INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
À la , dans un premier mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, et le débit d’air F1 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air est égal au débit d’air F1 requis par la machine frigorifique pour son fonctionnement. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, les volets de refoulement 52 et d’insufflation 54 sont fermés, car il n’est pas nécessaire d’évacuer de l’air hors du premier compartiment 42, ou de faire entrer de l’air extérieur dans le deuxième compartiment 44. Ce premier mode de fonctionnement correspond à une situation idéale, dans laquelle le rendement de la machine frigorifique est optimal, car la machine frigorifique est entièrement alimentée en air provenant du bâtiment, comprenant généralement une plus grande énergie thermique que l’air extérieur. Cette énergie thermique est ainsi récupérée par la machine frigorifique, dans l’exemple pour produire de l’eau chaude permettant le chauffage du bâtiment. Ainsi, l’énergie thermique extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air est récupérée par la machine frigorifique, ce qui évite sa perte. Dans le premier mode de fonctionnement, le fonctionnement du caisson 40 est équivalent à celui d’une gaine équipée d’un filtre à air, ce qui est particulièrement avantageux pour éviter les pertes d’air entre le dispositif d’extraction d’air et la machine frigorifique. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le premier mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F1 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du filtre à air 46, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28.
À la , dans un deuxième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, et le débit d’air F2 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air est inférieur au débit d’air F2’ requis par la machine frigorifique pour son fonctionnement. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est fermé, car il n’est pas nécessaire d’évacuer de l’air hors du premier compartiment 42, et le volet d’insufflation 54 est ouvert, car il est nécessaire de faire entrer de l’air extérieur dans le deuxième compartiment 44 pour apporter un débit d’air complémentaire F2’’ au débit d’air F2 extrait par le dispositif d’extraction d’air pour atteindre le débit d’air F2’ requis par la machine frigorifique 16. Autrement dit, le débit d’air F2’ est égal à la somme des débits d’air F2 et F2’’. Dans ce deuxième mode de fonctionnement, l’énergie thermique extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air est récupérée par la machine frigorifique de manière optimale, ce qui évite sa perte, mais le rendement de la machine frigorifique est susceptible d’être plus faible que dans le premier mode de fonctionnement, étant donné qu’une partie de l’air fourni à la machine frigorifique est de l’air extérieur, comprenant généralement moins d’énergie thermique que l’air extrait du bâtiment. Avantageusement, dans le deuxième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, la machine frigorifique 16 peut posséder une puissance thermique supérieure à la puissance thermique de la machine frigorifique dans le premier mode de fonctionnement, car la machine frigorifique peut non seulement prélever de l’énergie thermique dans l’air extrait du bâtiment, mais également prélever de l’énergie thermique dans l’air extérieur. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le deuxième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F2 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48, puis vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du filtre à air 46, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28. En outre, le débit d’air complémentaire F2’’ s’écoule vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du volet d’insufflation 54, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28. Ainsi, les débits d’air F2 et F2’’ se regroupent au sein du deuxième compartiment 44 et de la gaine aéraulique de refoulement 66 pour former le débit d’air F2’.
À la , dans un troisième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, et le débit d’air F3 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air est supérieur au débit d’air F3’ requis par la machine frigorifique pour son fonctionnement. Ainsi, dans ce mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est ouvert, car il est nécessaire d’évacuer une partie de l’air extrait du bâtiment hors du premier compartiment 42, correspondant à un débit d’air refoulé F3’’, et le volet d’insufflation 54 est fermé, car il n’est pas nécessaire de faire entrer de l’air extérieur dans le deuxième compartiment 44. Autrement dit, le débit d’air F3 est égal à la somme des débits d’air F3’ et F3’’. Dans ce troisième mode de fonctionnement, l’énergie thermique extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction d’air est récupérée partiellement par la machine frigorifique, conduisant à une perte partielle d’énergie thermique dans le débit d’air F3’’. De plus, le rendement de la machine frigorifique est optimal, car la machine frigorifique est entièrement alimentée en air provenant du bâtiment. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
En résumé, dans le troisième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le débit d’air F3 extrait du bâtiment par le dispositif d’extraction 12 s’écoule vers la gaine aéraulique d’admission 64, par l’intermédiaire de la sortie d’air 14, puis vers le premier compartiment 42 du caisson 40, par l’intermédiaire de l’ouverture d’admission 48. Dans le premier compartiment 42, le débit d’air F3 se sépare en un débit d’air refoulé F3’’ et un débit d’air F3’. Le débit d’air F3’ s’écoule depuis le premier compartiment 42 vers le deuxième compartiment 44 du caisson 40, en passant au travers du filtre à air 46, puis vers la gaine aéraulique de refoulement 66, par l’intermédiaire de l’ouverture de refoulement 50, puis vers l’évaporateur 18 de la machine frigorifique 16, par l’intermédiaire de l’entrée d’air 26, puis vers l’extérieur du système aéraulique 10, par l’intermédiaire de la sortie d’air 28. Le débit d’air F3’’ s’écoule depuis le premier compartiment 42 vers l’extérieur du système aéraulique 10, en passant au travers du volet de refoulement 52.
À la , dans un quatrième mode de fonctionnement du système aéraulique 10, le dispositif d’extraction d’air 12 est en fonctionnement, la machine frigorifique 16 est en fonctionnement, mais le filtre à air 46 empêche la circulation d’air du premier compartiment 42 vers le deuxième compartiment 44, par exemple à cause d’un encrassement trop élevé. Ainsi, le débit d’air F4 fourni au premier compartiment 42 du caisson 40 par le dispositif d’extraction d’air 12 ne peut pas être transmis à la machine frigorifique 16 pour assurer son fonctionnement. Le système aéraulique 10 fonctionne alors dans un mode dégradé, dans lequel la récupération de l’énergie thermique de l’air extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 n’est pas possible. Dans ce quatrième mode de fonctionnement, le volet de refoulement 52 est alors ouvert, pour permettre au débit d’air F4 extrait par le dispositif d’extraction d’air 12 d’être évacué hors du caisson 40, et le volet d’insufflation 54 est alors ouvert, pour permettre à un débit d’air F4’ d’entrer dans le deuxième compartiment 44 afin de pouvoir être fourni à la machine frigorifique 16. De préférence, lorsque le boîtier de commande 58 détecte que les deux volets de refoulement 52 et d’insufflation 54 sont ouverts simultanément, un signal informant d’une défaillance du filtre à air 46 est émis, pour informer de la nécessité de remplacer ce filtre. Le quatrième mode de fonctionnement du système aéraulique 10 est particulièrement avantageux pour assurer le fonctionnement de la machine frigorifique 16 même en cas de bouchage du filtre à air 46, et donc pour assurer une continuité de service de la machine frigorifique. Par ailleurs, le volet de désenfumage 56 est fermé, car aucun incendie n’est détecté par le détecteur d’incendie du caisson 40.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’un gaz contenant du CO2, au moins un gaz de l’air et du mercure comprenant un turbocompresseur, une turbine attelée au turbocompresseur, une unité de démercurisation, un refroidisseur, un unité de séparation par condensation partielle à une ou plusieurs étapes et /ou par distillation opérant à des températures inférieures à 10°C, voire inférieures à -50°C, des moyens pour envoyer le gaz contenant du CO2, au moins un gaz de l’air et du mercure au turbocompresseur, des moyens pour envoyer le gaz comprimé dans le turbocompresseur à l’unité de démercurisation pour former un gaz démercurisé, des moyens pour envoyer le gaz démercurisé au refroidisseur et du refroidisseur à l’unité de séparation pour produire au moins un fluide contenant au moins 95 mol% voire au moins 99 mol% de CO2 et un courant sous pression de gaz appauvri en CO2 et des moyens pour envoyer au moins une partie du gaz appauvri en CO2 se détendre dans la turbine attelée au turbocompresseur.
Les fumées de procédés de combustion contiennent de grandes quantités de CO2. La capture du CO2 contenu dans ces fumées est une des voies envisagées pour réduire les effets du changement climatique.
Ces fumées contiennent de nombreux polluants, dont du mercure. Le mercure peut s’avérer particulièrement dommageable pour les équipements en aluminium, car il forme avec eux un complexe métallique liquide menant à une destruction progressive.
En conséquence, les procédés employant des équipements en aluminium (comme les procédés cryogéniques) retirent le mercure, ou s’orientent vers des équipements plus coûteux en acier inoxydable.
Le retrait du mercure est un procédé bien connu, et se fait typiquement par adsorption sur des métaux sulfidés ou du charbon actif sulfidé. Il peut demander du chauffage pour limiter la quantité de NO2 adsorbée (si présent) est donc d’éliminer le risque d’auto inflammation du lit d’adsorbant. Un échangeur de chaleur peut permettre de récupérer une partie de la chaleur du gaz traité et de minimiser les besoins de chauffage.
Toutefois, l’usage des adsorbants usuels peut être entravé par la présence d’oxydes d’azotes (NOX), et notamment de NO2. En conséquence, lorsque ces produits de combustion sont présents dans les fumées, ils doivent être retirés avant la démercurisation.
Un but de l’invention est de minimiser l’énergie de chauffage demandée pour la démercurisation, tout en récupérant de préférence une partie de cette chaleur pour d’autres usages dans le procédé de capture.
L’invention propose un schéma intégré permettant de minimiser le besoin de chaleur et de valoriser la chaleur employée pour d’autres consommateurs du procédé.
L’invention se propose de traiter un gaz contenant du CO2, du mercure, de l’azote ou un autre composant de l’air, ainsi qu’éventuellement du NO2. Par exemple, ce gaz pourrait être composé des fumées d’une unité de combustion, ou de fumées pré-concentrées par un premier traitement, comme une unité d’adsorption à modulation de pression (PSA).
Ces fumées sont dans un premier temps traitées pour se voir retirer le NO2 si elles en contiennent, jusqu’à typiquement 5ppm voire 1ppm de NO2. Ce traitement peut par exemple être un traitement à basse température tel que la condensation partielle et/ou la distillation (avec séchage éventuel du gaz en amont).
Le gaz, débarrassé de son NO2 (si présent), est ensuite comprimé dans un turbocompresseur. Le gaz en sortie de la machine est chaud, et est éventuellement encore plus réchauffé pour atteindre les conditions nécessaires à la démercurisation. Le gaz passe ensuite dans un démercuriseur fonctionnant par adsorption, et le gaz démercurisé est refroidi dans un échangeur contre un fluide frigorigène (par exemple de l’eau). La température de sortie de cette eau est maximisée, et la chaleur qu’elle contient peut-être réutilisée ailleurs dans le procédé (régénération de sécheurs, préchauffe de gaz, chauffage de bâtiments, production de froid, production de vapeur d’eau…).
Le gaz comprimé et démercurisé est ensuite traité dans une unité fonctionnant par condensation partielle et/ou distillation, à un ou plusieurs étages. Cette unité produit du CO2, tandis que la fraction incondensable des fumées sortant de l’unité est détendue dans la turbine attelée au compresseur susmentionné.
Ces incondensables peuvent éventuellement être surchauffés avant détente, par exemple contre tout ou partie du fluide caloporteur récupérant la chaleur en amont du démercuriseur.
Le procédé est caractérisé par le fait que : le NO2 (si présent) est retiré avant la démercurisation le gaz est comprimé avant la démercurisation l’on profite de la chaleur de compression pour minimiser le besoin de chauffage avant démercurisation la chaleur résiduelle est récupérée et réutilisée le compresseur est entraîné par la détente des incondensables de la condensation partielle.
représente un procédé selon l’invention de manière schématique.
Cette méthode de préparation selon l’invention permet d’obtenir une cathode qui possède des propriétés particulièrement avantageuses. Ainsi, l’invention fournit également une cathode comprenant au moins un substrat métallique recouvert d’au moins une couche primaire comprenant un agent liant Q, un agent liant R et au moins un matériau E selon l’invention. De préférence, la cathode selon l’invention est obtenue selon la méthode de préparation d’une couche primaire selon l’invention ou bien d’une méthode de préparation d’une cathode selon l’invention. De manière également préférée, la cathode selon l’invention est préparée au moyen d’une composition QRE selon l’invention. De manière particulièrement préférée selon l’invention, la composition QRE selon l’invention comprend une quantité massique de polymère P1 supérieure à la quantité massique de polymère P2.
La combinaison des polymères P1 et P2 présents dans les agents liants Q et R qui est mise en œuvre selon l’invention possède des propriétés particulièrement avantageuses pour la préparation d’une couche primaire de cathode et donc pour obtenir une cathode. Cette combinaison de polymères utilisée selon l’invention permet notamment d’améliorer l’adhérence sur le substrat métallique de la cathode. En particulier, elle permet d’améliorer l’adhérence sur le substrat métallique lorsqu’il est mis en œuvre en combinaison avec le composé liant du composé électro-actif. La compatibilité des polymères P1 et P2, en particulier la compatibilité du polymère P2, et du composé liant du composé électro-actif est particulièrement avantageuse lors de la préparation d’une cathode.
Ainsi, l’invention fournit également une méthode d’amélioration de l’adhérence sur un substrat métallique de cathode comprenant au moins un métal choisi parmi aluminium, nickel et leurs combinaisons, d’une composition électro-active comprenant au moins un composé électro-actif, au moins un composé liant du composé électro-actif et au moins un solvant organique, comprenant : - l’application préalable directement sur le substrat métallique puis l’éventuel séchage et l’éventuel calandrage, d’au moins une composition aqueuse de préparation de couche primaire définie selon l’invention, puis - l’application de la composition électro-active, - le séchage puis le calandrage du substrat métallique portant la couche primaire et le revêtement électro-actif.
La combinaison des polymères P1 et P2, et notamment le polymère P2, mis en œuvre selon l’invention permettent d’améliorer l’adhérence ultérieure avec le composé liant du composé électro-actif. Cette combinaison, et notamment le polymère P2, agit comme promoteurs d’adhérence entre le substrat métallique et ce composé liant du composé électro-actif. Ils participent également à faire adhérer les particules de carbone du matériau E sur le substrat métallique.
Les caractéristiques avantageuses, particulières ou préférées de la méthode de préparation d’une couche primaire de cathode selon l’invention définissent des méthodes de préparation d’une cathode selon l’invention, des compositions de préparation de couche primaire, des méthodes d’amélioration de l’adhérence sur un substrat métallique de cathode, ainsi que des cathodes, qui sont également avantageuses, particulières ou préférées.
EXEMPLES Préparation et caractérisation de polymères P 1 et P2 et d’agents Q et R selon l’invention
Polymère P1.1 et agent Q1 : Dans un réacteur en verre de 1 L muni d’une agitation mécanique et d’un chauffage par bain d’huile, on introduit 498 g d’eau désionisée. L’ensemble est alors chauffé à environ 95°C et on ajoute en 120 minutes, à l’aide des pompes péristaltiques : - dans une première éprouvette 270 g d’acide acrylique, - dans une seconde éprouvette 2,55 g de persulfate d’ammonium dissous dans 50 g d’eau désionisée.
Puis, on poursuit le chauffage durant 60 minutes. L’ensemble est ensuite refroidi puis dilué afin d’obtenir l’agent Q1 selon l’invention dont la teneur en matière sèche est de 25 % en poids, le pH est de 2,3 et qui comprend le polymère P1.1 dont la masse moléculaire Mw, mesurée par CES, est de 220 000 g/mol.
Polymère P1.2 et agent Q2 : Dans un réacteur en verre de 1 L muni d’une agitation mécanique et d’un chauffage par bain d’huile, on introduit 498 g d’eau désionisée. L’ensemble est alors chauffé à environ 95°C et on ajoute en 120 minutes, à l’aide des pompes péristaltiques : - dans une première éprouvette 270 g d’acide acrylique, - dans une seconde éprouvette 1,8 g de persulfate d’ammonium dissous dans 50 g d’eau désionisée.
Puis, on poursuit le chauffage durant 60 minutes. L’ensemble est ensuite refroidi puis dilué afin d’obtenir l’agent Q2 selon l’invention dont la teneur en matière sèche est de 25 % en poids, le pH est de 2,3 et qui comprend le polymère P1.2 dont la masse moléculaire Mw, mesurée par CES, est de 125 000 g/mol.
Polymère P1.3 et agent Q3 : Dans un réacteur en verre de 1 L muni d’une agitation mécanique et d’un chauffage par bain d’huile, on introduit 498 g d’eau désionisée. L’ensemble est alors chauffé à environ 95°C et on ajoute en 120 minutes, à l’aide des pompes péristaltiques : - dans une première éprouvette 270 g d’acide acrylique, - dans une seconde éprouvette 5,2 g de persulfate d’ammonium dissous dans 50 g d’eau désionisée.
Puis, on poursuit le chauffage durant 60 minutes. L’ensemble est ensuite refroidi puis dilué afin d’obtenir l’agent Q3 selon l’invention dont la teneur en matière sèche est de 25 % en poids, le pH est de 2,3 et qui comprend le polymère P1.3 dont la masse moléculaire Mw, mesurée par CES, est de 305 000 g/mol.
Polymère P1.4 et agent Q4 : Dans un réacteur en verre de 1 L muni d’une agitation mécanique et d’un chauffage par bain d’huile, on introduit 90 g d’acide acrylique (monomère a), 10 g d’acrylate d’éthyle (monomère b) et 875 g d’eau désionisée. On chauffe à 70°C. Puis, on coule en une seule fois une solution comprenant 0,35 g de persulfate d’ammonium dans 10 g d’eau désionisée.
Puis, on poursuit le chauffage durant 60 minutes à 85°C. À nouveau, on coule en une seule fois une solution comprenant 0,35 g de persulfate d’ammonium dans 20 g d’eau désionisée.
Puis, on poursuit le chauffage durant 60 minutes. L’ensemble est ensuite refroidi puis dilué afin d’obtenir l’agent Q4 selon l’invention dont la teneur en matière sèche est de 10,4 % en poids, le pH est de 2,5 et qui comprend le polymère P1.4 dont la masse moléculaire Mw, mesurée par CES, est de 256 000 g/mol.
Le polymère P1 mis en œuvre selon l’invention est un polymère hydrosoluble. De manière préférée selon l’invention, le polymère P1 est hydrosoluble à un pH supérieur à 4.
De préférence selon l’invention, le polymère P1 peut être un homopolymère du composé (a1). Également de préférence selon l’invention, le polymère P1 peut être un copolymère de composés (a1) ou bien être un copolymère d’au moins un composé (a1) et d’au moins un autre composé (b).
De préférence, le composé (b) est choisi parmi : - un composé (b1) choisi parmi les esters en C 1 -C 12 d’acide méthacrylique, les esters en C 1 -C 12 d’acide acrylique et leurs combinaisons, de préférence les esters en C 1 -C 8 d’acide méthacrylique, les esters en C 1 -C 8 d’acide acrylique et leurs combinaisons, de préférence méthylméthacrylate, éthylméthacrylate, propylméthacrylate, butylméthacrylate, méthylacrylate, éthylacrylate, propylacrylate, butylacrylate, plus préférentiellement, méthylacrylate, éthylacrylate, butylacrylate ; - un composé (b2) choisi parmi acrylonitrile, acrylamide, N-méthylolacrylamide, vinyl-lactame, N-vinylpyrrolidone, uréidométhacrylate et leurs combinaisons, de préférence acrylonitrile ; - un composé (b3) choisi parmi acide maléique, anhydride maléique, acide itaconique, acide crotonique et leurs combinaisons ; - un composé (b4) choisi parmi hydroxyéthylacrylate, hydroxyéthylméthacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxypropylméthacrylate, hydroxybutylméthacrylate, méthacrylate de caprolactone, acrylate de caprolactone, méthacrylate de polycaprolactone, acrylate de polycaprolactone, méthacrylate de lactame, acrylate de lactame, méthacrylate de polycaprolactame, acrylate de polycaprolactame, styrène, plus préférentiellement styrène ; - un composé (b5) choisi parmi l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, un sel de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, l’acide éthoxyméthacrylate sulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate, hydroxyéthylacrylate phosphaté, hydroxyéthylméthacrylate phosphaté, hydroxypropylacrylate phosphaté, hydroxypropylméthacrylate phosphaté, hydroxybutylméthacrylate phosphaté ; - un composé (b6) réticulant.
De manière préférée selon l’invention, le polymère P1 n’est pas réticulé. Également de manière préférée, le composé (b) n’est pas l’acrylonitrile ou l’acrylamide ou bien il ne comprend pas de fluor ; le polymère P1 n’est alors pas un polymère fluoré. Également de manière préférée selon l’invention, le polymère P1 est un polymère libre, il n’est pas greffé, en particulier il n’est pas greffé à un polymère fluoré.
Les quantités de monomères présents dans le polymère P1 peuvent varier de manière relativement importante. De manière préférée selon l’invention, le polymère P1 peut être préparé par une réaction de polymérisation de 55 % en poids à 100 % en poids de composé (a1) et de 0 % en poids à 45 % en poids de composé (b).