INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Distributeur Les figures 2A et 2B illustrent un distributeur 2 configuré pour être installé dans le logement 12, entre le corps 1 et les organes rotatifs décrits plus avant dans la description. Le distributeur 2 est constitué d'une paroi latérale 20 de forme générale cylindrique d’axe X-X délimitant un logement interne 22. Le distributeur 2 est ouvert à ses deux extrémités, mais peut être fermé à l’une desdites extrémités, par exemple par une paroi de fond. La paroi latérale 20 présente des nervures axiales 220, 221 orientées parallèlement à l’axe X-X et qui s’étendent dans la longueur du distributeur 2. Ces nervures 220, 221 sont complémentaires de rainures 120, 121 de manière à assurer le positionnement du distributeur 2 dans le logement 12. Le contact entre la surface externe de la paroi 20 et de la paroi interne du logement 12 est préférentiellement un contact serré assurant une étanchéité au fluide.
Selon un mode de réalisation, le distributeur 2 est une pièce monobloc. Il est préférentiellement réalisé dans un matériau souple, par exemple de type caoutchouc ou élastomère, de manière à former étanchéité au fluide entre le corps 1 et les organes rotatifs décrits plus avant dans la description.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE La illustre une installation de production de dihydrogène selon l’invention. Cette figure est une vue schématique représentant par des symboles les différents composants de l’installation, et leurs interconnexions.
L’installation comporte au moins : un électrolyseur principal 1, un dispositif de catalyse 2, et un dispositif 3 de contention d’électrolyte.
Dans le présent exemple, le dispositif de catalyse 2 comporte une première cellule électrochimique de catalyse C1 et une deuxième cellule électrochimique de catalyse C2. Ces cellules C1, C2 ont pour rôle de capter (de fixer sous forme solide), ou de relâcher (sous forme de solution ionique) un agent catalyseur comme exposé plus loin.
Le dispositif 3 de contention d’électrolyte comporte ici deux réservoirs R1, R2 adaptés à contenir un électrolyte liquide.
L’installation comporte de plus un réseau de conduits 4 adapté à raccorder fluidiquement tous les composants de l’installation pour mettre en commun leurs contenus en fonction des étapes du procédé et pour faire circuler l’électrolyte liquide. Le réseau de conduits 4 et les différentes enceintes qu’il raccorde forment un circuit fluidique dans lequel l’électrolyte liquide peut circuler et interagir avec les différents composants.
L’installation comporte de plus des moyens d’alimentation 16 en eau distillée, adaptés à injecter de l’eau distillée dans le circuit fluidique entre deux étapes du procédé.
L’installation comporte de plus des moyens de récupération des gaz (notamment le dihydrogène) produits dans le circuit fluidique durant le procédé. Dans le présent exemple, ce moyen est un séparateur/dégazeur 5. Le séparateur/dégazeur 5 est un dispositif permettant au moins l’une des deux fonctions suivantes : – séparer un gaz de l’électrolyte liquide lorsqu’un flux diphasique circule dans les conduits 4 ; – dégazer l’électrolyte liquide circulant dans les conduits 4, en extrayant les gaz dissous dans cet électrolyte liquide.
Le séparateur/dégazeur 5 peut être constitué par toute technologie de séparation connue active ou passive (tamisage, centrifugation, ou autre). Cependant, le séparateur/dégazeur 5 est de plus prévu pour extraire alternativement deux gaz différents. Le séparateur/dégazeur 5 est prévu pour alimenter alternativement une ligne 6 de conditionnement de dioxygène ou une ligne 7 de conditionnement de dihydrogène (cette alimentation alternative étant schématisée par une vanne trois voies 8). En fonction des étapes du procédé : du dioxygène est produit dans le circuit fluidique, et le séparateur/dégazeur 5 le sépare de l’électrolyte liquide et le dirige vers la ligne 6 ; ou du dihydrogène est produit dans le circuit fluidique, et le séparateur/dégazeur 5 le sépare de l’électrolyte liquide et le dirige vers la ligne 7.
Le réseau de conduits 4 comporte de plus un ensemble de vannes 9 permettant de connecter ou déconnecter du circuit fluidique chacun des composants de l’installation. L’installation permet ainsi une circulation sélective de l’électrolyte liquide dans les composants choisis en fonction des étapes du procédé.
La mise en circulation de l’électrolyte liquide dans le circuit fluidique est réalisée par tout moyen connu et adapté à cette fonction, par exemple des pompes (non représentées). En variante, la circulation de l’électrolyte liquide peut se faire sans moyens mécaniques, par gazosiphon grâce aux gaz produits dans le circuit fluidique.
L’électrolyseur principal 1 est un électrolyseur adapté à l’électrolyse d’un sel métallique en milieu acide, c’est-à-dire à l’électrolyse d’une solution ionique contenant un élément chimique qui sera déposé sous forme de métal à l’issue de l’opération. Le montage de l’électrolyseur peut être unipolaire, bipolaire sous forme de « stacks », sous forme de cellules électriquement en série, ou sous forme de modules de stockage associés à des têtes anodiques mobiles. Les densités de courant dans cet exemple sont de l’ordre 500 à 5 000 A/m².
Le séparateur/dégazeur 5 peut de plus comporter une enceinte de contrôle de volume du circuit fluidique. En effet, le contenu du circuit fluidique est amené à varier fortement par la production de gaz dans l’électrolyte liquide, conduisant selon les étapes du procédé à des formations biphasiques ou d’émulsion, ou à des dissolutions de gaz dans l’électrolyte liquide. Le séparateur/dégazeur 5 permet, grâce à cette enceinte de contrôle, de permettre ces variations dans le contenu du circuit fluidique, sans dommage pour l’installation.
Parmi le grand nombre d’électrolyseurs possibles, la et la illustrent deux exemples différents d’électrolyseur pouvant constituer l’électrolyseur principal 1.
La illustre un électrolyseur classique à plaques, vu en coupe. Il comporte une cuve 14, un élément anodique 10 constitué ici d’une série de plaques parallèles et un élément cathodique 11 constitué ici d’une autre série de plaques parallèles en alternance. Des barres 12 de raccordement assurent la connexion de l’élément anodique 10 et de l’élément cathodique 11 aux deux bornes d’un générateur électrique. Les plaques constituant les éléments anodique 10 et cathodique 11 sont plongées dans un électrolyte liquide 13. La cuve 14 fait partie du circuit fluidique, et l’électrolyte liquide peut circuler à travers cette cuve 14 et dans le reste du circuit, en fonction de la configuration des vannes 9.
La illustre un autre exemple d’électrolyseur classique adapté au présent usage, il s’agit d’un électrolyseur cylindrique vu en coupe. L’élément anodique 10 est ici constitué d’un tube métallique central et l’élément cathodique 11 est constitué d’un cylindre métallique coaxial entourant le tube anodique. L’électrolyte liquide 13 baigne ces deux éléments. La cuve 14 qui fait partie du circuit fluidique lorsque l’électrolyseur y est connecté.
Exemples 1 à 3: Dans les exemples 1 à 3 selon l’invention qui suivent, le substrat verrier est recouvert successivement, selon les techniques actuelles de déposition par pulvérisation cathodique assistée par magnétron, d’un empilement comprenant successivement une couche de nitrure de niobium entourée par des couches de nitrure silicium d’indice de réfraction de 2,0, puis des couches d’oxyde de titane, d’indice de réfraction de l’ordre de 2,4 et d’oxyde de silicium, d’indice de réfraction de l’ordre de 1,45. Le nitrure de niobium est sensiblement stœchiométrique, sur la base d’une formulation Nb 1 N 1 .
Un premier empilement selon l’exemple 1 est constitué par la succession des couches suivantes :
Verre/Si 3 N 4 (10 nm) / NbN (7nm) / Si 3 N 4 (11 nm) /TiO 2 (21nm) /SiO 2 (8 nm)
L’épaisseur optique cumulée de l’ensemble des deux couches de Si 3 N 4 et de TiO 2 est égale à 72 nm (11×2+21×2,4).
Un second empilement selon l’exemple 2 est constitué par la succession des couches suivantes :
Verre/Si 3 N 4 (10 nm) / NbN (7 nm) / Si 3 N 4 (10 nm) /TiO 2 (25nm) /SiO 2 (10 nm)
L’épaisseur optique cumulée de l’ensemble des deux couches de Si 3 N 4 et de TiO 2 est égale à 80 nm.
Un troisième empilement selon l’exemple 3 est constitué par la succession des couches suivantes :
Verre/Si 3 N 4 (10 nm) /NbN (9 nm) / Si 3 N 4 (9 nm) /TiO 2 (21nm) /SiO 2 (8 nm)
L’épaisseur optique cumulée de l’ensemble des deux couches de Si 3 N 4 et de TiO 2 est égale à 68 nm.
Exemple 4 : Dans cet exemple, le substrat verrier est recouvert successivement, selon les techniques actuelles de déposition par pulvérisation cathodique assistée par magnétron décrites précédemment, d’un empilement comprenant successivement une couche de nitrure silicium d’indice de réfraction de 2,0, une couche de nitrure de niobium, d’une couche de nitrure de silicium et de zirconium obtenue à partir de la cible métallique SiZr précédemment décrite et d’indice de réfraction de l’ordre de 2,3 et d’une couche d’oxyde de silicium, d’indice de réfraction de l’ordre de 1,45. Le nitrure de niobium est sensiblement stœchiométrique, sur la base d’une formulation Nb 1 N 1 .
Le quatrième empilement selon l’invention est donc constitué par la succession des couches suivantes:
Verre/Si 3 N 4 (10 nm) /NbN (7 nm) / SiZrN (30 nm) / SiO 2 (8 nm)
L’épaisseur optique de la couche de SiZrN est égale à 69 nm (30×2,3).
Les valeurs de transmission lumineuse T L et des réflexions lumineuses externes et internes R ext et R int , sont mesurées dans la gamme 380 nm à 780 nm selon les méthodes décrites dans la norme NF EN 410 (2011). Le facteur solaire est mesuré selon cette même norme, entre 300 et 2500 nm.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de liaison est configuré de sorte que, considéré isolément du premier élément de support et du deuxième élément de support dans un état libre de se contracter, une distance rectiligne d entre la première extrémité et la deuxième extrémité varie de moins de 5 % lors d’une variation de température Δt entre une température de 20 °C et une température comprise entre -120°C et -253°C.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de liaison comprend : - une connexion mécanique comprenant une première extrémité liée au premier élément de support et une deuxième extrémité liée au deuxième élément de support; et - un compensateur de contraction qui coopère avec la connexion mécanique d’une manière telle qu’une contraction thermique dudit compensateur de contraction a pour effet de compenser des contraintes tendant à rapprocher la première extrémité et la deuxième extrémité de la connexion mécanique lors d’une contraction thermique de ladite connexion mécanique.
Selon un mode de réalisation, la connexion mécanique comporte une lame de connexion qui est courbée et qui présente une face concave et le compensateur de contraction comporte une lame de compensation qui est fixée contre la face concave de la lame de connexion de manière à former avec la lame de connexion un bilame, la lame de compensation présentant un coefficient de dilatation thermique qui est plus faible qu’un coefficient de dilatation thermique de la lame de connexion.
Ainsi, le bilame se déforme avec les variations de température : il se redresse lorsque sa température diminue et s’incurve lorsque sa température augmente, ce qui permet de compenser au moins partiellement la variation de longueur du bilame lors de sa contraction et sa dilatation.
Selon un mode de réalisation, le bilame est agencé de sorte que, considéré isolément du reste de la barrière thermiquement isolante, la distance rectiligne entre la première extrémité et la deuxième extrémité de la connexion mécanique varie de moins de 5 % lors d’une variation de température Δt entre une température de 20 °C et une température à laquelle ledit bilame est destiné à être soumis lorsque la cuve est chargée avec du gaz liquéfié.
Selon un mode de réalisation, la température à laquelle est destiné à être soumis le bilame lorsque la cuve est chargée avec du gaz liquéfié est supérieure de 10 à 40 °C à la température de stockage du gaz liquéfié à pression atmosphérique, à savoir -162°C pour le gaz naturel liquéfié et -253°C pour l’hydrogène liquide. A noter qu’un tel système pourrait parfaitement être mis en œuvre à ladite température du liquide ou au-delà de 40°C plus chaud.
Selon un mode de réalisation, le bilame présente un rayon de courbure dans un plan orthogonal à la direction d’épaisseur de la paroi.
Selon un mode de réalisation, la première extrémité et la deuxième extrémité de la connexion mécanique sont respectivement montées articulées sur le premier élément de support et le deuxième élément de support au moyen d’une liaison pivot présentant un degré de liberté en rotation autour d’un axe parallèle à la direction d’épaisseur de la paroi.
Selon un mode de réalisation, la première extrémité et la deuxième extrémité de la connexion mécanique sont respectivement fixées, notamment par soudage ou par boulonnage, sur une languette de fixation faisant saillie radialement depuis le premier élément de support et le deuxième élément de support.
Selon un mode de réalisation, le bilame présente deux extrémités et une partie centrale, les extrémités du bilame présentant un rayon de courbure supérieur à celui de la partie centrale. Ceci permet notamment de limiter, voire de supprimer l’effet de rotation desdites extrémités sous l’effet d’une variation de la température ; ce qui permet de limiter ou supprimer les contraintes dans les zones de fixation des extrémités des bilames, notamment lorsqu’elles ne sont pas montées articulées au moyen d’une liaison pivot.
Selon un autre mode de réalisation, la connexion mécanique comporte successivement, de la première extrémité vers la seconde extrémité, au moins un premier tronçon de connexion et un deuxième tronçon de connexion qui sont liés l’un à l’autre par le compensateur de contraction, le premier tronçon de connexion étant fixé au compensateur de contraction dans une première zone de fixation et le deuxième tronçon de connexion étant fixé au compensateur de contraction dans une deuxième zone de fixation, la première zone de fixation étant positionnée le long du dispositif de liaison entre la deuxième zone de fixation et une extrémité du deuxième tronçon de connexion destinée à être fixée au deuxième élément de support.
Ainsi, la contraction du compensateur de traction a pour effet de générer sur les deux tronçons de connexion des efforts de traction qui s’opposent à la contraction desdits tronçons de connexion, ce qui permet de compenser au moins partiellement les contraintes thermiques tendant à rapprocher les extrémités du dispositif de liaison.
Selon un mode de réalisation : - le premier tronçon de connexion présente une longueur L1, mesurée à 20°C, entre la première extrémité et la première zone de fixation et est réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique α 1 à 20 °C, - le deuxième tronçon de connexion présente une longueur L2, mesurée à 20°C, entre la deuxième extrémité et la première zone de fixation et est réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique α 2 à 20 °C, - le compensateur de contraction présente une longueur L3 mesurée à 20°C, entre la première zone de fixation et la deuxième zone de fixation et est réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique α 3 à 20 °C ; L1, L2, L3, α 1 , α 2 et α 3 satisfaisant à l’inéquation suivante : L1 * α 1 + L2 * α 2 – L3 * α 3 < 0.05 * (L1+L2 – 2*L3).
Selon une variante de réalisation, le premier tronçon de connexion, le deuxième tronçon de connexion et le compensateur de contraction présentent chacun une forme de lame plane.
Selon une autre variante de réalisation, le premier tronçon de connexion, le deuxième tronçon de connexion et le compensateur de contraction présentent chacun une forme tubulaire.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de liaison est réalisé dans un matériau composite comportant une résine et des fibres de carbone et présentant un coefficient de dilatation thermique inférieure à 3 x 10 -6 ° K -1 .
Par ailleurs, la barrière thermiquement isolante primaire 14 présente une phase gazeuse qui est en dépression, c’est-à-dire présente une pression absolue inférieure à la pression atmosphérique, afin de conférer à la barrière thermiquement isolante primaire 14 les propriétés thermiquement isolantes requises. La phase gazeuse de la barrière thermiquement isolante primaire 14 est, avantageusement, placée à une pression absolue inférieure à 1 Pa, avantageusement inférieure à 10 -1 Pa, de préférence inférieure à 10 –2 Pa, et par exemple de l’ordre de 10 -3 Pa. Pour ce faire, la barrière thermiquement isolante primaire 14 est avantageusement reliée à une pompe à vide.
Par ailleurs, les éléments porteurs 30 sont reliés les uns aux autres par des dispositifs de liaison 47. Les dispositifs de liaison 47 permettent ainsi de répartir entre les éléments porteurs 30 les efforts exercés sur la membrane d’étanchéité primaire 15. Ceci limite également les risques qu’un élément porteur 30 ne déverse et permet, en outre, de continuer à assurer un support satisfaisant de la membrane d’étanchéité primaire 15 même lorsqu’un des éléments porteurs 30 est endommagé.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessous, les dispositifs de liaison 47 s’étendent dans un plan orthogonal à la direction d’épaisseur de la paroi. Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 3 à 13, les dispositifs de liaison 47 comportent une connexion mécanique qui relie deux éléments porteurs 30 l’un à l’autre et un compensateur de contraction visant à compenser au moins en partie les contraintes tendant à rapprocher les extrémités de la connexion mécanique lorsque celle-ci se contracte, lors de la mise en froid de la cuve.
Selon un mode de réalisation avantageux, les dispositifs de liaison 47 sont fixés à l’embase interne 37 des deux éléments porteurs 30 adjacents. Ainsi, le portage de la membrane d’étanchéité primaire 15 peut continuer à être assuré même lorsqu’un des piliers 38 déverse ou se rompt. A ce titre, l’agencement des dispositifs de liaison 47, décrit ci-dessus, c’est-à-dire avec un compensateur de contraction, est particulièrement avantageux en ce qu’il permet aux dispositifs de liaison 47 d’être positionnés au plus près de la membrane d’étanchéité primaire15, c’est-à-dire dans la zone la plus froide de la barrière thermiquement isolante primaire 14, sans pour autant engendrer des contraintes trop importantes, voire sans engendrer de contraintes du tout sur les éléments porteurs 30 lors de la mise en froid de la cuve
Dans le premier mode de réalisation représenté sur les figures, le dispositif de liaison 47 est un bilame 48, c’est-à-dire comporte deux lames 49, 50 soudées l’une à l’autre et constituées de matériaux ayant des coefficients de dilatation thermique différents. Le bilame 48 est courbé avec un rayon de courbure orientée dans un plan orthogonal à la direction d’épaisseur de la paroi. La lame qui est réalisée dans le matériau ayant le coefficient de dilatation thermique le plus élevé est désignée, par convention, lame de connexion et référencée 49 sur les figures. La lame qui est réalisée dans le matériau ayant le coefficient de dilatation thermique le plus faible est désignée, par convention, lame de compensation et référencée 50 sur les figures. La lame de compensation 50 est fixée contre la face concave de la lame de connexion 49. En d’autres termes, le rayon de courbure de la lame de connexion 49 est légèrement supérieur à celui de la lame de compensation 50.
Comme représenté sur la , les coefficients de dilatation thermique de la lame de connexion 49 et de la lame de compensation 50 étant différents, le bilame 48 se déforme avec les variations de température. Ainsi, la portion haute de la représente la forme du bilame 48 à température normale (20°C), c’est-à-dire avant que la cuve ne soit mise en froid, tandis que la portion basse représente la forme du bilame 48 lorsque la cuve a été chargée avec du gaz liquéfié. Les caractéristiques du bilame 48 sont telles que la forme du bilame 48 se redresse lorsque sa température diminue, afin de compenser la rétraction du bilame 48, et au contraire s’incurve lorsque sa température augmente, afin de compenser la dilatation du bilame 48.
De manière avantageuse, les caractéristiques du bilame 48 sont choisies de sorte que, considéré isolément des autres éléments de la barrière thermiquement isolante primaire 14, dans un état libre de se déformer, c’est-à-dire considéré isolément, avant que ses extrémités ne soient fixées aux éléments porteurs 30, la distance rectiligne d entre ses deux extrémités varie de moins de 5 % lors d’une variation de température Δt entre la température ambiante et la température à laquelle il est soumis lorsque la cuve est chargée avec du gaz liquéfié.
Pour ce faire, l’homme du métier sur la base de ses connaissances générale est en mesure de déterminer les matériaux ainsi que les épaisseurs e1, e2 de la lame de connexion 49 et de la lame de compensation 50 ainsi que le rayon de courbure du bilame 48 en fonction de la variation de température Δt afin que la variation de la distance rectiligne d soit maintenue inférieure à 5 %.
Selon un exemple de réalisation, le bilame 48 présente les caractéristiques suivantes : - la lame de connexion 49 présente une épaisseur e1 de 2 mm et est réalisée dans un inox 316 qui présente un coefficient de dilatation thermique d’environ 17 x 10 -6 ° K -1 à 20 °C ; - la lame de compensation 50 présente une épaisseur de 0,8 mm et est réalisée dans un acier haut manganèse qui présente un coefficient de dilatation thermique d’environ 17 x 10 -6 ° K -1 à 20 °C ; - le rayon de courbure de la fibre neutre du bilame 48 est à 20°C de 600 m ; et - la distance rectiligne d entre les deux extrémités est de 280 mm.
Bien évidemment, un tel bilame 48 ne constitue qu’un exemple de réalisation et l’homme du métier pourra envisager tout autre bilame présentant des caractéristiques différentes.
Dans le mode de réalisation représenté, chaque extrémité du bilame 48 est fixée par soudage sur une languette de fixation 51 faisant saillie, depuis l’embase interne 37, radialement par rapport à l’axe de l’élément porteur 30. De manière alternative, les extrémités des bilames 48 peuvent également être fixées par boulonnage sur les languettes de fixation 51.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, chaque extrémité du bilame 48 est montée articulée sur l’un des éléments porteurs 30, par exemple sur une languette de fixation 51 telle que décrite ci-dessus, au moyen d’une liaison pivot présentant un degré de liberté en rotation autour d’un axe parallèle à la direction d’épaisseur de la paroi. Ceci évite de générer des contraintes dans les zones de fixation des extrémités du bilame 48 aux éléments porteurs 30 compte-tenu de la rotation desdites extrémités quand la forme du bilame 48 se redresse ou s’incurve en raison d’une variation de température.
Dans la configuration partiellement illustrée sur la , chaque élément porteur 30 est lié par un dispositif de liaison 47, tel que décrit ci-dessus, aux quatre éléments porteurs 30 adjacents : deux des quatre éléments porteurs 30 étant alignés selon une première direction avec ledit élément porteur 30 et les deux autres éléments porteurs 30 étant alignés selon une deuxième direction perpendiculaire à la première.
On observe également que la concavité des quatre bilames 48 qui sont fixés au même élément porteur 30 présentent la même orientation, autour de l’axe central de l’élément porteur 30. En d’autres termes, les bilames 48 sont symétriques deux à deux par rapport à l’axe central de l’élément porteur 30. Ainsi, les languettes de fixation 51 peuvent être équitablement réparties autour de l’axe de l’élément porteur 30.
Les ondulations 24 des tôles métalliques ondulées 25 sont logées dans les rainures 22 ménagées dans la face interne des panneaux isolants 16 et dans les interstices 21 ménagés entre les panneaux isolants 16 adjacents.