’une pile à hydrogène, repose sur la séparation de l’eau sous l’effet d’un courant électrique (électrolyse) en dihydrogène et dioxygène. Ces deux molécules constituent le combustible chimique sous lequel l’énergie peut être stockée au sein d’une application de piles à combustible. Une seconde réaction assurée par la pile à combustible en tant que telle permet d’inverser le processus et de produire de l’électricité à partir de ces deux combustibles.
La pile à combustible en tant que telle est donc un générateur électrique à deux électrodes qui permet de produire de l’énergie électrique par une oxydation sur une électrode d’un combustible réducteur, tel que l’hydrogène, couplée à une réduction sur l’autre électrode d’un oxydant, tel que l’oxygène de l’air par exemple.
La réaction d’oxydoréduction de la pile permet de générer non seulement de l’électricité, mais également des sous-produits tels que de l’eau, de la chaleur et de l’air appauvri en oxygène.
L’un des inconvénients des solutions de piles à combustibles actuelles est la spécificité de la pile par rapport à son utilisation et/ou à son environnement. En particulier, il est aujourd’hui nécessaire d’adapter l’architecture du système de la pile à combustible au type de pile considéré et à son utilisation. En d’autres termes, il n’existe pas de système universel de piles à combustible pouvant faciliter l’intégration d’une pile à combustible quel que soit l’environnement d’utilisation de la pile, en particulier dans un véhicule de transport ou dans un système nécessitant une source d’énergie électrique.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de liquéfaction d’un gaz qui comporte : - un dispositif d’épuration objet de la présente invention, - un compresseur du gaz à liquéfier, - un échangeur de chaleur mettant le gaz comprimé à la deuxième température et fournissant le gaz de préchauffage à chaque moyen de préchauffage d’une colonne d’épuration du dispositif d’épuration, - un échangeur de chaleur configuré pour recevoir le gaz de préchauffage ayant traversé le dispositif d’épuration, configuré pour réaliser un premier refroidissement precooling de ce gaz et pour le fournir à chaque moyen d’épuration d’une colonne d’épuration du dispositif d’épuration, - un échangeur de chaleur configuré pour recevoir le gaz épuré ayant traversé la colonne d’épuration, configuré pour réaliser un deuxième refroidissement ou precooling du gaz épuré, - un moyen de liquéfaction du gaz épuré après son deuxième refroidissement, et - un échangeur de chaleur configuré pour réaliser un sous-refroidissement ou subcooling du gaz liquéfié et pour le fournir à au moins un réservoir de gaz liquéfié.
Grâce à ces dispositions, le gaz à liquéfier réalise la fonction de préchauffage de chacune des colonnes du dispositif d’épuration.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de liquéfaction comporte, de plus, un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir de gaz liquéfié, configuré pour fournir ce flash-gas final à chaque moyen de pré-refroidissement d’une colonne du dispositif d’épuration.
Grâce à ces dispositions, le gaz à liquéfier réalise, de plus, la fonction de pré-refroidissement de chacune des colonnes du dispositif d’épuration.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de liquéfaction comporte, de plus, un circuit de récupération de flash-gas final depuis au moins un réservoir de gaz liquéfié configuré pour, une fois ce flash-gas final réchauffé à la troisième température, fournir ce flash-gas final récupéré à chaque moyen de régénération d’une colonne du dispositif d’épuration.
Grâce à ces dispositions, le gaz à liquéfier réalise, de plus, la fonction de régénération du tamis moléculaire de chacune des colonnes du dispositif d’épuration.
Selon un troisième aspect, la présente invention vise un procédé d’épuration de gaz par adsorption froide de dioxyde de carbone (CO 2 ), dans au moins une colonne munie d’un tamis moléculaire configuré pour adsorber du dioxyde de carbone à une première température d’adsorption comprise entre -20°C et -80°C et à une première pression d’adsorption, procédé qui comporte une étape d’épuration du gaz à épurer par injection, avec un premier débit, dans la colonne à la première température et à la première pression.
Dans des modes de réalisation, le procédé d’épuration objet de l’invention comporte, de plus : - une étape de mise de la colonne sous une deuxième pression supérieure à un bara, - une étape de préchauffage de la colonne sous la deuxième pression à une deuxième température supérieure à 10°C, - une étape de dépressurisation de la colonne préchauffée jusqu’à une troisième pression, - une étape de régénération du tamis par traversée de ce tamis par un gaz de régénération à la troisième pression à une troisième température, - une étape de pré-refroidissement de la colonne à une quatrième température et - une étape de re-pressurisation de la colonne à la première température et à la première pression.