INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les couples galvaniques 240 peuvent comprendre d’autres matériaux. Par exemple, ces couples peuvent être formés de : zinc-cuivre, halogénure de zinc-cuivre/cuivre, oxyde de zinc-cuivre/cuivre, magnésium-cuivre, halogénure de magnésium-cuivre/cuivre, zinc-argent, oxyde de zinc-argent-argent, halogénure de zinc-argent-argent, chlorure de zinc-argent-argent, bromure de zinc-argent-argent, iodure de zinc-argent-argent, fluorure de zinc-argent-argent, zinc-or, magnésium-or, aluminium-or, magnésium-argent, oxyde de magnésium-argent-argent, halogénure de magnésium-argent-argent, chlorure de magnésium-argent-argent, bromure de magnésium-argent-argent, iodure de magnésium-argent-argent, fluorure de magnésium-argent-argent, magnésium-or, aluminium-cuivre, aluminium-argent, oxyde d'aluminium-argent-argent, halogénure d'aluminium-argent/argent, chlorure d'aluminium-argent/argent, bromure d'aluminium-argent/argent, iodure d'aluminium-argent/argent, fluorure d'aluminium-argent/argent, halogénure de cuivre-argent/argent, chlorure de cuivre-argent/argent, bromure de cuivre-argent/argent, iodure de cuivre-argent/argent, fluorure de cuivre-argent/argent, fer-cuivre, fer-cuivre/oxyde de cuivre, fer-cuivre, fer-cuivre/oxyde de cuivre, fer-cuivre/halogénure de cuivre, fer-argent, fer-argent/oxyde d'argent, fer-argent/halogénure d'argent, fer-argent/chlorure d'argent, fer-argent/bromure d'argent, fer-argent/iodure d'argent, fer-argent/fluorure d'argent, fer-or, fer-carbone conducteur, zinc-carbone conducteur, cuivre-carbone conducteur, magnésium-carbone et aluminium-carbone.
Les couples galvaniques 240 et le couple comprenant l’électrode principale 22 et la contre-électrode 23 peuvent également comprendre des alliages.
Comme expliqué précédemment, le générateur de courant 24 est connecté électriquement à l’électrode principale 22 d’une part et à la contre-électrode 23 d’autre part.
Plus précisément, l’électrode principale 22 est connectée électriquement à un premier pôle conducteur 241 d’un couple galvanique 240 ou à un deuxième pôle conducteur 242 d’un couple galvanique 240.
En fonction de la nature de l’électrode principale 22 (anode ou cathode), l’électrode principale 22 est connectée électriquement à l’un ou l’autre d’un premier pôle conducteur 241 d’un couple galvanique 240 et d’un deuxième pôle conducteur 242 d’un couple galvanique 240.
Par exemple, si l’électrode principale 22 est une anode, elle sera connectée à un deuxième pôle conducteur 242 puisque ce dernier forme anode. D’une manière générale, chacune des électrode principale 22 et contre électrode 23 est de la même polarité que le premier ou deuxième pôle conducteur 241, 242.
L’électrode principale 22 et la contre-électrode 23 peuvent être connectées à un pôle conducteur 241, 242 d’un même couple galvanique 240 ou de couples galvaniques 240 différents. Dans le cas où le générateur de courant 24 comprend un unique couple galvanique 240, l’électrode principale 22 et la contre-électrode 23 sont connectées à un pôle conducteur 241, 242 de ce même couple galvanique 240.
L’une des électrodes 22, 23 est connectée électriquement à un premier pôle conducteur 241 par un premier connecteur 244. L’autre des électrodes 22, 23 est connectée électriquement à un deuxième pôle conducteur par un dernier connecteur 245.
En d’autres termes, le premier pôle conducteur 241 connecté à une électrode 22, 23 est connecté à l’électrode 22, 23 via le premier connecteur 244. Le deuxième pôle conducteur 242 connecté à une électrode 22, 23 est connecté à l’électrode 22, 23 via le dernier connecteur 245.
L’électrode principale 22 et la contre-électrode 23 peuvent être connectées à un pôle conducteur 241, 242 via des connecteurs 244, 245 comprenant avantageusement du carbone, et préférentiellement fait en carbone. Un connecteur 244, 245 comprenant du carbone, dit connecteur 244, 245 en carbone par la suite, permet la circulation d’un courant électrique.
Cette limite de fonctionnement se définit comme le flux (ou la densité de flux) maximum, pour lequel des bulles créées à la paroi du canal liquide à l’évaporateur peuvent migrer sans être bloquées dans les canaux de liaison jusqu’au ménisque d’interface liquide-vapeur.
La limite d’ébullition a ainsi pour origine la naissance de bulles de vapeur au sein du réseau capillaire, lorsque la densité de flux thermique radial à l’évaporateur devient trop importante.
Ainsi si la densité de flux radial est trop grande, la circulation du liquide dans la structure capillaire peut être affectée par l’apparition de bulles piégées ou par une congestion d’un grand nombre de bulles qui migrent vers le canal liquide. Cela perturbe l’hydrodynamique du caloduc, dégrade ses performances et in fine son fonctionnement, voire le stoppe, et entraîne un asséchement de la paroi, ce qui signifie qu’il y a surchauffe au niveau de la source à thermaliser.
De manière conservative, on considère que la limite d’ébullition est le flux ou la densité de flux pour laquelle les premières bulles apparaissent à la paroi de l’évaporateur d’un caloduc.
On a illustré de manière schématique en figures 3A à 3C ce phénomène d’apparition des bulles qui peut se produire dans l’évaporateur d’un caloduc à rainures réentrantes à section transversale en forme générale d’Omega, tel que celui illustré à la .
L’évaporateur d’un tel caloduc 1, axisymétrique de forme générale cylindrique, comprend une paroi périphérique 10 dans laquelle sont réalisés une pluralité de canaux 11 à section transversale en forme générale d’Omega, régulièrement répartis angulairement et débouchant par l’intermédiaire d’un canal de liaison 12 sur un creux central cylindrique 13 dans lequel circule la phase vapeur . La paroi périphérique 10 est en contact avec une source chaude (SC).
Sur la , sous l’effet du flux thermique ϕE entrant, provenant de la source de chaleur SC, l’ébullition a, à l’interface I entre liquide et vapeur, la forme d’un film F, aucune bulle n’est créée. Le fonctionnement est nominal.
Sur la , il y a une ébullition nucléée, mais la taille des bulles B créées est suffisamment petite pour qu’elles s’échappent par le canal de liaison 12 via le ménisque M à l’interface vers la phase vapeur 13. Toutefois, si la densité des bulles B est trop importante, la mise en place du ménisque M peut être altérée et très dégradée, ce qui altère le pompage capillaire.
Sur la , il y a aussi une ébullition avec une taille des bulles B trop importante ou un nombre de bulles trop élevé qui ne leur permet pas de s’échapper par le canal de liaison 12 via le ménisque M vers la phase vapeur. Les bulles B remontent alors dans le canal liquide 11. Il y a également un risque d’asséchement local de la paroi.
La limite d’ébullition est associée à une densité de puissance thermique radiale qui s’exprime généralement en W/m²: elle est proportionnelle à la surface de l’évaporateur du caloduc, c’est-à-dire que pour un même design (même section transversale sur toute la longueur de l’évaporateur), la limite d’ébullition, exprimée en W, d’un caloduc dont la longueur de l’évaporateur est de 10 centimètres est la moitié de celle d’un caloduc dont la longueur d’évaporateur est de 20 centimètres.
dans laquelle σ1 désigne la tension superficielle du fluide (N/m), Tv la température de la vapeur ρ v la densité de la vapeur, h lv l’enthalpie de vaporisation du fluide, R b le rayon des bulles et R le rayon du ménisque.
L’huile de biomasse obtenue peut contenir de 8 à 55 % en masse d’oxygène. Cet oxygène est présent dans des composés oxygénés contenant au moins un groupe hydroxyle (-OH) et/ou au moins un groupe carbonyle (>C=O). Une huile de biomasse peut notamment contenir des acides carboxyliques, des cétones, des aldéhydes, des phénols.
Etape b) optionnelle de distillation sous vide L’huile de biomasse fournie à l’étape a) peut présenter une teneur non négligeable en eau (jusqu’à 30 % en masse, par exemple de 5 % à 30 % en masse). La présence d’eau, lorsqu’elle est importante, va augmenter le temps de réaction total de l’étape c) dans la mesure où l’eau va déplacer l’équilibre de la réaction d’estérification et/ou d’acétalisation et/ou d’éthérification en favorisant la réaction inverse, et par conséquent ralentir ces réactions tant que l’eau initialement présente n’aura pas été éliminée.
Ainsi, dans un mode de réalisation avantageux, l’huile de biomasse fournie à l’étape a) est soumise à une distillation sous vide permettant de séparer un distillat et un résidu sous vide, ce dernier présentant une teneur en eau faible, typiquement inférieure à 5 % en masse, avantageusement inférieure à 3 % en masse.
La distillation sous vide est avantageusement réalisée à basse température afin d’éviter la décomposition de l’huile de biomasse. Typiquement, cette distillation sous vide est réalisée à une température de 65 à 75 °C sous une pression de 80 à 90 mbar.
La distillation permet d’éliminer de 80 à 90 % en masse de l’eau initialement présente, ce qui va déplacer l’équilibre de la réaction d’estérification vers la formation de l’ester, l’équilibre de la réaction d’acétalisation vers l’acétal et l’équilibre de la réaction d’éthérification vers la formation d’un éther au cours de l’étape c). Cette étape de distillation peut également permettre d’éliminer une partie des acides à courte chaine les plus volatiles.
Lorsque la teneur en eau de l’huile de biomasse fournie à l’étape a) est relativement faible, par exemple inférieure ou égale à 5 % en masse, l’étape b) peut être omise.
Etape c) d’estérification / acétalisation / éthérification
Une huile de biomasse (ou son résidu sous vide) contient de nombreux composés oxygénés contenant un ou plusieurs groupes hydroxyles (phénols, polyalcools) et/ou un ou plusieurs groupes carbonyles (acides carboxyliques, aldéhydes, cétones), qui rendent l’huile de biomasse corrosive, visqueuse, non miscible avec les autres hydrocarbures et instable.
L’étape c) d’estérification et/ou acétalisation et/ou éthérification de la présente invention permet de transformer ces groupements en esters et/ou acétals et/ou éthers, ce qui a pour effet de réduire la viscosité de l’huile de biomasse (ou de son résidu sous vide), de la rendre miscible avec d’autres hydrocarbures, de réduire son acidité et son instabilité.
La demanderesse a mis au moins un procédé innovant permettant de traiter l’huile de biomasse, ou un résidu sous vide d’huile de biomasse, sans décomposition, par estérification et/ou acétalisation et/ou éthérification, et incorporation d’une quantité maximale d’oléfines dans la matrice.
Au cours de cette étape, l’huile de biomasse fournie par l’étape a), de préférence le résidu sous vide de l’étape b), est ainsi mise en contact avec au moins un alcool et une composition contenant des oléfines en présence d’un catalyseur acide homogène à une température inférieure ou égale à 90 °C, sous une pression de 200 mbar à la pression atmosphérique pendant 30 minutes à 24 heures pour réaliser au moins une des réactions suivantes : une estérification des groupes carboxyles, une acétalisation des groupes carbonyles, une éthérification des groupes hydroxyles. Cette mise en contact est réalisée en éliminant (notamment par extraction) l’eau formée par une ou plusieurs des réactions précitées. Cette élimination peut être réalisée de manière continue ou non dans le temps selon le système d’élimination de l’eau utilisé. Notamment, pour une mise en œuvre industrielle, on préfèrera réaliser une extraction continue de l’eau.
L’alcool utilisé au cours de l’étape c) peut être tout alcool avantageusement miscible avec l’huile de biomasse de l’étape a) ou avec le résidu sous vide de l’étape b). L’invention n’est pas limitée à un alcool particulier, ni par une longueur de chaîne carbonée de l’alcool. Toutefois, on utilisera le plus souvent un alcool en C1-C6 ou en C1-C4, de préférence d’origine biologique, ceci afin de favoriser les éventuelles réactions de transestérification et/ou transéthérification avec des alcools à chaine courte.
La composition contenant des oléfines utilisée au cours de l’étape c) peut avantageusement comprendre (i) au moins 17 % m d’oléfines, optionnellement de 17 à 100 % m d’oléfines, (ii) de 22 % à 83 % m d’aromatiques lorsqu’elle n’est pas constituée entièrement d’oléfines, et optionnellement (iii) le reste étant constitué de paraffines, et optionnellement de naphtènes.
Lorsque le total des constituants (i) et (ii) n’est pas égal à 100 % m, le reste de la composition peut ainsi être constitué (iii) de paraffines, et optionnellement de naphtènes. Avantageusement, chacun des constituants (i) et (ii), voire (iii), de la composition est liquide à la température de mise en œuvre de l’étape c).
Les oléfines peuvent comprendre tout type d’oléfines, avantageusement liquides aux conditions de température et de pression de l’étape c). On pourra par exemple utiliser des oléfines en C4-C14, notamment en C5-C10.
Ainsi, dans un mode de réalisation, la composition est constituée uniquement d’oléfines, notamment liquides aux conditions de température et de pression de l’étape c).
Selon un premier mode de l’invention, l’enceinte étanche 2 est réalisée par empilement et assemblage de plaques d’extrémité et de modules de plaques intercalaires 20 agencés entre les plaques d’extrémité 22, selon un procédé décrit dans la demande de brevet EP3553445.
Un module comprend au moins deux plaques intercalaires, les plaques des différents modules de plaques intermédiaires 20 comprenant des fenêtres ou d’autres structurations, étant empilées de sorte à délimiter des canaux 11, 12, 13 comme détaillé par la suite. Un module peut aussi comprendre une unique plaque usinée sur ses deux faces principales.
La réalisation, l’empilement et l’assemblage des plaques ne sont pas détaillés ici, on pourra se reporter à la demande précitée EP3553445. Néanmoins, les plaques 20 sont préférentiellement en alliage d’aluminium et assemblées par brasure sous vide.
Un mode de réalisation préférentiel consiste à usiner des plaques 20 claddées sur leurs deux faces principales, puis réaliser l’assemblage de ces tôles par brasure eutectique sous vide. A titre de variante, on peut réaliser un usinage sur une seule face principale des plaques claddées.
Dans l’exemple illustré, toutes les plaques 20 présentent les mêmes dimensions extérieures, l’empilement définissant l’enceinte étanche 2 est alors de forme parallélépipédique rectangle avec quatre faces longitudinales parallèles au plan XY ou au plan XZ, ayant chacune une grande surface favorisant les échanges de chaleur avec la source chaude SC et la source froide SF.
L’empilement de plaques 20 avec leurs fenêtres ou leurs structurations 12, 15, 16, délimite intérieurement, dans l’évaporateur Z E , un canal liquide 11, un canal vapeur 13 relié au canal liquide 11 par des canaux de liaison 12.
Plus précisément, le canal vapeur 13 de section transversale rectangulaire constante s’étend le long de l’axe longitudinal X. Le canal vapeur 13 sert à la circulation de la phase vapeur de l’évaporateur Z E au condenseur Z C en passant par la zone adiabatique Z A .
Un canal liquide 11 peut être relié ou non au canal vapeur 13 en fonction de la zone du caloduc. Lorsqu’il est relié au canal vapeur 13, comme dans l’évaporateur Z E , un canal liquide 11 l’est par un canal de liaison 12 de section dans le plan XZ plus faible que celle du canal liquide. Chaque canal liquide 11 est destiné à la circulation du liquide du condenseur Z C à l’évaporateur Z E .
Un canal de liaison 12 forme une rainure réentrante en définissant une zone d’échange entre la vapeur et le liquide. Autrement dit, un canal de liaison 12 définit au moins une interface liquide-vapeur.
B/ configurer des dégagements pour l’évacuation de la vapeur créée, simultanément à A/;
C/ mettre en avant des gradients de porosité sous la forme d’une fractale dans les milieux poreux contenant une phase liquide et servant d’interface liquide vapeur pour générer la force de pompage capillaire dans un dispositif de transfert thermique;
D/ agencer un média poreux à l’évaporateur d’un caloduc pour éloigner la limite d’ébullition.
La littérature brevets divulgue également la mise en œuvre de milieux poreux dans les caloducs.
US2002/0050341A1 propose ainsi un caloduc plat comprenant deux plaques, l’une constituant l’évaporateur et l’autre le condenseur, reliées entre elles par un élément structurel conducteur thermique et un média poreux appliqué sur ceux-ci.
CN210165803U divulgue un caloduc à artère pour téléphone portable, comprenant un média poreux périphérique permettant le retour de la phase liquide à l’évaporateur, qui permet d’éloigner la limite d’ébullition.
US8100170B2 divulgue plusieurs configurations originales d’évaporateur de caloduc en boucle, avec des plaques reliées par un insert et intégrant des milieux poreux, permettant d’agencer des canaux de circulation de liquide dans les plaques. Les canaux sont reliés à une entrée de liquide et une sortie vapeur.
US6330907B1 divulgue un caloduc à section transversale cylindrique pour lequel le flux de chaleur appliqué à l’évaporateur est déconnecté de la phase liquide et appliqué dans une zone où circule le flux évaporé. Le flux de chaleur se transmet à l’interface liquide-vapeur configurée dans un media poreux ou des superpositions de médias poreux, entre la zone d’arrivée liquide et la zone d’évacuation de la phase vapeur, par des piliers de conduction.
EP3628956A1 divulgue une boucle diphasique à pompage capillaire, intégrant des canaux liquides avec des surfaces poreuses périphériques pour assister la migration du flux liquide par effet capillaire. Les surfaces poreuses sont mises en œuvre par superposition de plaques usinées (gravure chimique) et assemblées entre elles par soudage-diffusion.
Ainsi, que cela soit pour le domaine des caloducs plats, à artères, des évaporateurs de boucle diphasique à pompage capillaire, plusieurs agencements géométriques comme selon les documents brevets précités permettent de ne pas appliquer directement le flux thermique à évacuer au niveau des canaux liquides. Ces agencements prennent en compte aussi la transmission possible du flux thermique via un milieu poreux interfaçant la phase liquide et la phase vapeur, avec en outre des moyens d’évacuation de la phase vapeur depuis l’interface liquide vapeur. Cela est surtout décrit pour les évaporateurs de boucle diphasique à pompage capillaire, et suppose nécessairement des connections fluidiques qui lui sont propres, telles que l’entrée liquide et la sortie vapeur.
Par ailleurs, la demanderesse a proposé dans la demande de brevet EP3553444A1 un caloduc à artère, réalisé par empilement de plaques usinées ou mises en forme en aluminium claddées, structurellement différentes, solidarisées entre elles avec étanchéité, qui peuvent être assemblées par différentes techniques de soudure, brasure sous vide ou collage. Un tel assemblage offre un degré de configurations bien plus élevé que celles de l’état de l’art. En particulier, dans ce caloduc à empilement de plaques, des liens thermiques sont réalisés entre les artères liquides et la zone d’application du flux, via le canal vapeur. La réalisation d’un tel caloduc n’est cependant pas pleinement satisfaisante dans la mesure où il est nécessaire d’usiner deux plaques différentes, et où l’ouverture du canal de liaison dépend uniquement de l’épaisseur d’une des plaques et reste soumis à une maîtrise des coulures de brasures lors d’un process d’assemblage par brasage sous vide. Cette maîtrise est très délicate à atteindre afin de ne pas boucher les canaux de liaison. Par ailleurs, dans cette demande de brevet, il n’est pas prévu d’intégration de média poreux au niveau de la zone de transition liquide-vapeur.
Par conséquent, il existe un besoin pour améliorer encore les caloducs à rainures, plus particulièrement les caloducs à rainures réentrantes, et ce afin d’en optimiser le fonctionnement, d’améliorer leurs performances et d’étendre leurs domaines de fonctionnement, plus particulièrement d’augmenter la limite d’ébullition sans que cela se fasse au détriment d’autres caractéristiques, notamment la limite de pompage capillaire.
Pour ce faire, l’invention a tout d’abord pour objet un caloduc à s’étendant le long d’une première direction longitudinale (X), comprenant une enceinte étanche s’étendant entre une première extrémité longitudinale, destinée à être échauffée par une source chaude SC pour former, au sein de l’enceinte, un évaporateur et une deuxième extrémité longitudinale destinée à être refroidie par une source froide SF pour former, au sein de l’enceinte, un condenseur, l’enceinte étanche délimitant une zone adiabatique entre l’évaporateur et le condenseur, l’évaporateur comprenant un canal vapeur, au moins un canal liquide relié au canal vapeur en définissant au moins une interface liquide-vapeur, et une pluralité de montants formant des piliers de conduction thermique qui s’étendent au moins dans le canal vapeur selon une deuxième direction (Y) orthogonale à la première direction (X), depuis une face latérale de l’enceinte à partir de laquelle le flux provenant de la source chaude est appliqué, jusqu’à l’interface liquide-vapeur.
Selon une caractéristique avantageuse, chaque pilier de conduction thermique a au moins une forme rectiligne sur toute la hauteur du canal vapeur, selon la deuxième direction (Y). N.B : En réponse aux commentaires, on mentionne juste ici la forme générale sans mentionner la section transversale (uniforme, croissante ou décroissante).
Selon une variante avantageuse, chaque pilier de conduction thermique comprend une ou plusieurs branches formant une (des) ramification(s) qui s’étende(nt) de manière oblique depuis une portion centrale de la forme rectiligne jusqu’à l’interface liquide-vapeur. Ces ramifications peuvent constituer des piliers raidisseurs. Selon leur dimensionnement et configuration, ils peuvent permettent de s’affranchir de tout raidisseur dans le canal liquide.
Un connecteur 244, 245 en carbone est avantageusement une bande de carbone. Un connecteur 244, 245 en carbone présente de préférence une longueur inférieure à 5 mm et supérieure à 1 mm et une largeur de l’ordre de 2 mm. La longueur d’un connecteur 244, 245 en carbone est de préférence inférieure à 5 mm pour permettre une bonne conductivité du courant, un connecteur en carbone trop long présentant une importante résistance. Dans le cas où l’on aurait besoin d’un connecteur sur une plus longue distance, en particulier supérieure à 5 mm, on préfèrera utiliser un autre matériau meilleur conducteur, préférentiellement le matériau utilisé pour l’électrode principale 22 ou la contre-électrode 23.
De préférence, un connecteur 244, 245 est imprimé sur le film support 21 à partir d’une encre conductrice comprenant du carbone, préférentiellement par sérigraphie. Un connecteur 244, 245 en carbone comprend du carbone mais peut en sus comprendre d’autres matériaux, de préférence des matériaux conducteurs.
L’électrode principale 22 et la contre-électrode 23 peuvent être connectées à un pôle conducteur 241, 242 via des connecteurs 244, 245 comprenant d’autres matériaux conducteurs électriquement. Par exemple, un connecteur 244, 245 peut comprendre un même matériau qu’un matériau compris dans l’électrode principale 22 et/ou de la contre-électrode 23.
Alternativement, l’électrode principale 22 et la contre-électrode 23 peuvent être connectées à un pôle conducteur 241, 242 par contact direct entre une électrode 22, 23 et un pôle conducteur 241, 242.
Selon un mode de réalisation non illustré, le premier connecteur 244 comprend un matériau identique à un matériau compris dans l’électrode 22, 23. De préférence, le premier pôle conducteur 241 et l’électrode 22, 23 à laquelle est connecté le premier pôle conducteur 241 comprennent de l’argent et/ou du chlorure d’argent et le premier connecteur 244 comprend de l’argent et/ou du chlorure d’argent. De préférence également, le dernier connecteur 245 est en carbone.