INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Plusieurs types de supports sont appropriés pour immobiliser les enzymes. On citera en particulier les polymères, notamment sous la forme d’un hydrogel ou de fibres, tels que le polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polypropylène (PP), le polyacrylonitrile (PAN), le silicone et ses dérivés, la cellulose et ses dérivés, tel que l’acétate de cellulose, ainsi que les composés inorganiques comme l’oxyde d’aluminium (Al 2 O 3 ) ou le verre ou encore des nanotubes de carbone.
Dans un mode de réalisation particulier, les enzymes sont immobilisées sous la forme d’un précipité d’enzymes sur un support de type fibres, et plus précisément sur des nanofibres.
Les nanofibres peuvent être d’origine naturelle comme des nanofibres à base de collagène, de cellulose, de kératine ou de gélatine, ou d’origine artificielle comme des nanofibres à base d’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA), de poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) ou de poly(éthylène co-vinylacétate).
Dans un autre mode de réalisation, le support sur lequel sont immobilisées les enzymes est un support inorganique, de préférence du verre. Le support peut se présenter sous diverses formes géométriques : carré, rectangule, cercle, triangle, polygone ou encore hélice hélicoïdales. Le support est possiblement une plaque rectangulaire en verre.
Dans le cas d’un support en verre, comme une plaque de verre, les enzymes peuvent être immobilisées par des liaisons disulfure, notamment via des molécules de cystéine à l’aide d’un processus de silanisation. Du triméthoxysilane est alors déposé sur la surface du verre et des nanoparticules d'argent coiffées de cystéine sont ajoutées pour former une couche de cystéine capable de se lie aux enzymes. Le module de conversion enzymatique peut alors comprendre une ou plusieurs plaques, en particulier en verre, sur lesquelles sont immobilisées les enzymes. Les plaques sont préférentiellement agencées parallèlement les unes aux autres et placées à l’intérieur de l’enceinte.
L’enceinte peut comprendre un ou plusieurs supports comprenant lesdites enzymes immobilisées. En référence à la [Fig. 3B], les plaques en verre peuvent notamment être agencées de manière parallèle les unes autres au sein de l’enceinte du module de conversion.
Dispositif d’alimentation en CO 2
Le dispositif d’alimentation en CO 2 permet l’apport de CO 2 dans le milieu de culture.
Le dispositif d’alimentation en CO 2 peut être disposé dans le réacteur, ou en dehors du réacteur sur le circuit de circulation du milieu de culture, en amont ou en aval du module de conversion dans le sens de circulation.
Selon un mode préféré, le dispositif d’alimentation en CO 2 est disposé entre le réacteur et le module de conversion enzymatique, en amont du module de conversion dans le sens de circulation du milieu de culture ( ).
De nombreux dispositifs d’alimentation en CO 2 existent notamment les membranes, les bulleurs à membrane ou colonnes à bulles, les bulleurs en céramique, ou encore les pierres de diffuseurs de bulles.
Le connecteur à plusieurs canaux 13d a une extrémité supérieure 13d1 et une extrémité inférieure 13d2. L’extrémité supérieure 13d1 est couplée à la jupe imperméable à l’eau 13c et en communication fluidique avec la chambre inférieure 204. Le connecteur à plusieurs canaux 13d et la jupe imperméable à l’eau 13c peuvent être formés de manière solidaire ou formés sous forme d’éléments séparés tant qu’ils présentent une étanchéité à l’eau considérable après avoir été assemblés. De plus, le corps 13 peut en outre comprendre une valve de purge 13f, qui est agencée au niveau de l’extrémité inférieure 13d2 du connecteur à plusieurs canaux 13d. Etant donné que le volume interne du connecteur à plusieurs canaux 13d est assez petit, la pression générée, lorsque l’utilisateur expire fort par la bouche, est suffisante pour permettre à l’eau accumulée dans le corps de masque 13 d’être déchargée plus facilement par la valve de purge 13f.
Le corps 13 comprend en outre un passage d’admission et un passage d’évacuation. Le passage d’admission est formé entre la partie d’extrémité inférieure 11b du tube de respiration 11 et la chambre inférieure 204 et est de préférence fourni avec deux valves d’admission à une voie 13e qui sont fournies symétriquement sur la séparation 13c1 pour permettre à l’air inspiré de passer, de manière unidirectionnelle, par le passage d’admission et d’entrer dans la chambre inférieure 204. Dans cet aspect, le passage d’admission est défini par la chambre supérieure 202 et les valves d’admission à une voie 13e. Lorsque l’utilisateur inspire par le nez, l’air frais entre dans la chambre supérieure 202 par le conduit d’admission 112 du tube de respiration 11, entre ensuite dans la chambre inférieure 204 par les valves d’admission à une voie 13e, et est amené au nez de l’utilisateur pour l’inspiration. La trajectoire d’admission peut être identifiée par le flux d’air représenté sur la ligne pleine de la . Il faut noter que les valves d’admission à une voie 13e sont prévues pour permettre à la manœuvre de l’admission et de l’évacuation d’être plus complète de sorte que l’air souillé expiré par l’utilisateur ne s’écoulera pas de la chambre inférieure 204 à la chambre supérieure 202, garantissant ainsi que le verre 13b positionné par rapport à la chambre supérieure 202 ne s’embue pas. Cependant, les valves d’admission à une voie 13e sont facultatives.
D’autre part, le passage d’évacuation comprend principalement les deux conduits d’évacuation 13g et les deux tunnels d’évacuation 132 qui sont agencés entre les deux conduits d’évacuation 114 et les deux tubes d’évacuation 13g, respectivement. Les deux tubes d’évacuation 13g sont agencés de manière symétrique sur les côtés gauche et droit du corps 13. Une partie supérieure 13gt du tube d’évacuation 13g de chaque côté communique avec le tunnel d’évacuation 132 sur leur côté respectif. Une partie inférieure 13gb du tube d’évacuation 13g de chaque côté est couplée à un côté externe du connecteur à plusieurs canaux 13d et communique avec le connecteur à plusieurs canaux 13d. Chaque tunnel d’évacuation 132 s’étendant le long de la périphérie du corps 13 peut être conjointement défini par la jupe imperméable à l’eau 13c et une surface interne du verre 13b. De cette manière, l’air souillé expiré par l’utilisateur peut passer, de manière unidirectionnelle, vers le haut par le connecteur à plusieurs canaux 13d le long d’une périphérie du corps 13, peut circuler spécifiquement successivement à travers le tube d’évacuation 13g et le tunnel d’évacuation 132 et est déchargé à l’extérieur par le conduit d’évacuation 114. La trajectoire d’évacuation peut être identifiée par le flux d’air représenté sur la ligne en pointillés de la .
De manière similaire, en fonction des différentes mises en œuvre, le passage d’évacuation ne peut également comprendre qu’un seul tube d’évacuation et un seul tunnel d’évacuation ; c'est-à-dire que le nombre et l’agencement des tubes d’évacuation et des tunnels d’évacuation ne sont pas limités à l’aspect représenté sur les figures 1A à 1D.
Le connecteur à plusieurs canaux 13d a une partie de raccordement de nez 13dn, une partie de raccordement de bouche 13dm et une partie de purge 13dw qui sont en communication fluidique entre eux. La partie de raccordement de nez 13dn est en communication fluidique avec la chambre inférieure 204. La partie de raccordement de nez 13dn peut présenter une flexibilité, lui permettant d’être pliée ou déformée, rendant le masque respirant 1 plus adaptable aux différentes formes de visage lorsqu’il est porté par les utilisateurs. De plus, le corps 13 peut en outre comprendre une valve à une voie nez-bouche 13i agencée dans une région dans laquelle la partie de raccordement de nez 13dn est en communication fluidique avec la chambre inférieure 204 (par exemple, elle peut être agencée dans la région au-dessus de la partie de raccordement de nez 13dn), permettant ainsi uniquement au fluide de s’écouler, de manière unidirectionnelle, à partir de la chambre inférieure 204 pour entrer dans la partie de raccordement de nez 13dn par la valve à une voie nez-bouche 13i afin d’empêcher l’air souillé expiré de revenir dans la chambre inférieure 204. La valve à une voie nez-bouche 13i n’est pas limitée au fait d’être agencée au-dessus de la partie de raccordement de nez 13dn et les positions dans lesquelles la valve à une voie nez-bouche 13i est agencée pour empêcher le fluide dans la partie de raccordement de nez 13dn de revenir dans la chambre inférieure 204, sont toutes envisageables. De manière similaire, l’agencement de la valve à une voie nez-bouche 13i est facultatif.
En outre, la partie de raccordement de bouche 13dm est pourvue d’un embout buccal 13dp pour que la bouche de l’utilisateur le contienne. Lors de la plongée, l’embout buccal 13dp peut être tenu par la bouche de l’utilisateur, améliorant ainsi la stabilité du port du masque respirant et permettant à l’utilisateur d’inspirer et d’expirer par la bouche ainsi que par le nez en plus. Par exemple, lorsque l’utilisateur inspire par la bouche, l’air frais passera par la valve à une voie nez-bouche 13i à partir de la chambre inférieure 204, entrera dans le connecteur à plusieurs canaux 13d et ensuite passera par la partie de raccordement de bouche 13dm pour être amené à la bouche de l’utilisateur par l’embout buccal 13dp.
De plus, le corps 13 peut en outre comprendre une valve d’évacuation à une voie inférieure 13h qui est agencée dans une région dans laquelle chaque tube d’évacuation 13g est couplé au connecteur à plusieurs canaux 13d pour empêcher l’air souillé se trouvant dans le passage d’évacuation de revenir dans le connecteur à plusieurs canaux 13d pour polluer l’air frais inspiré dans le cycle respiratoire suivant. Dans cet aspect, le passage d’évacuation est défini par les valves d’évacuation à une voie inférieure 13h, les tubes d’évacuation 13g et les tunnels d’évacuation 132. La valve d’évacuation à une voie inférieure 13h est de préférence agencée dans la région où le tube d’évacuation 13g et le connecteur à plusieurs canaux 13d sont couplés, mais n'y est pas limitée, et les positions dans lesquelles la valve d’évacuation à une voie inférieure 13h est agencée pour empêcher l’air souillé dans le passage d’évacuation de revenir dans le connecteur à plusieurs canaux 13d sont toutes envisageables. De manière similaire, l’agencement de la valve d’évacuation à une voie inférieure 13h est de toute façon facultatif.
La partie de purge 13dw est pourvue d’une valve de purge 13f pour purger l’eau accumulée à l’intérieur du corps 13. Etant donné que le volume interne du connecteur à plusieurs canaux 13d est limité et est isolé de la chambre inférieure 204 recouvrant le nez, un tel agencement peut augmenter la pression, lorsque les utilisateurs expirent fort par la bouche, pour purger facilement l’eau accumulée.
En outre, lorsque l’utilisateur expire par le nez, une partie de l’air souillé passera dans un premier temps par la valve à une voie nez-bouche 13i, entrera dans le connecteur à plusieurs canaux 13d, passera par les valves d’évacuation à une voie inférieures 13h pour entrer dans les tubes d’évacuation 13g, circulera vers le haut par les tunnels d’évacuation 132 pour entrer dans les conduits d’évacuation 114 du tube de respiration 11 et sera ensuite déchargée à l’extérieur. En outre, une partie de l’air souillé peut descendre par la valve de purge 13f de la partie de purge 13dw et est déchargée vers l’extérieur conjointement à l’eau accumulée à l’intérieur du connecteur à plusieurs canaux 13d.
De manière similaire, lorsque l’utilisateur expire par la bouche, une partie de l’air souillé entrera dans le connecteur à plusieurs canaux 13d, passera par les valves d’évacuation à une voie inférieure 13h pour entrer dans les tubes d’évacuation 13g, circulera vers le haut par les tunnels d’évacuation 132 pour entrer dans les conduits d’évacuation 114 du tube de respiration 11 et sera ensuite déchargée à l’extérieur. De même, une partie de l’air souillé descend par la valve de purge 13f de la partie de purge 13dw, et est déchargée vers l’extérieur conjointement avec l’eau accumulée à l’intérieur du connecteur à plusieurs canaux 13d.
Dans des modes de réalisation alternatifs, le connecteur à plusieurs canaux 13d peut ne pas avoir de partie de raccordement de bouche 13dm. C'est-à-dire que le connecteur à plusieurs canaux 13d devient un connecteur à deux voies pour que la chambre inférieure 204 et les tubes d’évacuation 13g communiquent entre eux pour permettre à l’air souillé expiré par le nez de l’utilisateur de passer par les tubes d’évacuation 13g et le tunnel d’évacuation 132, et ensuite être déchargé à l’extérieur par le conduit d’évacuation 114 du tube de respiration 11. Lorsque l’utilisateur expire fort par le nez, dans une certaine mesure, l’air souillé peut être déchargé par la valve de purge 13f de la partie de purge 13dw conjointement avec la purge d’eau. Dans une variante, il est également envisageable que la partie de purge 13dw puisse être bifurquée dans deux canaux. En résumé, le nombre de canaux des connecteurs à plusieurs canaux 13d ne doit pas être limité. Il peut conçu et ajusté selon différents besoins, comme la légèreté, le coût de fabrication, l’ajout ou la réduction de fonctions, etc.
Le second mode de réalisation de la présente invention est représenté sur les figures 2A à 2D. La est une vue schématique d’un masque respirant 3 de la présente invention. La est une vue arrière en éclaté du masque respirant 3. Le masque respirant 3 comprend principalement un tube de respiration 31 et un corps 33. De plus, la illustre une vue arrière du masque respirant 3 et la illustre une vue de face du masque respirant 3, toutes deux représentant des sections transversales du tube de respiration 31.
Le tube de respiration 31 a une partie d’extrémité supérieure 31a et une partie d’extrémité inférieure 31b opposée à la partie d’extrémité supérieure 31a. Dans ce mode de réalisation, le tube de respiration 31 doit simplement être formé avec un seul conduit d’admission 112 à l’intérieur. La partie d’extrémité supérieure 31a a une entrée d’air 302 pour que l’air frais inspiré par un utilisateur entre par cette dernière et s’écoule le long du conduit d’admission 312 jusqu’à la partie d’extrémité inférieure 31b.
Le corps 33 est raccordé avec la partie d’extrémité inférieure 31b du tube de respiration 31 de sorte que l’intérieur du corps 33 est en communication fluidique avec le tube de respiration 31. Le corps 33 comprend principalement un cadre principal 33a, un verre 33b, une jupe imperméable à l’eau 33c et un connecteur à plusieurs canaux 33d. Le verre 33b est encastré dans le cadre principal 33a. Le verre 33b n’est pas limité à un seul verre raccordé à gauche et à droite. Deux verres indépendants à gauche et à droite sont également envisageables.
La jupe imperméable à l’eau 33c a une partie avant 33cf qui est encastrée avec le cadre principal 33a et le verre 33b, et une partie arrière 33cr qui est configurée pour s’adapter convenablement au visage de l’utilisateur. La jupe imperméable à l’eau 33c a une séparation 33c1. La séparation 33c1 est prévue pour diviser l’intérieur du corps 33 dans une chambre supérieure 402 et une chambre inférieure 404. Lorsque l’utilisateur porte le masque respirant 3 par le biais d’un dispositif de fixation (par exemple, une sangle de tête élastique, non représentée), la séparation 33c1 s’appuie au-dessus du nez de l’utilisateur et les yeux et le nez de l’utilisateur sont convenablement logés respectivement dans la chambre supérieure 402 et la chambre inférieure 404. En pratique, la région de la jupe imperméable à l’eau 33c recouvrant le nez peut être réalisée avec un matériau souple de sorte que l’utilisateur peut se pincer le nez pour réaliser la fonction de compensation sur le nez (telle qu’une opération appelée « Compensation de Frenzel »).
Le connecteur à plusieurs canaux 33d a une extrémité supérieure 33d1 et une extrémité inférieure 33d2. L’extrémité supérieure 33d1 est couplée à la jupe imperméable à l’eau 33c et en communication fluidique avec la chambre inférieure 404. Le connecteur à plusieurs canaux 33d et la jupe imperméable à l’eau 33c peuvent être formés de manière solidaire ou formés sous forme de composants séparés tant qu’ils ont une étanchéité à l’eau considérable après avoir été assemblés ensemble. De plus, le corps 33 peut en outre comprendre une valve de purge 33f, qui est agencée au niveau de l’extrémité inférieure 33d2 du connecteur à plusieurs canaux 33d. Etant donné que le volume interne du connecteur à plusieurs canaux 33d est assez petit, la pression générée lorsque l’utilisateur expire fort par la bouche est suffisante pour permettre à l’eau accumulée dans le corps de masque 33 d’être déchargée plus facilement par la valve de purge 33f.
Un objet de l’invention est une installation, comportant : - un réacteur 1 photoélectrochimique solaire, comprenant : une photoanode PA et une photocathode PC, sensibles à un rayonnement solaire RS ; des première et seconde parois P1, P2, transparentes au rayonnement solaire RS, faisant face respectivement à la photoanode en PA et à la photocathode PC ; - un système optique, agencé hors du réacteur 1 photoélectrochimique solaire, et comprenant des premier et second réflecteurs R1, R2, conçus pour respectivement réfléchir : un premier domaine spectral d’un rayonnement solaire RS incident vers la première paroi P1, un second domaine spectral du rayonnement solaire RS incident, différent du premier domaine spectral, vers la seconde paroi P2.
Réacteur photoélectrochimique solaire
À titre d’exemples non limitatifs, le réacteur 1 photoélectrochimique solaire peut présenter une section transversale de forme circulaire, carrée, rectangulaire, ou triangulaire. Le réacteur 1 photoélectrochimique solaire est de préférence de type tubulaire.
Le réacteur 1 photoélectrochimique solaire comprend des première et seconde parois P1, P2 transparentes au rayonnement solaire RS, et faisant face respectivement à la photoanode PA et à la photocathode PC. Les première et seconde parois P1, P2 seront appelées « frontales ». Le réacteur 1 photoélectrochimique solaire comporte une enceinte P1, P2, P destinée à recevoir un volume réactionnel, et pouvant délimiter une chambre anodique et une chambre cathodique. L’enceinte P1, P2, P comporte les première et seconde parois P1, P2 frontales, et des parois P longitudinales reliant les première et seconde parois P1, P2 frontales. Les parois longitudinales P sont de préférence opaques au rayonnement solaire RS. Toutefois, les parois longitudinales P peuvent être en partie transparentes au rayonnement solaire RS. La chambre anodique est destinée à recevoir un premier électrolyte EL1 tandis que la chambre cathodique est destinée à recevoir un second électrolyte EL2. La chambre anodique et la chambre cathodique sont séparées par une membrane 3. La membrane 3 est avantageusement une membrane échangeuse d’ions, adaptée pour diffuser certains ions produits par le réacteur 1 photoélectrochimique, par exemple les ions H + . À titre d’exemple non limitatif, la membrane 3 peut être réalisée en nafion®. Le premier électrolyte EL1 et le second électrolyte EL2 peuvent être en phase liquide ou en phase gazeuse. À titre d’exemple non limitatif, le premier électrolyte EL1 peut être une phase liquide d’eau H 2 O tandis que le second électrolyte EL2 peut être une phase gazeuse de dioxyde de carbone CO 2 . Le premier électrolyte EL1 peut être identique au second électrolyte EL2, par exemple de l’eau H 2 O dans le cas de la production de dihydrogène H 2 .
Le réacteur 1 photoélectrochimique solaire comprend une photoanode PA sensible à un rayonnement solaire RS. La photoanode PA comporte avantageusement une couche photocatalytique 10 réalisée dans un premier matériau SC1 semiconducteur possédant une énergie de bande interdite, notée Eg 1 . Le premier matériau semiconducteur SC1 est avantageusement de type n, et choisi parmi le dioxyde de titane TiO 2 , le vanadate de bismuth BiVO 4 , l’oxyde de zinc ZnO, le dioxyde d’étain SnO 2 le trioxyde de tungstène WO 3 , l’oxyde ferrique Fe 2 O 3 . Plus précisément, la photoanode PA peut comporter une électrode E recouverte de la couche photocatalytique 10. À titre d’exemple non limitatif, l’électrode E peut être réalisée dans un matériau électriquement conducteur, tel qu’un matériau métallique (e.g. Ag, Al). La couche photocatalytique 10 peut être discontinue. Autrement dit, la couche photocatalytique 10 de la photoanode PA peut être en suspension, c’est-à-dire dispersée en fines particules à l’intérieur du volume réactionnel, et ce afin d’améliorer le transfert de masse à l’interface entre le premier électrolyte EL1 et le premier matériau semi-conducteur SC1.
À titre de variante de la couche photocatalytique 10, la photoanode PA peut comporter une électrode E recouverte d’une couche photovoltaïque, c'est-à-dire une couche pouvant générer au moins une paire électron-trou lorsque la couche est soumise à une photo-excitation. A titre d'exemples non limitatifs, la couche photovoltaïque peut comprendre : - une cellule photovoltaïque à pérovskite (titanate de calcium CaTiO 3 ) ; - une cellule photovoltaïque à tellurure de cadmium CdTe ; - une cellule photovoltaïque de type CIGS (cuivre, indium, gallium, sélénium) ; - une cellule photovoltaïque de type CZTS (cuivre, zinc, étain, soufre) ; - une cellule photovoltaïque à base de silicium cristallin, notamment à hétérojonction silicium amorphe/silicium cristallin ; - une architecture de type multi-jonction monolithique, telle que des cellules à base de matériaux III-V, des cellules tandem silicium/pérovskite.
Le réacteur 1 photoélectrochimique solaire comprend une photocathode PC sensible à un rayonnement solaire RS. La photocathode PC comporte avantageusement une couche photocatalytique 20 réalisée dans un second matériau semiconducteur SC2 possédant une énergie de bande interdite, notée Eg 2 . Le second matériau semiconducteur SC2 est avantageusement de type p, et choisi parmi l’oxyde de cuivre Cu 2 O, une pérovskite, une delafossite (par exemple à base de cuivre, comme CuFeO 2 , CuAlO 2 , CuCrO 2 , CuRhO 2 ), un spinelle (e.g. CuM 2 O 4 où M=Al, Cr, Mn, Fe, Co), le silicium, l’arséniure de bore BAs, le séléniure de tungstène WSe 2 , le sulfure de zinc ZnS, le phosphure d’indium InP, le phosphure de gallium-indium GaInP 2 . Plus précisément, la photocathode PC peut comporter une électrode E recouverte de la couche photocatalytique 20. À titre d’exemple non limitatif, l’électrode E peut être réalisée dans un matériau électriquement conducteur, tel qu’un matériau métallique (e.g. Ag, Al). La couche photocatalytique 20 peut être discontinue. Autrement dit, la couche photocatalytique 20 de la photocathode PC peut être en suspension, c’est-à-dire dispersée en fines particules à l’intérieur du volume réactionnel, et ce afin d’améliorer le transfert de masse à l’interface entre le second électrolyte EL2 et le second matériau semi-conducteur SC2.
À titre de variante de la couche photocatalytique 20, la photocathode PC peut comporter une électrode E recouverte d’une couche photovoltaïque, c'est-à-dire une couche pouvant générer au moins une paire électron-trou lorsque la couche est soumise à une photo-excitation. A titre d'exemples non limitatifs, la couche photovoltaïque peut comprendre : - une cellule photovoltaïque à pérovskite (titanate de calcium CaTiO 3 ) ; - une cellule photovoltaïque à tellurure de cadmium CdTe ; - une cellule photovoltaïque de type CIGS (cuivre, indium, gallium, sélénium) ; - une cellule photovoltaïque de type CZTS (cuivre, zinc, étain, soufre) ; - une cellule photovoltaïque à base de silicium cristallin, notamment à hétérojonction silicium amorphe/silicium cristallin ; - une architecture de type multi-jonction monolithique, telle que des cellules à base de matériaux III-V, des cellules tandem silicium/pérovskite.