INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’inventeur a trouvé que lorsque le sulfate de manganèse de qualité industrielle et le sulfate de manganèse de qualité alimentaire réagissent avec le ferrocyanure de sodium pour préparer du blanc de Prusse, la différence de taille des particules de produits blancs de Prusse obtenus est énorme. Dans les mêmes conditions du processus, le blanc de Prusse préparé à partir du sulfate de manganèse de qualité industrielle a une taille des particules de 2 μm à 3 μm ; alors que le blanc de Prusse préparé à partir du sulfate de manganèse de qualité alimentaire a une taille des particules d’environ 0,5 μm. Afin d’améliorer une capacité de taux de décharge d’une batterie préparée à partir du blanc de Prusse, on a besoin de réduire convenablement la taille des particules du produit blanc de Prusse et, lorsque la taille des particules est réduite, la masse volumique après compactage du produit blanc de Prusse est manifestement réduite. Par conséquent, on a besoin de préparer le blanc de Prusse ayant une taille des particules de 0,8 μm à 2 μm.
Le procédé pour l’ajustement de la taille des particules de blanc de Prusse selon la présente invention est un procédé de précipitation, qui comprend la réaction d’une petite quantité de solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire avec la solution de ferrocyanure de sodium pour préparer des nucléus cristallins de blanc de Prusse, puis l’ajout d’une solution de sulfate de manganèse de qualité industrielle pour réaction sans changement des autres paramètres de réaction, pour faire grossir du blanc de Prusse à 0,8 μm à 2 μm.
Dans la présente invention, la réaction en premier lieu de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire avec la solution de ferrocyanure de sodium se fait parce que le sulfate de manganèse de qualité industrielle (la norme GB/T 15899-2021 « Réactif chimique - sulfate de manganèse monohydraté ») a certaines exigences concernant les teneurs de divers éléments métalliques impuretés. Le sulfate de manganèse de qualité alimentaire (la norme GB/T 29208-2012 « Additif alimentaire sulfate de manganèse ») exige de régler strictement les teneurs en As, Pb et Se, qui sont toxiques et nocifs pour le corps humain. En apparence, le sulfate de manganèse de qualité industrielle a des agglomérats manifestes et les particules de sulfate de manganèse de qualité alimentaire sont plus fines, avec presque pas d’agglomérats. Lorsqu’ils sont préparés sous forme de solutions ayant la même concentration, une valeur de pH de la solution de sulfate de manganèse de qualité industrielle est de 3,6 et un pH de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire est de 1,9. Lorsque du blanc de Prusse a été préparé avec une plus faible valeur de pH, il était plus facile d’en nucléer beaucoup, ce qui réduit ainsi la taille des particules du blanc de Prusse. Le procédé d’ajustement de la présente invention a une mise en œuvre simple et un rendement de production élevé et le produit blanc de Prusse obtenu ayant une taille des particules spécifique a une excellente capacité de taux de décharge et une masse volumique après compactage plus élevée.
De préférence, la solution d’agent complexant dans l’étape (1) comprend l’une quelconque d’une solution d’acide citrique, d’une solution d’acide maléique, d’une solution d’acides de baie de goji, d’une solution d’acide éthylènediaminetétraacétique, d’une solution de citrate de sodium ou d’ammoniaque ou une combinaison d’au moins deux de celles-ci, une combinaison habituelle mais non limitative comprenant une combinaison de la solution d’acide citrique et de la solution d’acide maléique, une combinaison de la solution d’acides de baie de goji et de la solution d’acide éthylènediaminetétraacétique, une combinaison de la solution de citrate de sodium et de l’ammoniaque et de la solution d’acide citrique ou une combinaison de la solution d’acide maléique, de la solution d’acides de baie de goji et de la solution d’acide éthylènediaminetétraacétique.
De préférence, une concentration de la solution de ferrocyanure de sodium dans l’étape (1) est de 0,3 mol/l à 0,6 mol/l, par exemple de 0,3 mol/l, 0,35 mol/l, 0,4 mol/l, 0,5 mol/l, 0,55 mol/l ou 0,6 mol/l.
De préférence, une concentration de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire est de 0,4 mol/l à 2 mol/l, par exemple de 0,4 mol/l, 0,5 mol/l, 0,8 mol/l, 1 mol/l, 1,5 mol/l ou 2 mol/l.
De préférence, une concentration de la solution d’agent complexant est de 0,4 mol/l à 15 mol/l, par exemple de 0,4 mol/l, 1 mol/l, 3 mol/l, 5 mol/l, 10 mol/l ou 15 mol/l.
De préférence, un rapport molaire de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire à la solution d’agent complexant dans l’étape (1) est de (0,1 à 20):1, par exemple de 0,1:1, 1:1, 3:1, 5:1, 10:1, 15:1 ou 20:1.
De préférence, la réaction de précipitation est effectuée à une température de 50 °C à 98 °C, par exemple de 50 °C, 55 °C, 60 °C, 80 °C, 90 °C ou 98 °C.
De préférence, de l’azote est introduit pendant la réaction de précipitation.
De préférence, une agitation est effectuée pendant la réaction de précipitation.
De préférence, l’agitation est effectuée à une vitesse de 200 tr/min à 500 tr/min, par exemple de 200 tr/min, 250 tr/min, 300 tr/min, 400 tr/min, 450 tr/min ou 500 tr/min.
De préférence, un temps d’ajout de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire pendant la réaction de précipitation est de 0,12 heure à 2 heures, par exemple de 0,12 heure, 0,3 heure, 0,5 heure, 1 heure, 1,5 heure ou 2 heures.
Selon la présente invention, le temps d’ajout de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire pendant la réaction de précipitation est de préférence de 0,12 heure à 2 heures et la taille des particules du produit blanc de Prusse en fin de compte obtenu est ajustée par l’ajustement du temps d’ajout de la solution de sulfate de manganèse de qualité alimentaire, de sorte que le produit blanc de Prusse est assuré d’avoir une taille des particules dans la plage de 0,8 μm à 2 μm et a une excellente capacité de taux de décharge et une masse volumique après compactage élevée.
En revanche, et grâce aux nombreuses innovations que la révolution industrielle a fait naître, de nouveaux systèmes chauffant l’eau apparaissent dans ce domaine.
Ainsi, le document GB190001049A décrit un exemple de chauffe-eau, tel que nous rencontrons aujourd’hui dans la plupart des habitations, et qui a été inventé au début du 20 ème siècle. A cette époque, la source d’énergie utilisée pour chauffer l’eau dans ce système était le gaz. Les chauffe-eaux électriques sont quant à eux apparus ultérieurement, vers les années 1930, et le document US2051657A décrit un des premiers dispositifs de ce genre.
A partir de la seconde moitié du 20 ème siècle, les ventes et installations de chauffe-eaux électriques connaissent un essor important, apportant de plus en plus de confort dans les habitations notamment, et permettant de disposer d’eau chaude à la demande et sans attendre.
Les chauffe-eaux électriques sont aujourd’hui parmi les moyens de production d’ECS les plus utilisés au monde. Il en existe trois types : le chauffe-eau électrique par accumulation, qui comprend un volume de stockage de l’eau chaude, communément appelé ballon d’eau chaude, le chauffe-eau électrique instantané et le chauffe-eau électrique thermodynamique.
Du fait de leur faible coût à l’achat et de leur facilité d’installation, les chauffe-eaux électriques par accumulation restent les dispositifs les plus installés chez les particuliers en France, les chauffe-eaux thermodynamiques, étant quant à eux plus efficaces mais beaucoup plus chers à l’achat. Un des inconvénients des chauffe-eaux électriques instantanés est de ne pouvoir répondre correctement aux demandes simultanées en eau chaude sanitaire si celles-ci nécessitent une quantité d’importante d’eau.
En revanche, le principal désavantage des chauffe-eaux électriques à accumulation est leur mauvaise performance énergétique.
Communément, un chauffe-eau électrique à accumulation est constitué d’un réservoir métallique comportant une isolation thermique, afin de minimiser les déperditions de chaleur, ledit réservoir étant équipé d’une résistance électrique chauffant par effet joule l’eau qui y est stockée, à une température généralement comprise entre 55 et 65°C. Un thermostat intégré au chauffe-eau permet de contrôler la température de l’eau en régulant le fonctionnement du chauffe-eau, la température de consigne pouvant être paramétrée par l’utilisateur.
Le chauffe-eau est raccordé au système de distribution d’eau domestique par un premier raccord correspondant au point d’entrée d’eau potable, dit eau froide sanitaire, et d’un second raccord au point de sortie d’eau, dit eau chaude sanitaire (ECS).
Lors d’un tirage d’ECS (robinet, douche, bain, …), la quantité d’eau consommée est remplacée dans le réservoir du chauffe-eau par de l’eau froide. Les chauffe-eaux à accumulation possèdent une réserve d’eau de volume défini qui est renouvelée avec de l’eau froide dès que de l’eau chaude est consommée, baissant ainsi la température de l’eau contenue dans les couches inférieures du réservoir.
Dans le cas où la température mesurée grâce à un système de type sonde de température associé au thermostat est inférieure à la température de consigne du thermostat, le chauffe-eau est alors mis en fonctionnement afin que la température de l’ECS stockée redevienne voisine de la température de consigne du thermostat.
En position verticale, les chauffe-eaux électriques à accumulation sont conçus pour favoriser le phénomène de stratification thermique qui existe entre les différentes couches d’eau, la densité de ces couches variant en fonction du gradient de température présent dans le réservoir. L’eau chaude se trouvant alors en haut du réservoir, le tirage d’ECS est effectué dans cette zone, et l’eau froide, se trouvant donc dans le bas du réservoir, l’alimentation en eau se fait alors dans cette partie du réservoir.
L’installation de chauffe-eaux électriques à accumulation va perdurer dans les années à venir. En effet, ces chauffe-eaux sont faciles d’installation (tous les logements et bâtiments ne sont pas forcément raccordés au gaz), et leurs coûts à l’achat est faible.
En parallèle de cet essor, les industriels ont développé des chauffe-eaux de plus en plus efficaces d’un point de vue énergétique, tout en garantissant une qualité de confort pour les utilisateurs.
Après le chauffage des habitations, l’énergie utilisée pour produire de l’ECS reste le second poste de dépenses énergétiques dans la majorité des foyers.
Afin de répondre aux enjeux énergétiques et environnementaux du 21 ème siècle, et la part de l’énergie nécessaire pour produire l’ECS n’étant pas négligeable, d’autres solutions permettraient de diminuer la consommation d’électricité, sans dégrader le confort.
Une de ces solutions est de produire l’ECS au plus juste, afin de répondre aux réels besoins des occupants. En effet, la plupart des chauffe-eaux électriques à accumulation vont garantir un stock d’eau chaude toute la journée en mesurant la température de l’ECS disponible dans le chauffe-eau. Comme évoqué préalablement, le chauffe-eau a pour consigne de chauffer l’eau si la température mesurée au niveau de la sonde associée au thermostat est inférieure à une température de consigne. Le problème qui se pose alors est que la température de l’ECS stockée dans le chauffe-eau diminue au cours du temps sans qu’il n'y ait eu de consommation d’ECS. Cette diminution de température se produit du fait des pertes thermiques du chauffe-eau. En effet, et malgré l’isolation plus ou moins efficace du chauffe-eau, l’énergie stockée décroît avec le temps.
Exemple comparatif 2 Par comparaison au Mode de Réalisation 2, dans l'Exemple Comparatif 2, à l'étape S2, le rapport massique entre les carbonates cycliques et le N,N-diméthylformamide était de 1:1, et les autres traitements faisaient tous référence au Mode de Réalisation 2.
Exemple comparatif 3 Par comparaison au Mode de Réalisation 2, dans l'Exemple Comparatif 3, lorsque l'extraction dynamique a commencé, le débit d'ajout du mélange des deux entraîneurs était de 4 % du débit de CO 2 , et les autres traitements faisaient tous référence au Mode de Réalisation 2.
Exemple comparatif 4 Par comparaison au Mode de Réalisation 2, dans l'Exemple Comparatif 4, lorsque l'extraction dynamique a commencé, le débit d'ajout du mélange des deux entraîneurs était de 6 % du débit de CO 2 , et les autres traitements faisaient tous référence au Mode de Réalisation 2.
Exemple comparatif 5 Par comparaison au Mode de Réalisation 2, dans l'Exemple Comparatif 5, à l'étape S2, de l'acétone a été sélectionnée comme entraîneur, et les autres traitements faisaient tous référence au Mode de Réalisation 2.
Exemple comparatif 6 Par comparaison au Mode de Réalisation 2, dans l'Exemple Comparatif 6, à l'étape S4, les produits d'extraction de l'étape S3 ont été respectivement adsorbés par le tamis moléculaire de type 4Å et le tamis moléculaire de type 5Å, et les autres traitements faisaient tous référence au Mode de Réalisation 2.
1. Une expérience comparative a été menée sur la base du Mode de Réalisation 1 et de l'Exemple Comparatif 1, dans les conditions de traitement optimisées (en utilisant la pression de 21 MPa, la température de 40℃ et la durée d'extraction pour l'extraction statique de 20 min et pour l'extraction dynamique de 55 min) et la condition d'extraction par la quantité d'entraîneur ajoutée étant de 0-8%, un graphique de courbes montrant la relation entre l'absence d'ajout d'un entraîneur et l'ajout d'un entraîneur à carbonates cycliques et l'efficacité d'extraction d'une solution électrolytique a été représenté sur la .
La montre qu'il existe une nette différence d'efficacité d'extraction entre les conditions d'absence d'ajout d'entraîneur et d'ajout de l'entraîneur à carbonates cycliques ; et l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique sans ajout d'entraîneur (c'est-à-dire que la quantité d'entraîneur ajoutée est de 0 %) n'est que de 66,05 %. Dans une plage de variation du taux d'utilisation de l'entraîneur à carbonates cycliques de 0 à 8 %, lorsque le taux d'utilisation de l'entraîneur augmente, l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique s'améliore également. Si le taux d'utilisation de l'entraîneur atteint 8% (Mode de Réalisation 1), l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique par utilisation de l'entraîneur à carbonates cycliques est de 88,87 %.
2. Une expérience comparative a été menée sur la base du Mode de Réalisation 2 et de l'Exemple Comparatif 2, dans les conditions de traitement optimisées (en utilisant la pression de 21 MPa, la température de 40℃ et la durée d'extraction pour l'extraction statique de 20 min puis pour l'extraction dynamique de 55 min et le taux d'utilisation de l'entraîneur de 8 %) et la condition d'extraction par la quantité d'entraîneur ajoutée étant de 0-8 %, un graphique de courbes montrant la relation entre différents rapports massiques d'un entraîneur mixte et l'efficacité d'extraction d'une solution électrolytique a été représenté sur la .
La montre que lorsque la proportion de l'entraîneur au N,N-diméthylformamide est réduite dans le rapport massique entre les carbonates cycliques et le N,N-diméthylformamide, l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique est améliorée. Si le rapport massique entre les carbonates cycliques et le N,N-diméthylformamide atteint 4:1 (Mode de Réalisation 2), l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique est respectivement de 96,24 %. Par conséquent, le taux d'utilisation optimal pour le rapport massique de 4:1 est sélectionné.
3. Une expérience comparative menée sur la base du Mode de Réalisation 2 et des Exemples Comparatifs 3, 4 et 5, dans les conditions de traitement optimisées (en utilisant la pression de 21 MPa, la température de 40℃, la durée d'extraction pour l'extraction statique de 20 min puis pour l'extraction dynamique de 55 min et le rapport massique entre les carbonates cycliques et le N,N-diméthylformamide de 4:1), un graphique de courbes montrant la relation entre différents types d'entraîneurs et une quantité utilisée de l'entraîneur et l'efficacité d'extraction d'une solution électrolytique est illustré sur la .
La montre que lorsque le taux d'utilisation de l'entraîneur mixte de carbonates cycliques et de N,N-diméthylformamide augmente, l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique est également améliorée, et l'efficacité d'extraction est de 96,24 % lorsque le taux d'utilisation de l'entraîneur mixte de carbonates cycliques et de N,N-diméthylformamide est de 8 % (Mode de Réalisation 2). La vitesse d'augmentation de l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique s'affaiblit alors progressivement, et 8% est donc sélectionné en tant que taux d'utilisation optimal de l'entraîneur.
En outre, l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique lorsqu'on utilise l'entraîneur mixte de carbonates cycliques et de N,N-diméthylformamide de la présente invention est bien supérieure à celle obtenue à l'aide de l'acétone.
4. D'après les descriptions des Modes de Réalisation ci-dessus, la différence entre le Mode de Réalisation 1 et le Mode de Réalisation 2 réside dans le fait que : l'entraîneur du Mode de Réalisation 1 comprend uniquement les carbonates cycliques, tandis que l'entraîneur du Mode de Réalisation 2 est le mélange des carbonates cycliques et du N,N-diméthylformamide ; et il ressort de la et de la que l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique dans le Mode de Réalisation 1 est de 88,87 % et que l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique dans le Mode de Réalisation 2 est de 96,24 %, respectivement. Il ressort donc de ce qui précède que la coopération entre les carbonates cycliques et le N,N-diméthylformamide a de toute évidence amélioré l'efficacité d'extraction de la solution électrolytique.
5. Dans la solution électrolytique recyclée au moyen du CO 2 supercritique, la teneur en HF est relativement élevée en raison de la décomposition d'un sel de lithium contenant du fluor, et l'élimination du HF est également un aspect important de la réutilisation de la solution électrolytique. Comme l'influence de l'eau (par exemple l'eau présente dans le CO 2 , une cuve d'extraction et une canalisation de l'équipement d'extraction) dans le processus d'extraction par le CO 2 supercritique est un facteur ne pouvant pas être totalement exclu, une certaine quantité d'eau peut s'introduire dans le processus d'extraction de la solution électrolytique. Bien qu'une certaine quantité d'eau puisse être consommée lors du processus d'hydrolyse du sel de lithium dans la solution électrolytique, la teneur en eau peut encore être trop élevée.
Dans le Mode de Réalisation 1, l'eau et le HF présents dans la solution électrolytique recyclée de la batterie au lithium-ion usagée sont éliminés à l'aide du tamis moléculaire lithié de type 4Å, du tamis moléculaire lithié de type 5Å et de la résine échangeuse d'anions faiblement basique, la teneur en eau pouvant être réduite à 20 ppm ou moins et la teneur en HF pouvant être réduite à 50 ppm ou moins. Après formulation d'une solution électrolytique du commerce, des constituants sont ajoutés à la solution électrolytique recyclée dans le Mode de Réalisation 1 pour synthétiser une solution électrolytique réutilisée, et les propriétés physiques et chimiques de la solution électrolytique réutilisée sont analysées. Les résultats montrent que la teneur en HF, la teneur en eau, la conductivité ionique, un nombre de transfert d'ions lithium, une fenêtre électrochimique ou autres dans la solution électrolytique réutilisée satisfont aux exigences d'indice relatif.
Toutefois, dans l'Exemple Comparatif 6, une teneur en HF trop élevée dans la solution électrolytique peut entraîner une corrosion à l'intérieur de la batterie, ayant pour effet d'augmenter la résistance interne de la batterie et de poser des problèmes tels qu'une dégradation de la capacité spécifique et de l'efficacité coulombienne de la batterie, etc.
Le signal d’activité S act est généré, par le circuit d’actimétrie, en différents instants de mesure. Le signal d’activité peut être une combinaison des composantes résultant des mesures effectuées par les différents capteurs.
L’unité de traitement 5 est programmée pour identifier une activité exercée par un utilisateur, et en particulier une activité considérée comme anormale, à partir du signal d’activité S act . Par activité anormale, on entend un mouvement représentatif d’une situation de détresse pour l’utilisateur, par exemple une chute, un accident ou des tremblements marqués. Au niveau des capteurs de mouvements, cela peut se traduire par une accélération brutale, suivie d’une période d’inactivité, et/ou de changements d’orientations rapides. Une situation de détresse peut également se traduire par une période d’immobilité ayant une durée supérieure à une durée seuil prédéfinie. Ainsi, l’unité de traitement 5 est configurée pour classifier l’activité de l’utilisateur parmi au moins une classe d’activité normale et une classe d’activité anormale. La classification de l’activité de l’utilisateur est effectuée en fonction du signal d’activité S act et de paramètres de traitement préalablement enregistrés. Sur la , l’unité de traitement est séparée du circuit d’actimétrie. Selon une variante, l’identification de l’activité anormale peut être effectuée au niveau du circuit d’actimétrie : une partie de l’unité de traitement peut donc être intégrée dans le circuit d’actimétrie. Le module d’alerte 1 comporte un circuit d’émission 6, relié à l’unité de traitement 5. Le circuit d’émission est configuré pour émettre un signal d’alerte S, par exemple un signal d’alerte S al radio-fréquentiel, lorsqu’il est activé par l’unité de traitement 5, après qu’une activité anormale de l’utilisateur a été détectée.
Le signal d’alerte S al est par exemple un appel téléphonique à destination d’un numéro préprogrammé, par exemple un service d’assistance. Le circuit d’émission 6 peut comporter une carte SIM (acronyme du terme anglais Subscriber Identity Module), sous quel format que ce soit, apte à permettre un appel téléphonique par un réseau de télécommunication sans fil, par exemple un réseau GSM, ou un réseau cellulaire bas débit et longue distance, ce type de réseau étant usuellement dédié aux objets connectés. De tels réseaux sont parfois désignés par l’acronyme anglais « LPWAN », signifiant « Low Power Wide Area Network ». Selon une possibilité, le signal d’alerte est un signal de courte portée, par exemple de type Wifi ou Bluetooth, de façon à être reçu par un émetteur porté par l’utilisateur. L’émetteur est par exemple un téléphone portable. Le téléphone portable est configuré pour permettre l’émission d’un appel téléphonique à un service d’assistance lorsqu’il reçoit le signal d’alerte émis par le module d’alerte 1.
Selon une variante, l’unité de traitement 5 est déportée du module d’alerte 1. L’unité de traitement 5 peut être un serveur distant du module d’alerte, et relié à ce dernier par une liaison sans fil. Dans ce cas, l’unité de traitement reçoit, par liaison sans fil, le signal d’activité S act . L’unité de traitement peut être intégrée dans une architecture de type cloud. Le circuit d’émission 6 peut également être distant du module d’alerte et intégré dans un serveur ou une architecture de type cloud.
Les inventeurs ont constaté qu’afin d’améliorer les performances de détection d’une alerte, c’est-à-dire diminuer le nombre de faux positifs (fausses alertes) tout en évitant les faux négatifs (alertes non détectées), il est préférable que l’unité de traitement 5 prenne en compte l’orientation du module d’alerte et/ou la zone corporelle de l’utilisateur face à laquelle le module d’alerte est porté. On comprend que les paramètres de détection d’une situation d’alerte peuvent être différents lorsque le module 1 est porté à la ceinture, ou au niveau du torse, ou au niveau de la cuisse ou du pied.