Source: http://www.google.ca/patents/WO1999018624A1?cl=en
Timestamp: 2018-01-17 15:12:52+00:00
Document Index: 231602363

Matched Legal Cases: ['arrêt ', 'art 10', 'art 10', 'art 10', 'art 10', 'art 14', 'art 10', 'art 110', 'art 10', 'art 214', 'art 14']

Patent WO1999018624A1 - Electrochemical generators producing electricity by oxidising a metal and ... - Google Patents
The invention concerns a generator comprising at least an electrochemical cell (2) consisting of a cathode (6) comprising a porous conductor support (6a) supplied with oxygen or a gas containing oxygen (6b) and enabling said oxygen to be reduced, the support (6a) acting as cathode collector; a diaphragm...http://www.google.ca/patents/WO1999018624A1?cl=en&utm_source=gb-gplus-sharePatent WO1999018624A1 - Electrochemical generators producing electricity by oxidising a metal and reducing an oxidising gas
Publication number WO1999018624 A1
Application number PCT/FR1998/002101
Also published as DE69804236D1, DE69804236T2, EP1019975A1, EP1019975B1
Publication number PCT/1998/2101, PCT/FR/1998/002101, PCT/FR/1998/02101, PCT/FR/98/002101, PCT/FR/98/02101, PCT/FR1998/002101, PCT/FR1998/02101, PCT/FR1998002101, PCT/FR199802101, PCT/FR98/002101, PCT/FR98/02101, PCT/FR98002101, PCT/FR9802101, WO 1999/018624 A1, WO 1999018624 A1, WO 1999018624A1, WO 9918624 A1, WO 9918624A1, WO-A1-1999018624, WO-A1-9918624, WO1999/018624A1, WO1999018624 A1, WO1999018624A1, WO9918624 A1, WO9918624A1
Inventors André Giraud
Applicant Institut Francais Du Petrole, Giraud, Claudine, GIRAUD, François, Giraud, Christophe, TARDIF DE MOIDREY, Sophie, Sajot, Nicolas
Patent Citations (6), Non-Patent Citations (2), Referenced by (1), Classifications (15), Legal Events (11)
WO 1999018624 A1
The invention concerns a generator comprising at least an electrochemical cell (2) consisting of a cathode (6) comprising a porous conductor support (6a) supplied with oxygen or a gas containing oxygen (6b) and enabling said oxygen to be reduced, the support (6a) acting as cathode collector; a diaphragm (5) in electrolytic contact with the support (6a); a conductor support acting as anode collector (3), the anode consisting of pulverulent metal in the form of an anodic paste (4) combined with an electrolyte, the paste capable of being displaced to be in contact with the diaphragm (5) and the anode collector (3) and, during its displacement, gradually transformed, at least partially, into an oxidised metal paste and the oxygen being reduced so as to produce electric power, the electrodes being connected by an external circuit. The support (3), the diaphragm (5) and the conductor support (6a) are substantially of similar shape, mounted mutually parallel, the diaphragm (5) and the support (3) being mutually spaced to constitute a cavity wherein the paste (4) is urged to be displaced along a strip, the device feeding the paste (4) into the cavity being shaped such that in flowing conditions, the paste matches entirely the cavity section without any break.
1 - Générateur électrochimique destiné à produire de l'électricité par l'oxydation d'un métal et la réduction d'un gaz contenant de l'oxygène, ledit générateur (1 ; 101 ; 201) comprenant au moins une cellule électrochimique (2) constituée par : une cathode (6) comprenant un support conducteur poreux (6a ; 106a ; 206a . ) alimenté par de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène (6b; 106b ; 206b) et permettant à cet oxygène d'être réduit, ledit support conducteur poreux (6a . ; 106a ; 206a) servant de collecteur cathodique ; 1 - Electrochemical generator designed to produce electricity by oxidation of a metal and reduction of a gas containing oxygen, said generator (1; 101; 201) comprising at least one electrochemical cell (2) constituted by: a cathode (6) comprising a porous conductive support (. 6a; 106a; 206a) supplied with oxygen or a gas containing oxygen (6b; 106b; 206b) and enabling this oxygen to be reduced, said porous conductive support (6a;. 106a; 206a) serving as cathode collector;
- un diaphragme (5 ; 105 ; 205) en contact électrolytique avec ledit support conducteur poreux (6a ; 106a ; 206a) ; - A diaphragm (5; 105; 205) electrolyte in contact with said porous conductive support (6a; 106a; 206a);
- un support conducteur servant de collecteur anodique (3 ; 103 ; 203), l'anode étant constituée par ledit métal à 1 ' état pulvérulent placé sous la forme d'une pâte anodique (4 ; 104 ; 204) , en étant combiné avec un électrolyte, ladite pâte anodique (4 ; 104 ; 204) étant susceptible d'être déplacée en étant en contact, d'une part, avec ledit diaphragme (5 ; 105 ; 205) et, d'autre part, avec ledit collecteur anodique (3 ; 103 ; 203) et étant, lors de son déplacement, transformée progressivement, au moins partiellement, en une pâte de métal oxydé et l'oxygène étant réduit de façon à produire de l'énergie électrique, les électrodes étant connectées par un circuit externe, caractérisé par le fait que le support conducteur poreux (3 ; 103 ; 203) , collecteur anodique, le diaphragme (5 ; 105 ; 205) et le support conducteur (6a ; 106a ; 206a) , collecteur cathodique, sont des éléments sensiblement de même forme, montés parallèlement entre eux, ledit diaphragme (5 ; 105 ; 205) et ledit support collecteur anodique (3 ; - A conductive support serving as anodic collector (3; 103; 203), the anode being constituted by said metal in 1 'powdered state placed in the form of an anodic paste (4; 104; 204), being combined with an electrolyte, said anodic paste (4; 104; 204) being capable of being moved by being in contact firstly with said diaphragm (5; 105; 205) and, on the other hand, with said anodic collector (3; 103; 203) and being, during its movement, gradually transformed, at least partially, in an oxidized metal paste and the oxygen being reduced so as to produce electrical energy, the electrodes being connected by a external circuit, characterized in that the porous conductive support (3; 103; 203), anode collector, the diaphragm (5; 105; 205) and the conductive support (6a; 106a; 206a), cathode collector are elements substantially the same shape, mounted parallel to one another, said diaphragm (5; 105; 205) and said anodic collector support (3; 103 ; 103; 203) étant espacés entre eux pour constituer une cavité dans laquelle la pâte anodique (4 ; 104 ; 204) est amenée à se déplacer suivant un ruban, le dispositif (10 ; 110-llOa ; 210) d'amenée de la pâte anodique (4 ; 104 ; 204) dans ladite cavité étant conformé pour qu'en régime d'écoulement, la pâte épouse en tout point la section de la cavité sans discontinuité. 203) being spaced apart to form a cavity in which the anodic paste (4; 104; 204) is caused to move in a ribbon, the device (10; 110-Lloa; 210) for feeding the anodic paste ( 4; 104; 204) into said cavity being shaped so that the flow regime, the wife pulp at any point in the section of the cavity without discontinuity. 2 - Générateur électrochimique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif (10 ; 110-110a ; 210) d'amenée de la pâte anodique est conformé pour qu'en régime permanent, la pâte progresse dans la cavité suivant des surfaces isobares ou sensiblement isobares. 2 - Electrochemical generator according to claim 1, characterized in that the device (10; 110-110a; 210) for feeding the anodic paste is shaped so that in steady state, the paste progresses in the cavity following surfaces isobaric or substantially isobaric.
3 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la poudre métallique anodique est choisie parmi les poudres de zinc, d'aluminium, de fer, de cadmium, de lithium, de magnésium ou de plomb, étant notamment de la poudre de zinc. 3 - Electrochemical generator according to one of claims 1 and 2, characterized in that the anodic metal powder is selected from zinc powder, aluminum, iron, cadmium, lithium, magnesium or lead, being in particular zinc powder.
4 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 3 , caractérisé par le fait que la poudre métallique anodique a une coupe granulometrique comprise entre 10~ 2 μm et 100 μm. 4 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the anodic metal powder has a granulometric section of between 10 -2 .mu.m and 100 .mu.m. 5 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que 1 ' électrolyte est une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ou de potassium de concentration comprise entre 1 et 13 moles/litre. 5 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that one electrolyte is an aqueous sodium hydroxide solution or potassium concentration of between 1 and 13 moles / liter. 6 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la pâte est, par l'incorporation d'un gélifiant, réglée à une viscosité supérieure à 1 Pa.s, en particulier comprise entre 1 Pa.s et 500 Pa.s. 6 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the dough is by incorporating a gelling agent, adjusted to a viscosity greater than 1 Pa.s, in particular between 1 Pa. s and 500 Pa 7 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la pâte anodique (14 ; 104 ; 204) renferme une fraction d'au moins un adjuvant destiné à améliorer les caractéristiques électriques et/ou rhéologiques de la pâte, et choisi notamment parmi : 7 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the anodic paste (14; 104; 204) contains a fraction of at least one additive intended to improve the electrical characteristics and / or rheology of the paste, and selected in particular from:
- les agents améliorant la conductivité électrique de la pâte, tels que le graphite pulvérulent ; - Agents improving the electrical conductivity of the paste, such as powdered graphite; - les agents à faible coefficient de frottement, destinés à abaisser 1 ' énergie perdue par frottement au sein de la pâte, comme le graphite pulvérulent, les polymères fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène pulvérulent ; - Agents with a low coefficient of friction, for lowering one energy lost by friction in the paste, such as powdered graphite, fluorinated polymers such as powdered polytetrafluorethylene;
- les agents favorisant la dispersion de la poudre métallique anodique au sein de la pâte, comme l'oxyde de zinc qui favorise la dispersion de la poudre de zinc par équilibre ionique ; - Agents promoting the dispersion of the anodic metal powder in the paste, such as zinc oxide which promotes the dispersion of the ion balance zinc powder; — les agents favorisant la réaction électrochimique, comme la cellulose régulatrice du taux d'eau dans la phase liquide. - Agents promoting the electrochemical reaction, such as cellulose regulating the level of water in the liquid phase.
8 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la pâte a la formulation suivante, pour 100 parties en poids de poudre de métal : 8 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the paste has the following formulation per 100 parts by weight of metal powder:
• de 16 à 50 parties en poids d'eau désionisée ; • 16 to 50 parts by weight of deionized water;
• de 13 à 44 parties en poids de KOH ou NaOH ; • 13 to 44 parts by weight of KOH or NaOH;
• de 0,5 à 6 parties en poids d'un gélifiant tel que la carboxyméthyl cellulose et les polyacrylates ; • 0.5 to 6 parts by weight of a gelling agent such as carboxymethyl cellulose and polyacrylates;
• jusqu'à 20 parties en poids, en particulier de 6,5 à 20 parties en poids, d'au moins un adjuvant tel que défini à la revendication 7. • up to 20 parts by weight, especially 6.5 to 20 parts by weight of at least one additive as defined in claim 7.
9 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le collecteur anodique (3 ; 103 ; 203) , chimiquement inerte, est en métal, en graphite ou en une matière plastique rendue conductrice par l'incorporation d'une charge conductrice. 9 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the anodic collector (3; 103; 203), chemically inert, is made of metal, graphite or a plastic material made conductive by the incorporation a conductive filler.
10 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le support conducteur (6a ; 106a ; 206a) de la cathode (6) est une feuille poreuse comportant une couche poreuse hydrofuge, par exemple en grains fins de polytétrafluoroéthylène fritte, à laquelle est accolée une couche conductrice poreuse, en métal fritte ou en carbone pulvérulent, éventuellement en mélange avec un liant et contenant, le cas échéant, un catalyseur pour réduire électrochimiquement l'oxygène, la couche hydrofuge étant disposée en regard d'une lame d'air, la couche conductrice servant de frontière entre 1 ' électrolyte côté diaphragme et l'air. 10 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the conductive support (6a; 106a; 206a) of the cathode (6) is a porous sheet comprising a water-repellent porous layer, for example fine-grained sintered polytetrafluoroethylene, which is contiguous to a porous conductive layer, made of sintered metal or powdered carbon, possibly mixed with a binder and containing, where appropriate, a catalyst for electrochemically reducing the oxygen, the water-repellent layer being disposed facing an air layer, the conductive layer serving as a boundary between one electrolyte side diaphragm and air.
11 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le diaphragme (5 ; 105 ; 205) est composé d'une feuille ou de plusieurs feuilles accolées de matière isolante microporeuse imprégnée d 'électrolyte. 11 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 10, characterized in that the diaphragm (5; 105; 205) is composed of a sheet or multiple sheets joined together of microporous insulating material impregnated with electrolyte.
12 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'épaisseur "e" de la cavité pour le passage de la pâte anodique (4 ; 104 ; 204) est de l'ordre de 0,5 à 10 mm. 12 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 11, characterized in that the thickness "e" of the cavity for passage of the anodic paste (4; 104; 204) is of the order of 0, 5 to 10 mm.
13 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 12 , caractérisé par le fait que le support collecteur anodique (3 ; 103 ; 203), le diaphragme (5 ; 105 ; 205) , le support collecteur cathodique (6a ; 106a ; 206a) sont en forme de plaques rectangulaires, la cavité pour le passage de la pâte anodique (4 ; 104 ; 204) ayant une géométrie correspondant à celle d'une plaque rectangulaire. 13 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the anodic collector support (3; 103; 203), the diaphragm (5; 105; 205), the cathodic collector support (6a; 106a; 206a) are shaped like rectangular plates, the cavity for passage of the anodic paste (4; 104; 204) having a geometry corresponding to that of a rectangular plate.
14 - Générateur électrochimique selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'une plaque rectangulaire a une longueur "L" de 5 à 10 cm et une largeur "1" de 1 à 50 cm, le rapport largeur "1" / épaisseur "e" de la cavité étant essentiellement au moins égal à 20. 14 - Electrochemical generator according to claim 13, characterized in that a rectangular plate has a length "L" of 5 to 10 cm and a "1" width of 1 to 50 cm, the ratio of width "1" / thickness " e "of the cavity being essentially at least equal to 20.
15 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le dispositif (10 ; 210) d'introduction de la pâte (4 ; 204) en provenance d'un réservoir (16) de stockage de pâte non oxydée et arrivant par un conduit (11 ; 211) est agencé pour distribuer ladite pâte (4 ; 204) à une seule cavité. 15 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 14, characterized in that the device (10; 210) for introduction of the paste (4; 204) from a reservoir (16) of dough storage unoxidized and arriving through a duct (11; 211) is arranged to distribute said paste (4; 204) to a single cavity.
16 - Générateur électrochimique selon la revendication 15, caractérisé par le fait que le dispositif (10 ; 210) d'introduction de la pâte (4 ; 204) dans une cavité consiste en une pièce mécanique analogue à une filière plate, de profil en queue de poisson ou en porte-manteau, disposée immédiatement avant l'entrée dans ladite cavité, et capable de former, à sa sortie, le ruban de pâte (4 ; 204) à écoulement homogène. 16 - Electrochemical generator according to claim 15, characterized in that the device (10; 210) for introduction of the paste (4; 204) into a cavity consists of a mechanical part similar to a flat die, of tail profile fish or coat hanger, disposed immediately before the entry into said cavity, and capable of forming at its outlet the ribbon of paste (4; 204) for homogeneous flow.
17 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le dispositif (110 - 110a) d'introduction de la pâte (104) en provenance d'un réservoir de stockage de pâte non oxydée et arrivant par un conduit (111) est agencé pour distribuer ladite pâte (104) à plusieurs cavités, parallèles entre elles. 17 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 16, characterized in that the device (110 - 110a) for introduction of the paste (104) from a non-oxidised paste and arriving storage tank by a conduit (111) is arranged to distribute said paste (104) to a plurality of recesses parallel to each other.
18 - Générateur électrochimique selon la revendication 17 , caractérisé par le fait que le dispositif (110 - 110a) d'introduction de la pâte (104) dans plusieurs cavités parallèles entre elles, consiste en une pièce profilée (110) analogue à une filière plate, dont les deux faces principales en regard se situent dans le prolongement des deux parois extrêmes délimitant les deux cavités extrêmes, un dispositif interne (110a.) de guidage de la pâte (104) étant par ailleurs prévu pour que celle-ci pénètre dans chaque cavité en étant guidée sur des parois inclinées, s 'évasant vers l'extérieur desdites cavités. 18 - Electrochemical generator according to claim 17, characterized in that the device (110 - 110a) for introduction of the paste (104) in a plurality of parallel cavities between them, consists of a profiled part (110) similar to a flat die , whose two main opposing faces are situated in the extension of the two extreme walls delimiting the two extreme cavities, an internal device (110a.) for guiding the paste (104) also being provided so that it enters each cavity while being guided over inclined walls, flaring outwardly of said cavities.
19 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé par le fait qu'un dispositif (14 ; 214) analogue au dispositif d'introduction (10 ; 210) de la pâte dans une ou des cavités est disposé à la sortie, de manière symétrique. 19 - Electrochemical generator according to one of claims 15 to 18, characterized in that a device (14; 214) similar to the insertion device (10; 210) of the pulp in one or more cavities is disposed at the output, symmetrically.
20 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications l à 19, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs cellules (2) montées en série. 20 - Electrochemical generator according to one of claims l to 19, characterized in that it comprises several cells (2) connected in series. 21 - Générateur électrochimique selon la revendication 20, caractérisé par le fait que, dans un boîtier (8) , sont disposés successivement : 21 - Electrochemical generator according to claim 20, characterized in that, in a housing (8) are arranged in succession:
- un collecteur anodique (3) ; - An anodic collector (3);
- un tronçon de pâte anodique circulante (4) ; - A circulating anodic paste portion (4); - un diaphragme (5) ; - A diaphragm (5);
- un collecteur (6a) pour la cathode à air (6) ; - A collector (6a) for the air cathode (6); - un espaceur (6ç) conducteur, perforé, disposé dans une lame d'air (6b) et servant également de collecteur cathodique ; - A spacer (6c) conductive, perforated, arranged in an air gap (6b) and also serving as cathodic collector;
- à nouveau un collecteur anodique (3) , lequel est en contact avec 1 ' espaceur (6ç) , en faisant suivre par la succession des éléments précédents autant de fois qu'il y a de cellules (2) et en terminant par un collecteur (7) relié à la borne Φ du générateur électrochimique (1) , le premier collecteur pour l'anode (3) étant relié à la borne θ du générateur électrochimique (1) ; - Again an anodic collector (3) which is in contact with one spacer (6c), followed by the succession of the preceding elements as many times as there are cells (2) and ending with a collector (7) connected to the Φ terminal of the electrochemical generator (1), the first collector for the anode (3) being connected to the θ terminal of the electrochemical generator (1); le boîtier (8) comportant des ouvertures (9) pour mettre en communication les lames d'air (6b) avec l'extérieur. the housing (8) having openings (9) for communicating the air gaps (6b) with the outside.
22 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait, dans un boîtier (108) , sont disposés successivement : 22 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 19, characterized in that, in a housing (108) are arranged in succession:
- un collecteur anodique (103) ; - An anodic collector (103);
- un tronçon de pâte anodique (104) ; - An anode dough portion (104);
- un diaphragme (105) ; - A diaphragm (105); - un support conducteur poreux (106a.) collecteur cathodique ; - A porous conductive support (106a.) Cathode collector;
- un espaceur perforé conducteur (106ç_) également collecteur cathodique, disposé dans une lame d'air (106b) ; - A perforated conductive spacer (106ç_) also cathodic collector, disposed in an air gap (106b); - un support conducteur poreux (106a . ) collecteur cathodique ; - A porous conductive support (106a.) Cathode collector;
- un diaphragme (105) ; - A diaphragm (105);
- un collecteur anodique (103) , et ainsi de suite jusqu'à un tronçon de pâte anodique (104) et un collecteur anodique (103) , tous les collecteurs anodiques (103) étant reliés à la borne θ du générateur électrochimique (101) et tous les collecteurs cathodiques (106a-106çJ , à la borne Φ dudit générateur, le boîtier (108) comportant des ouvertures pour mettre en communication les lames d'air avec l'extérieur. 23 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications l à 17, caractérisé par le fait qu'il comporte une seule cellule, que la cathode, le diaphragme, et le collecteur anodique sont divisés en parties égales, disposées parallèlement dans un boîtier (208), dans l'ordre suivant : - An anodic collector (103), and so on until an anodic dough portion (104) and an anodic collector (103), all the anodic collectors (103) being connected to the θ terminal of the electrochemical generator (101) and all the cathodic collectors (106a-106çJ to terminal Φ of said generator, the housing (108) having openings for communicating the air knives 23 with the outside -. electrochemical generator according to one of claims l to 17, characterized in that it comprises a single cell, the cathode, the diaphragm and the anodic collector are divided into equal parts, disposed parallel in a housing (208), in the following order:
- collecteur anodique (203) ; - Anodic collector (203);
- tronçon de pâte anodique (204) ; - Anode paste section (204);
- diaphragme (205) ; - Diaphragm (205); - collecteur poreux cathodique (206a) ; - Cathode porous collector (206a);
- lame d'air (206b) pouvant contenir un espaceur isolant (206d) ; - Air gap (206b) may contain an insulating spacer (206d);
- collecteur anodique (203) , et ainsi de suite jusqu'à un tronçon de cathode (206a-206b- 206ç-207) , la pâte (204) circulant de l'entrée à la sortie suivant un seul chemin en épingle à cheveux, le boîtier (208) comportant des ouvertures pour mettre en communication les lames d'air (206b) avec l'extérieur, la pâte (204) pouvant par ailleurs circuler dans un sens ou dans l'autre. - Anodic collector (203), and so on to a cathode portion (206a-206b- 206c-207), the paste (204) circulating from the inlet to the outlet along a single path hairpin, the housing (208) having openings for communicating the air gaps (206b) with the exterior, the paste (204) may also circulate in one direction or the other. 24 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens assurant le déplacement de la pâte (4 ; 104 ; 204) de type pompe, dispositif à pression de gaz ou piston, ces moyens de déplacement étant extérieurs à la cavité ou aux cavités de passage de la pâte (4 ; 104 ; 204) et étant notamment capables de déplacer la pâte (4 ; 104 ; 204) à une vitesse linéaire moyenne dans la cavité de 0,1 à 50 mm/minute. 24 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 23, characterized in that it comprises means ensuring the displacement of the paste (4; 104; 204) type of pump, gas pressure device or piston, these displacement means being outside the cavity or cavities for passage of the paste (4; 104; 204) and being in particular capable of displacing the paste (4; 104; 204) to an average linear velocity in the cavity 0.1 to 50 mm / minute.
25 - Générateur électrochimique selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisé par le fait qu'il est à recharge mécanique ou hydraulique, ou encore qu'il est rechargeable électriquement. 25 - Electrochemical generator according to one of claims 1 to 24, characterized in that it is mechanically or hydraulically charging, or that it is rechargeable electrically.
GÉNÉRATEURS ÉLECTROCHIMIQUES PRODUISANT DE L'ÉLECTRICITÉ PAR OXYDATION D'UN MÉTAL ET RÉDUCTION D'UN GAZ OXYDANT ELECTROCHEMICAL GENERATORS PRODUCING ELECTRICITY BY OXIDATION OF METAL AND REDUCING GAS OXYDANT
La présente invention concerne les générateurs électrochimiques produisant de l'électricité par oxydation d'un métal et réduction d'un gaz oxydant, tel que l'oxygène, en particulier l'oxygène contenu dans l'atmosphère. The present invention relates to electrochemical oxidation by generating electricity of a metal and reduction of an oxidant gas such as oxygen, particularly the oxygen contained in the atmosphere. De tels générateurs électrochimiques peuvent être désignés comme étant du type métal-air. Such electrochemical cells can be designated as the metal-air.
La présente invention concerne plus particulièrement les générateurs électrochimiques de ce type dans lesquels le métal réactif, qui est consommé à l'anode, est une poudre qui est mélangée avec un électrolyte pour former une pâte, laquelle est amenée à se déplacer en étant en contact, d'une part, avec un collecteur de courant anodique (ou électrode négative dite inerte, c'est-à-dire non consommable), et, d'autre part, avec un diaphragme poreux isolant lui-même en contact électrolytique avec l'électrode positive, à laquelle l'oxygène est consommé. The present invention relates more particularly to electrochemical cells of this type in which the reactive metal, which is consumed at the anode, is a powder which is mixed with an electrolyte to form a paste, which is caused to move by being in contact on the one hand, with an anode current collector (or inert said negative electrode, that is to say non-consumable) and, secondly, with a porous diaphragm insulation itself in electrolytic contact with positive electrode to which oxygen is consumed.
On sait que les générateurs électrochimiques consommant, à l'électrode négative, un métal réactif tel que notamment le zinc, l'aluminium, le fer, le cadmium, le lithium, le magnésium ou le plomb, et, à l'électrode positive, un gaz oxydant tel que l'oxygène (ou l'air qui le contient) , présentent des caractéristiques très attrayantes. It is known that electrochemical consuming, at the negative electrode, a reactive metal such as particularly zinc, aluminum, iron, cadmium, lithium, magnesium or lead, and, in the positive electrode, an oxidizing gas such as oxygen (or air that contains it), have very attractive features. En particulier, la densité d'énergie théorique des couples métal-air envisagés pour ces générateurs est élevée : elle est, par exemple, de 1350 Wh/kg de zinc pour le couple zinc- air, et la densité pratique peut en être une fraction élevée. In particular, the theoretical energy density of the metal-air pairs contemplated for these generators is high: it is, for example, of 1350 Wh / kg of zinc for the zinc-air couple, and the practice density may be a fraction high. Les matériaux d'électrode et les matières actives de ces générateurs sont, dans les cas les plus intéressants, notamment zinc-air, aluminium-air et fer-air, abondants et bon marché, permettant ainsi des applications de masse. The electrode materials and active generators of these materials are, in the most interesting cases, including zinc-air, aluminum-air and air-iron, plentiful and cheap, allowing for mass applications.
Cependant, des difficultés apparaissent dans la réalisation pratique de ces générateurs, limitant fortement leurs performances par rapport à celles que la théorie aurait permis d'espérer et restreignant de ce fait les applications industrielles. However, difficulties arise in the practical realization of these generators, greatly limiting their performance compared to that theory would have to hope and thereby restricting industrial applications.
On forme par exemple de grands espoirs sur les générateurs zinc-air utilisant des plaques de zinc comme anode. Forming such high hopes for the zinc-air generators using zinc plates as anode. Malheureusement, ce type de batterie ne possède qu'une durée de vie limitée, du fait de la formation de dendrites qui détruisent 1 • isolement électrique des électrodes au bout de quelques recharges. Unfortunately, this type of battery has a limited life due to the formation of dendrites that destroy 1 • electrical isolation of the electrodes after a few refills. Ces mêmes dendrites rendent malaisé, sinon impossible, l'échange standard des plaques-électrodes pour procéder à leur reconditionnement en dehors du générateur, opération mécanique lourde et, de toute façon, très peu pratique et coûteuse. These dendrites make it difficult, if not impossible, standard exchange of electrode plates to undertake repackaging outside the generator, heavy mechanical operation and, anyway, very impractical and expensive.
Contre les phénomènes de dendrites provoquant des vieillissements d'électrodes incompatibles avec le bon fonctionnement de ces batteries, on peut envisager de faire circuler 1 • électrolyte au travers du générateur, pour répartir de façon homogène les réactions sur l'ensemble de la surface des électrodes et pour contrer les développements dendritiques notamment par dissolution des composés formés (demande internationale WO 87/07768 ; brevets américains US-A-4 908 281 et US-A-4 842 963) . Against the phenomena of dendrites causing aging electrode incompatible with the proper functioning of these batteries, it is conceivable to circulate • 1 electrolyte through the generator, to evenly distribute the reactions on the entire surface of the electrodes and to counter the dendritic developments including by dissolving the compounds formed (WO 87/07768 international demand; US patents US-4,908,281 and US Patent 4,842,963). Il en résulte que le volume d' électrolyte pour dissoudre les produits de réaction est important, ce qui diminue les performances massiques et volumiques des générateurs. It follows that the volume of electrolyte to dissolve the reaction products is important, thereby reducing the mass and volume performance generators.
Par ailleurs, la recharge électrique des électrodes métalliques, avec ou sans circulation d' électrolyte, requiert une interruption longue du fonctionnement de ces générateurs. Moreover, the electrical charging of the metal electrodes, with or without circulation of electrolyte, requires a long interruption of the operation of these generators. La technique mettant en oeuvre la circulation d'une suspension de particules de zinc dans la solution électrolytique a été expérimentée pour pallier ce temps de recharge important (brevets américains US-A-4 139 679 et US-A-5 441 820 ; demande internationale WO 96/35830 ; brevet américain US-A-4 126 733). The technique using the movement of zinc particles suspended in the electrolyte solution has been tried to overcome this significant cooldown (US patents US-4,139,679 and US-A-5441820; International demand WO 96/35830, US-A-4126733). L'anode du générateur étant constituée par cette suspension (et un collecteur métallique), la réalisation du générateur impose que l'on sache faire circuler la suspension à 1 ' intérieur de celui- ci, selon un trajet convenable, la recharge pouvant s'effectuer à l'extérieur dans des installations appropriées. The anode of the generator consisting of the suspension (and a metal collector), the implementation of the generator required as is known to circulate the suspension to 1 inside thereof, with a suitable trip, charging up s' perform outside in appropriate facilities. Malheureusement, la mise en oeuvre pratique de ces idées simples et séduisantes s'est avérée beaucoup plus compliquée, surtout du fait que la suspension de particules métalliques résulte d'un équilibre instable. Unfortunately, the practical implementation of these simple and attractive ideas proved to be much more complicated, especially as the suspension of metal particles is the result of an unstable equilibrium. Notamment la recherche d'un fonctionnement stable, imposant un large dimensionnement des sections de passage et une dilution suffisante de la suspension, a fait perdre l'avantage que l'on aurait pu espérer sur la compacité et donc la densité de puissance du générateur. Including the search for stable operation, imposing a large sizing of passage sections and sufficient dilution of the suspension, has lost the advantage that we could have hoped for on the compactness and therefore the generator power density.
Le souci de pallier les difficultés rencontrées a conduit à proposer une autre technique, à savoir celle décrite dans le brevet américain US-A-4 172 924, qui concerne un générateur électrochimique comprenant au moins : The desire to overcome the difficulties encountered has led to propose another technique, namely that described in US-A-4172924, which relates to an electrochemical cell comprising at least:
- une première électrode dite inerte (non consommable) , alimentée par de l'oxygène ou un gaz contenant de 1 ' oxygène et permettant à 1 ' oxygène de s'y réduire électrolytiquement ; - A first electrode called inert (non-consumable), fed with oxygen or a gas containing 1 oxygen and 1 allowing oxygen to reduce it electrolytically;
- un diaphragme, simple ou composite, en contact électrolytique avec cette première électrode ; - A diaphragm, single or composite electrolytic contact with the first electrode; et and
- une deuxième électrode inerte (non consommable) , séparée du diaphragme par au moins une cavité communiquant par une entrée et une sortie avec l'extérieur du générateur. - A second electrode inert (non-consumable), separated from the diaphragm by at least one cavity communicating with an inlet and an outlet with the outside of the generator.
Il s'agit de faire transiter à travers la cavité, de façon qu'elle s'y trouve en contact à la fois avec le diaphragme et avec la deuxième électrode inerte, une pâte constituée de poudre de métal dans un électrolyte, de composition proche mais inférieure à l'empilement géométrique maximal des grains, cette pâte étant pompée à partir d'un réservoir de stockage de la pâte de métal non oxydé pour aboutir, après traversée du générateur au cours de laquelle les grains de métal s'oxydent, à un réservoir de pâte oxydée. This is to transit through the cavity so that it is in contact with both the diaphragm and the second inert electrode, a paste consisting of metal powder in an electrolyte composition similar but below the maximum geometric packing of grains, this pulp being pumped from a metal of the pulp storage tank unoxidized to reach, after passing through the generator during which the metal beads are oxidized, to an oxidized pulp tank. L'inventeur du brevet américain US-A-4 172 924 a découvert qu'une telle pâte présente une forme fluide, concentrée en métal, stable et électrochimiquement réactive dans les deux sens. The inventor of US-A-4172924 discovered that such dough has a fluid, concentrated metal electrochemically stable and reactive in both directions. Ce brevet américain décrit aussi, à titre d'exemple de réalisation, un générateur qui permet de démontrer la validité du concept. This US patent also describes, as an embodiment, a generator that can demonstrate the validity of the concept. Cependant, la réalisation pratique de générateurs industriels, à partir du procédé décrit dans ce brevet américain, visant à optimiser certaines caractéristiques essentielles, telles que l'économie, l'encombrement, la fiabilité, l'adaptation aux contraintes pratiques d'utilisation, par exemple pour l'alimentation de véhicules électriques, présente d'autres genres de difficultés, et n'a pas reçu de solution jusqu'ici, comme semble en témoigner l'absence d'utilisation effective de ce procédé américain breveté en 1979. However, the practical realization of industrial generators, using the process described in this US patent, to optimize certain key features, such as the economy, the size, reliability, adaptation to practical constraints of use, eg for power electric vehicles, presents other kinds of challenges, and received no answer so far seems to testify as the lack of effective use of this American process patented in 1979.
En effet, deux limitations apparaissent à ce procédé : Indeed, two limitations appear in this method:
- pour que 1 • oxydation de la pâte située à 1 * anode génère une densité de puissance spécifique intéressante, il convient que l'épaisseur de pâte en contact avec le collecteur de courant anodique soit suffisamment faible ; - To 1 • oxidation of the dough located 1 * anode generates an interesting specific power density, it is appropriate that the thickness of dough in contact with the anode current collector is sufficiently small; par ailleurs, la surface développée des électrodes collectrices de courant que demande la puissance utilisée par un véhicule électrique implique une dimension large de l'anode. Moreover, the developed surface of the collecting electrodes of current demanded by the power used by an electric vehicle requires a large dimension of the anode. On observe incidemment qu'un dispositif de type vis d'Archimède tel qu'il est décrit dans le brevet américain US-A-472 924 (on se reportera également à sa figure) , pour assurer le déplacement de la pâte, est incompatible avec cette configuration ; incidentally observed that a type of Archimedean screw device as described in US-A-472 924 (reference is also made to his face), for moving the dough is incompatible with this configuration;
en outre, on observe, lors du fonctionnement de ce procédé, des bouchages accidentels des cavités, où la pâte forme des agglomérats solides ("cakes"), phénomènes connus pour les boues de forage dans les domaines pétroliers. in addition, there is, during operation of this method, accidental blockages of the cavities, where the dough forms solid agglomerates ( "cakes"), phenomena known to the drilling muds in oil fields. En effet, là où des contraintes de cisaillement trop élevées sont exercées sur la pâte, celle-ci perd son homogénéité et subit une autofiltration. Indeed, where too high shear stresses exerted on the dough, it loses its homogeneity and undergoes autofiltration. Les grains solides s'immobilisent, alors que la phase liquide continue de circuler. The solid particles are immobilized, while the continuous liquid phase to flow. Ces contraintes non contrôlées apparaissent si la pression au sein de la pâte est trop grande, lors de variations brusques de pertes de charge dans le circuit d'écoulement, comme, par exemple, lors de changements de section des conduits. These uncontrolled stresses occur if the pressure in the paste is too large, when sudden changes in pressure losses in the flow circuit, such as, for example, when ducts section changes. Il est alors évident que, dans de telles zones d'agglomération, la fraction en grains solides a augmenté et dépasse la concentration volumique critique en pigments, ce qui localement augmente la perte de charge, et le phénomène d' autofiltration s'accentue. It is obvious that in such agglomeration areas, the fraction solid grains has increased and exceeds the critical pigment volume concentration, which locally increases the pressure loss, and the phenomenon of autofiltration increases. Ce processus catastrophique conduit au cours du temps à 1 ' arrêt de 1 'écoulement. This catastrophic process leads over time to 1 stop of 1 flow.
La présente invention a pour objectif de proposer un générateur électrochimique qui s'affranchit de ces différentes difficultés et qui permet ainsi la réalisation pratique, sous des formes industriellement et économiquement acceptables, du procédé décrit dans le brevet américain précité. The present invention aims to provide an electrochemical generator which overcomes these problems and allows the realization practice in forms industrially and economically acceptable, the method described in US Patent cited above.
A cet effet, conformément à la présente invention, on fait circuler la pâte anodique en un mince ruban dans une cavité en forme de fente, des moyens étant proposés pour que la pâte anodique circule, en épousant en tout point la section de ladite cavité, sans discontinuité. To this end, in accordance with the present invention, is made to flow the anodic paste into a thin ribbon in a cavity-shaped slot, means being provided so that the anode paste flows by marrying at any point the section of said cavity, without discontinuity.
Par ailleurs, en plus de résoudre les problèmes posés dans la technique antérieure, cette circulation de la pâte suivant un mince ruban offre des avantages importants du point de vue de l'encombrement du générateur, cet encombrement pouvant être réduit de façon très importante, ce qui présente un très grand intérêt en particulier dans l'application à l'industrie automobile. Furthermore, in addition to solving the problems in the prior art, this movement of the dough along a thin strip has significant advantages from the viewpoint of the size of the generator, this space may be reduced very significantly, this which presents great interest particularly in the application to the automotive industry. La présente invention a donc pour objet un générateur électrochimique destiné à produire de l'électricité par l'oxydation d'un métal et la réduction d'un gaz contenant de l'oxygène, ledit générateur comprenant au moins une cellule électrochimique constituée par : The present invention therefore relates to an electrochemical generator for generating electricity through oxidation of a metal and reduction of a gas containing oxygen, said generator comprising at least one electrochemical cell constituted by:
- une cathode comprenant un support conducteur poreux alimenté par de 1 ' oxygène ou un gaz contenant de - A cathode comprising a porous conductive support supplied with 1 oxygen or a gas containing
1 * oxygène et permettant à cet oxygène d ' être réduit, ledit support conducteur poreux servant de collecteur cathodique ; 1 * oxygen and allowing the oxygen to be reduced, said porous conductive support serving as cathode collector;
- un diaphragme en contact électrolytique avec ledit support conducteur poreux ; - A diaphragm in electrolytic contact with said porous conductive support; un support conducteur servant de collecteur anodique, l'anode étant constituée par ledit métal à l'état pulvérulent placé sous la forme d'une pâte anodique, en étant combiné avec un électrolyte, ladite pâte anodique étant susceptible d'être déplacée en étant en contact, d'une part, avec ledit diaphragme et, d'autre part, avec ledit collecteur anodique et étant, lors de son déplacement, transformée progressivement, au moins partiellement, en une pâte de métal oxydé et l'oxygène étant réduit de façon à produire de l'énergie électrique, les électrodes étant connectées par un circuit externe, caractérisé par le fait que le support conducteur collecteur anodique, le diaphragme et le support conducteur poreux collecteur cathodique sont des éléments sensiblement de même forme, montés parallèlement entre eux, ledit diaphragme et ledit support collecteur anodique étant espacés entre eux pour constituer une cavité dans laquelle la pâte anodique est amenée à se déplacer suivant un ruban, le dispositif d'amenée de la pâte anodique dans ladite cavité étant conformé pour qu'en régime d'écoulement, la pâte épouse en tout point la section de la cavité sans discontinuité, en progressant avantageusement suivant des surfaces isobares ou sensiblement isobares. a conductive support serving as anodic collector, the anode being constituted by said metal in the powdered state placed in the form of an anodic paste, being combined with an electrolyte, said anodic paste being capable of being moved by being contact firstly with said diaphragm and secondly with said anodic collector and being, during its movement, gradually transformed, at least partially, in an oxidized metal paste and the oxygen being reduced so to produce electrical energy, the electrodes being connected by an external circuit, characterized in that the support core anodic collector, the diaphragm and the porous cathode collector conductive support elements are substantially the same shape, mounted parallel to each other, said diaphragm and said anodic collector support being spaced apart to form a cavity in which the anodic paste is induced to move in a ribbon, the feed device of the anodic paste into said cavity being shaped so that in scheme flow, the pulp wife at any point the section of the cavity without interruption advantageously progressing following isobaric or substantially isobaric surfaces.
La poudre métallique anodique est notamment choisie parmi les poudres de zinc, d'aluminium, de fer, de cadmium, de lithium, de magnésium ou de plomb. The anodic metal powder is selected in particular from zinc powder, aluminum, iron, cadmium, lithium, magnesium or lead. La poudre métallique anodique préférée est la poudre de zinc. The preferred anodic metal powder is zinc powder. Par ailleurs, la coupe granulométrique de la poudre métallique anodique s'étend généralement entre 10~ 2 μm et 100 μm. Moreover, the particle size cut of the anodic metal powder generally ranges between 10 -2 .mu.m and 100 .mu.m.
D'une manière générale, 1 * électrolyte est avantageusement une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ou de potassium de concentration comprise entre 1 et 13 moles/litres. In general, 1 * electrolyte is preferably an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium concentration of between 1 and 13 moles / liter.
La pâte anodique est avantageusement, par l'incorporation d'un gélifiant, réglée à une viscosité supérieure à 1 Pa.s, en particulier comprise entre 1 Pa.s et The anode paste is preferably, by the incorporation of a gelling agent, set higher viscosity 1 Pa.s, in particular between 1 Pa.s and
500 Pa.s. 500 Pa A titre d'exemples de gélifiant, on peut citer la carboxyméthylcellulose et les polyacrylates. For gelling examples include carboxymethyl cellulose and polyacrylates.
La pâte anodique peut également renfermer une fraction (allant par exemple jusqu'à 20 parties en poids pour 100 parties en poids de poudre de métal anodique) d'au moins un adjuvant destiné à améliorer les caractéristiques électriques et/ou rhéologiques de la pâte, et choisi notamment parmi : The anode paste can also contain a fraction (e.g. up to 20 parts by weight per 100 parts by weight of anodic metal powder) of at least one additive intended to improve the electrical characteristics and / or rheology of the dough, and chosen especially from:
— les agents améliorant la conductivité électrique de la pâte, tels que le graphite pulvérulent ; - Agents improving the electrical conductivity of the paste, such as powdered graphite;
— les agents à faible coefficient de frottement, destinés à abaisser 1 ' énergie perdue par frottement au sein de la pâte, comme le graphite pulvérulent, les polymères fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène pulvérulent ; - Agents with a low coefficient of friction, for lowering one energy lost by friction in the paste, such as powdered graphite, fluorinated polymers such as powdered polytetrafluorethylene;
— les agents favorisant la dispersion de la poudre métallique anodique au sein de la pâte, comme l'oxyde de zinc qui favorise la dispersion de la poudre de zinc par équilibre ionique ; - Agents promoting the dispersion of the anodic metal powder in the paste, such as zinc oxide which promotes the dispersion of the ion balance zinc powder; - les agents favorisant la réaction électrochimique, comme la cellulose (cellulose microcristalline) régulatrice du taux d'eau dans la phase liquide. - Agents promoting the electrochemical reaction, such as cellulose (microcrystalline cellulose) regulating the amount of water in the liquid phase.
On peut citer en particulier, l'emploi de pâtes ayant la formulation suivante, pour 100 parties en poids de poudre de métal : There may be mentioned in particular, the use of pastes having the following formulation per 100 parts by weight of metal powder:
• de 13 à 44 parties en poids de KOH ou NaOH ; • 13 to 44 parts by weight of KOH or NaOH; • de 0,5 à 6 parties en poids de gélifiant ; • 0.5 to 6 parts by weight gelling agent;
• jusqu'à 20 parties en poids, en particulier de 6,5 à 20 parties en poids, d'au moins un adjuvant précité. • up to 20 parts by weight, especially 6.5 to 20 parts by weight of the at least one adjuvant.
Le collecteur anodique peut être en métal, en graphite ou en une matière plastique rendue conductrice par l'incorporation d'une charge conductrice, ledit collecteur anodique devant par ailleurs être chimiquement inerte, c'est-à-dire ne pas dégrader la pâte et ne pas être attaquable par les composants de la pâte ; The anode collector may be made of metal, graphite or a plastic material made conductive by incorporating a conductive filler, said anode collector must moreover be chemically inert, that is to say not to degrade the pulp and will not be attacked by the components of the paste; le support conducteur de la cathode peut être une feuille poreuse comportant une couche poreuse hydrofuge, par exemple en grains fins de polytétrafluoroéthylène fritte, à laquelle est accolée une couche conductrice poreuse, en métal fritte ou en carbone pulvérulent, éventuellement en mélange avec un liant et contenant, le cas échéant, un catalyseur pour réduire électrochimiquement l'oxygène, la couche hydrofuge étant disposée en regard d'une lame d'air, la couche conductrice servant de frontière entre 1 'électrolyte côté diaphragme et l'air ; the conductive cathode support can be a porous sheet having a water-repellent porous layer, for example fine granular polytetrafluoroethylene frit, to which is attached a porous conductive layer, made of sintered metal or powdered carbon, possibly mixed with a binder and containing, where appropriate, a catalyst for electrochemically reducing the oxygen, the water-repellent layer being disposed facing an air gap, the conductive layer serving as frontier between one electrolyte diaphragm side and the air; quant au diaphragme, il peut être composé d'une feuille ou de plusieurs feuilles accolées de matière isolante microporeuse imprégnée d' électrolyte. as the diaphragm, it may consist of a sheet or multiple sheets joined together of microporous insulating material impregnated with electrolyte.
L'épaisseur "e" de la cavité pour le passage de la pâte anodique est notamment de l'ordre de 0,5 à 10 mm. The thickness "e" of the cavity for passage of the anodic paste is notably of the order of 0.5 to 10 mm.
Conformément à un mode de réalisation particulièrement intéressant de la présente invention, le support collecteur anodique, le diaphragme, le support collecteur cathodique sont en forme de plaques rectangulaires, la cavité pour le passage de la pâte anodique ayant une géométrie correspondant à celle d'une plaque rectangulaire. According to a particularly interesting embodiment of the present invention, the anodic collector support, the diaphragm, the cathodic collector support are in the form of rectangular plates, the cavity for passage of the anodic paste having a geometry corresponding to that of a rectangular plate. Ladite plaque rectangulaire peut avantageusement avoir une longueur "L" de 5 à 100 cm et une largeur "1" de 1 à 50 cm, tout en respectant le rapport largeur "1" / épaisseur "e" de la cavité, qui est essentiellement au moins égal à 20. Conformément à un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'introduction de la pâte en provenance d'un réservoir de stockage de pâte non oxydée et arrivant par un conduit est agencé pour distribuer ladite pâte à une seule cavité. Said rectangular plate may advantageously have a length "L" of 5 to 100 cm and a "1" width of 1 to 50 cm, while maintaining the width "1" / thickness "e" of the cavity, which is essentially the less than 20. in accordance with a first embodiment of the invention, the input device of the pulp from a non-oxidised paste and arriving storage tank through a pipe is arranged to distribute said paste to a single cavity. A titre d'exemple, le dispositif d'introduction de la pâte dans une cavité peut consister en une pièce mécanique analogue à une filière plate, de profil en queue de poisson ou en porte-manteau, disposée immédiatement avant l'entrée dans ladite cavité, et capable de former, à sa sortie, le ruban de pâte à écoulement homogène. For example, the introduction of the device in a pulp cavity may consist of a mechanical part similar to a flat die, profile fishtail or coat hanger, disposed immediately before the entry into said cavity , and capable of forming, at its output, the flow homogeneous dough ribbon.
Conformément à un second mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'introduction de la pâte en provenance d'un réservoir de stockage de pâte non oxydée et arrivant par un conduit est agencé pour distribuer ladite pâte à plusieurs cavités, parallèles entre elles. According to a second embodiment of the invention, the input device of the pulp from a non-oxidised paste and arriving storage tank through a pipe is arranged to distribute said paste to a plurality of recesses parallel to each other . A titre d'exemple, le dispositif d'introduction de la pâte dans plusieurs cavités parallèles entre elles peut consister en une pièce profilée analogue à une filière plate, dont les deux faces principales en regard se situent dans le prolongement des deux parois extrêmes délimitant les deux cavités extrêmes, un dispositif interne de guidage de la pâte étant par ailleurs prévu pour que celle-ci pénètre dans chaque cavité en étant guidée sur des parois inclinées, s ' évasant vers 1 ' extérieur desdites cavités. For example, the introducer of the pulp in a plurality of parallel cavities therebetween may consist of a profiled part similar to a flat die whose two main opposing faces are situated in the extension of the two extreme walls delimiting the two extreme cavities, an internal device for guiding the paste also being provided so that it penetrates into each cavity while being guided over inclined walls, flaring toward one outside of said cavities.
Avantageusement, un dispositif analogue au dispositif d'introduction de la pâte dans une ou des cavités est disposé à la sortie, de manière symétrique. Advantageously, a device similar to the introducer of the pulp in one or more cavities is disposed at the outlet, symmetrically. Cette disposition permet d'inverser le sens de circulation de la pâte. This arrangement allows to reverse the direction of movement of the dough.
Différentes variantes de montage mettant en oeuvre les principes de base de la présente invention peuvent être envisagées : Different mounting options by implementing the basic principles of the present invention may be considered:
Le générateur peut comprendre plusieurs cellules montées en série. The generator may comprise several cells connected in series. A titre d'exemple, on peut citer le montage à électrodes bipolaires suivant lequel, dans un boitier, sont disposés successivement : - un collecteur anodique ; For example, there may be mentioned the mounting bipolar electrodes according to which, in a housing, are arranged in succession: - an anodic collector;
- un tronçon de pâte anodique circulante ; - A circulating anode paste section;
- un diaphragme ; - A diaphragm; — un collecteur pour la cathode à air ; - A collector for the air cathode;
— un espaceur conducteur, perforé, disposé dans une lame d'air, servant également de collecteur cathodique ; - A conductive spacer, perforated, arranged in an air blade, also serving as cathodic collector;
— à nouveau un collecteur anodique, lequel est en contact avec l' espaceur, en faisant suivre par la succession des éléments précédents autant de fois qu ' il y a de cellules et en terminant par un collecteur relié à la borne θ du générateur électrochimique, le premier collecteur anodique étant relié à la borne θ du générateur électrochimique ; - Again an anode collector, which is in contact with the spacer, followed by the succession of the above many times that there are cells and ending with a collector connected to the θ terminal of the battery, the first anode collector being connected to the θ terminal of the electrochemical generator; le boîtier comportant des ouvertures pour mettre en communication les lames d'air avec l'extérieur. the housing having openings for communicating the air knives with the outside.
Suivant une autre variante, dans un boîtier, sont disposés successivement : - un collecteur anodique ; According to another variant, in a housing, are arranged in succession: - an anodic collector;
- un tronçon de pâte anodique ; - An anodic paste section;
- un diaphragme ; - A diaphragm;
- un support conducteur poreux collecteur cathodique ; - A porous cathode collector conductive support;
- un espaceur perforé conducteur également collecteur cathodique, disposé dans une lame d'air ; - A perforated conductive spacer also cathodic collector, disposed in an air gap;
- un collecteur anodique, et ainsi de suite jusqu'à un tronçon de pâte anodique et un collecteur anodique, tous les collecteurs anodiques étant reliés à la borne θ du générateur électrochimique et tous les collecteurs cathodiques à la borne θ dudit générateur, le boîtier comportant des ouvertures pour mettre en communication les lames d'air avec l'extérieur. - An anodic collector, and so on until an anodic paste portion and an anodic collector, all the anodic collectors being connected to the θ terminal of the electrochemical generator and all the cathodic collectors θ terminal of said generator, the housing comprising openings for communicating the air knives with the outside.
Conformément à encore une autre variante, il comporte une seule cellule, la cathode, le diaphragme et le collecteur anodique sont divisés en parties égales, disposées parallèlement dans un boîtier, dans l'ordre suivant : According to yet another variant, it comprises a single cell, the cathode, the diaphragm and the anodic collector are divided into equal parts, disposed parallel in a housing in the following order:
- collecteur anodique ; - Anodic collector;
- tronçon de pâte anodique ; - Anode paste section; — diaphragme ; - Diaphragm;
— collecteur poreux cathodique ; - Porous cathode collector;
— lame d'air pouvant contenir un espaceur isolant ; - Air space that may contain an insulating spacer;
— collecteur anodique, et ainsi de suite jusqu'à un tronçon de cathode, la pâte circulant de 1 ' entrée à la sortie suivant un seul chemin en épingle à cheveux, le boîtier comportant des ouvertures pour mettre en communication les lames d'air avec l'extérieur, la pâte pouvant par ailleurs circuler dans un sens ou dans l'autre. - Anodic collector, and so on until a cathode section, the pulp flowing from one inlet to the outlet along a single hairpin path, the housing having openings for communicating the air knives with outside, the dough can also circulate in one direction or the other.
Le générateur selon la présente invention comporte des moyens assurant le déplacement de la pâte qui peuvent être de type pompe, dispositif à pression de gaz ou piston, ces moyens de déplacement étant extérieurs à la cavité ou aux cavités de passage de la pâte et étant notamment capables de déplacer la pâte à une vitesse linéaire moyenne dans la cavité (ou dans chaque cavité) de 0,1 mm/minute à 50 mm/minute. The generator according to the present invention comprises means for moving dough which can be of the pump, gas pressure device or piston, these displacement means being outside the cavity or passage cavities paste and being in particular capable of displacing the paste at an average linear velocity in the cavity (or in each cavity) of 0.1 mm / minute at 50 mm / min.
Par ailleurs, le générateur selon l'invention peut être à recharge mécanique (remplacement des blocs- réservoirs) ou hydraulique (remplacement d'une pâte usagée par une pâte neuve dans le même réservoir) ou encore être rechargeable électriquement. Furthermore, the generator according to the invention can be power charging (replacement of blocks- tanks) or hydraulic (replacement of a pulp shredder with a new paste in the same tank) or be electrically rechargeable.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation avec référence au dessin annexé. To illustrate the object of the present invention will be described hereinafter as non-limiting indication, several embodiments with reference to the accompanying drawings.
Sur ce dessin : la Figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un générateur électrochimique métal-air conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, ledit générateur comportant plusieurs cellules montées en série ; In this drawing: Figure 1 is a schematic view in longitudinal section of an electrochemical metal-air generator according to a first embodiment of the present invention, said generator having a plurality of cells connected in series;
- la Figure 2 représente, à échelle agrandie, une vue partielle en coupe transversale selon II-II de la - Figure 2 shows, on an enlarged scale, a partial cross-sectional view along II-II of
Figure 1 (sur cette figure, les proportions entre "1" et "e" ne sont pas respectées pour rester dans le format de la feuille) ; Figure 1 (in this figure, the proportions between "1" and "e" are not adhered to stay in the sheet size);
- la Figure 3 représente, à une échelle encore agrandie, la pièce mécanique d'amenée de la pâte anodique dans la cavité en forme de fente se trouvant entre le collecteur anodique et le diaphragme d'une cellule du générateur ; - Figure 3 shows, on a further enlarged scale, the mechanical part for feeding the anodic paste into the slot-like cavity located between the anode collector and the diaphragm of a cell of the generator;
- la Figure 4 représente une vue en coupe longitudinale partielle d'un générateur électrochimique métal-air conforme à un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; - Figure 4 shows a partial longitudinal sectional view of a metal-air electrochemical generator according to a second embodiment of the present invention; et and
- la Figure 5 représente une vue en coupe longitudinale partielle d'un générateur électrochimique métal-air conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention. - Figure 5 shows a partial longitudinal sectional view of a metal-air electrochemical generator according to a third embodiment of the present invention.
Si l'on se réfère tout d'abord aux Figures 1 et 2 , on peut voir que l'on a désigné par 1, dans son ensemble, un générateur électrochimique composé de cinq cellules 2 montées en série. If the first reference is made to Figures 1 and 2, one can see that has been designated by 1 as a whole, an electrochemical generator made up of five cells 2 connected in series. Chaque cellule 2 se compose des éléments ci-après, disposés de façon successive, en contact électrolytique entre eux : un collecteur de courant anodique 3 ; Each cell 2 is composed of the following elements arranged in succession, in electrolytic contact with each other: an anode current collector 3;
- une section 4 de pâte anodique circulante ; - A section 4 of circulating anode paste; - un diaphragme ou séparateur électrolytique poreux 5 ; - A diaphragm or porous electrolytic separator 5; et and
- une cathode à air 6. - An air cathode 6.
Les collecteurs de courant 3 sont constitués par des plaques en matériau conducteur de 1 ' électricité tel que défini ci-dessus, ces collecteurs étant notamment des plaques métalliques (en laiton par exemple) , de carbone (graphite) ou d'une matière plastique rendue conductrice de l'électricité par l'incorporation d'une charge, par exemple de carbone. The current collectors 3 are constituted by plates made of conductive material of one electricity as defined above, these manifolds being in particular a metal (e.g. brass), carbon (graphite) or made of a plastic electrically conductive by the incorporation of a filler, for example carbon. Les anodes des cellules 2 sont constitués par un métal pulvérulent entrant dans la composition d'une pâte 4 formée par le mélange intime et parfaitement homogène de la poudre métallique avec un électrolyte gélifié : - la métal est en particulier le zinc ; The anodes of the cells 2 consist of a powdered metal in the composition of a paste 4 formed by the intimate mixing and perfectly homogeneous in metal powder with a gelled electrolyte - the metal is in particular zinc; on peut également mentionner l'aluminium, le fer, le cadmium, le lithium, le magnésium et le plomb ; mention may also be aluminum, iron, cadmium, lithium, magnesium and lead;
- 1 'électrolyte est généralement un électrolyte aqueux, étant, par exemple, une solution concentrée d'hydroxyde de sodium ou de potassium ; - 1 electrolyte is usually an aqueous electrolyte, being, for example, a concentrated solution of sodium or potassium hydroxide;
- le gélifiant est, par exemple, un gélifiant polymère hydrosoluble, comme la carboxyméthylcellulose. - The gelling agent is, for example, a water-soluble polymer gelling agent, such as carboxymethylcellulose.
La pâte anodique 4 doit présenter une viscosité élevée, généralement supérieure à 1 Pa.s, permettant d'assurer l'homogénéité de la dispersion des grains de métal et la stabilité de cette dispersion dans le temps et vis-à- vis des contraintes mécaniques extérieures, lesquelles peuvent être de l'ordre de quelques dizaines de Pa. De plus, cette viscosité de la pâte assure à celle-ci un comportement rheologique adapté à sa circulation laminaire et en régime permanent ou transitoire. The anode paste 4 must have a high viscosity, generally greater than 1 Pa · s, to ensure the homogeneity of the dispersion of the metal grains and the stability of the dispersion over time and vis-à-vis mechanical stresses external, which may be of the order of a few tens of Pa. in addition, the viscosity of the paste provides thereto a rheological behavior adapted to its laminar flow and steady state or transient.
Les . The . diaphragmes électrolytiques poreux 5 sont constitués chacun par exemple par au moins une feuille de matière isolante microporeuse imprégnée d' électrolyte. porous electrolytic diaphragms 5 are each constituted for example by at least one microporous sheet of insulating material impregnated with electrolyte. Comme matière isolante microporeuse, on peut citer le polypropylène fibreux, tissé ou non tissé. As microporous insulating material, there may be mentioned fibrous polypropylene, woven or nonwoven.
Les cathodes à air 6 sont chacune constituées par un support microporeux conducteur 6a (collecteur de courant cathodique) , qui est en contact avec le diaphragme 5 et à l'opposé duquel est ménagé un espace 6b (lame d'air) permettant la distribution de l'air sur l'ensemble de la surface de la cathode et contenant un espaceur 6ç_, qui est en même temps également conducteur de 1 'électricité et collecteur de courant cathodique. Air cathodes 6 are each constituted by a microporous support conductor 6a (cathode current collector), which is in contact with the diaphragm 5 and opposite which there is a space 6b (air gap) for the distribution of air over the entire surface of the cathode and containing a spacer 6c, which is also at the same time one conductor of electricity and cathode current collector. Cet espaceur- collecteur 6ç_ est en contact électrique avec le collecteur de courant anodique 3, associé à la cellule 2 voisine, ce qui permet de constituer des électrodes bipolaires. This espaceur- 6c collector is in electrical contact with the anode current collector 3, associated with the cell 2 adjacent, thereby constitute bipolar electrodes. Le collecteur 6ç de la dernière cellule du générateur (celle du bas sur la Figure 2) est en contact avec un collecteur 7 du générateur 1 relié à la borne θ, le collecteur 3 de la première cellule étant relié à la borne θ. 6c collector of the last cell of the generator (the lower one in Figure 2) is in contact with a collector 7 of the generator 1 connected to the terminal θ, the collector 3 of the first cell being connected to the terminal θ. Le collecteur 7 pourrait être absent, auquel cas le collecteur 6ç constituerait la borne Φ. The collector 7 may be absent, in which case the manifold 6c constitute the terminal Φ.
Les supports microporeux conducteurs 6a sont, par exemple, formés des feuilles poreuses bicouches telles que définies ci-dessus. The supports microporous conductors 6a are, for example, bilayers formed porous sheets such as defined above. Quant aux espaceurs-collecteurs 6ç_, ils sont constitués, par exemple, par une fine tôle ondulée, agencée ou perforée pour permettre le passage de l'air. As for the collectors 6c-spacers, they are constituted, for example, by a thin corrugated metal arranged or perforated to allow the passage of air.
Les éléments 3, 5, 6a, 6ç_ composant les différentes cellules 2 et l'élément collecteur 7, disposés parallèlement entre eux, ont la forme de rectangles de mêmes dimensions. The elements 3, 5, 6a, 6c forming the different cell 2 and the collector element 7, arranged parallel to each other, have the shape of rectangles of the same dimensions. La pâte anodique 4 circule suivant un mince ruban, d'épaisseur constante entre les collecteurs 3 et les diaphragmes 5 des différentes cellules 2. The anode paste 4 circulates in a thin ribbon of constant thickness between the collectors 3 and the diaphragm 5 of the various cells 2.
Tous les éléments qui viennent d'être décrits dans leur composition et leurs dispositions relatives sont enfermés dans un boîtier 8 qui comporte des ouvertures 9 permettant l'accès de l'air extérieur dans les espaces 6b. All the elements that have been described in composition and arrangements are enclosed in a housing 8 which has openings 9 providing access to outside air into the space 6b.
A sa partie supérieure (si l'on regarde la At its upper part (if we look at the
Figure 1), pour assurer l'arrivée de la pâte 4 dans des conditions hermétiques dans chaque espace entre collecteur 3 et diaphragme 5, le boîtier 8 est configuré à la manière d'une filière plate 10 ayant un profil en queue de poisson et comportant une ouverture circulaire centrale 11 d'entrée. Figure 1), to ensure the arrival of the paste 4 in airtight conditions in each space between manifold 3 and the diaphragm 5, the housing 8 is configured in the manner of a slot die 10 having a fish-tail profile and comprising a central circular opening 11 input. Les deux parois sensiblement planes opposées de la pièce 10 d'amenée de la pâte en forme de filière plate, sont au droit respectivement du collecteur 3 et du diaphragme 5 de la cellule 2. La géométrie de cette pièce est donc telle qu'en régime (permanent ou transitoire) d'écoulement de la pâte 4, toute la surface de cette dernière dans la section de sortie de la pièce 10 est isobare. The two substantially planar opposing walls of the part 10 for supplying the dough into a flat die are at right respectively of the manifold 3 and the diaphragm 5 of the cell 2. The geometry of this piece is such that regime (permanent or transient) flow of the paste 4, the entire surface of the latter in the outlet section of the part 10 is isobaric. Ladite pièce 10 ne présente ni arête vive, ni point anguleux, ni obstacle susceptible de dégrader la structure de la pâte ou empêcher son écoulement. Said part 10 exhibits no sharp edge or corner point or obstacle likely to degrade the structure of the dough or run-off. Sur la Figure 3 qui montre, à plus grande échelle, cette pièce 10, on a symbolisé les surfaces isobares 12, ainsi que les lignes de champ de vitesse 13. Figure 3 shows, on a larger scale, the part 10, is symbolized isobaric surfaces 12, and the velocity field lines 13.
La sortie de la pâte 4 à partir de chaque cellule 2 s'effectue de la même façon, par une pièce 14 de même forme que la pièce 10, mais disposée symétriquement, comportant une ouverture circulaire centrale 15 de sortie. The output of paste 4 from each cell 2 is carried out in the same manner, by a part 14 of the same shape as the part 10, but arranged symmetrically, having a central circular opening 15 output. Cette configuration permet de faire circuler la pâte dans l'un ou l'autre sens, sans influence sur les opérations électriques. This configuration helps to circulate the dough in one direction or the other, without affecting the electrical operations. Ainsi, dans une mise en oeuvre possible, la pâte peut effectuer plusieurs aller-retour, d'un réservoir à l'autre, et subir à chaque passage une oxydation partielle. Thus, in one possible implementation, the dough can perform multiple round-trip from one tank to the other, and subjecting each pass a partial oxidation. Une autre mise en oeuvre possible réside dans la recharge électrique du générateur : en appliquant les principes de l'invention, par exemple en inversant le sens de circulation de la pâte oxydée dans le montage de la Figure 1 et en imposant une densité de courant de polarité convenable aux bornes du générateur, pour réduire par voie électrolytique la pâte oxydée en pâte métallique, de nouveau prête à 1 ' emploi. Another possible implementation is the electric charging of the generator: applying the principles of the invention, for example by reversing the direction of circulation of the oxidized pulp in the assembly of Figure 1 and by imposing a current density of proper polarity at the generator terminals to reduce electrolytically oxidized pulp metallic paste, ready again to 1 job. Pour chaque cellule 2, la pâte 4, non oxydée, est stockée dans un compartiment d'un réservoir 16. Chaque compartiment comporte latéralement un orifice de remplissage 17 normalement fermé hermétiquement par un bouchon 18, et, dans son fond, un orifice de sortie 19. Ce dernier est relié à l'ouverture 11 par un tuyau souple 20. Une pompe péristaltique 21, commune à tous les tuyaux souples 20 et montée sur le trajet de ceux-ci, permet la mise en mouvement de la pâte 4 dans chacun d'eux. For each cell 2, the paste 4, unoxidized, is stored in a compartment of a tank 16. Each compartment has a lateral filling orifice 17 normally sealed by a plug 18, and, in its bottom, an outlet port 19. the latter is connected to the opening 11 by a flexible tube 20. a peristaltic pump 21, common to all the hoses 20 and mounted on the path thereof, allow the setting in motion of the paste 4 in each two.
Un tuyau souple 22 relie, de la même façon, l'ouverture de sortie 15 à l'orifice d'entrée 23 de la pâte oxydée pratiqué dans le fond d'un compartiment d'un réservoir 24 de pâte oxydée. A flexible hose 22 connects, in the same way, outlet opening 15 to the oxidized pulp inlet 23 formed in the bottom of a compartment of a tank 24, oxidized pulp. Chaque compartiment comporte également une ouverture latérale de vidange 25 normalement fermée par un bouchon 26. Pour faire fonctionner le générateur électrochimique 1, les électrodes bipolaires qui viennent d'être décrites étant connectées en série, les compartiments du réservoir 16 sont initialement remplis de pâte 4, ceux du réservoir 24 étant vides. Each compartment also has a side drain outlet 25 normally closed by a plug 26. To operate the electrochemical generator 1, the bipolar electrodes which have just been described being connected in series, the compartments of the reservoir 16 are initially filled with paste 4 , those of the reservoir 24 being empty. La pompe péristaltique 21 est mise en marche, la pâte 4 arrivant alors dans les cavités entre les collecteurs 3 et les séparateurs 5, et s 'écoulant dans celles-ci de façon régulière sans discontinuité, dans les conditions indiquées ci-dessus. The peristaltic pump 21 is started, the dough 4 then arriving in the cavities between the collectors 3 and separators 5, and flowing therein regularly without interruption under the conditions indicated above.
Dans ces cavités, le métal de la pâte 4 subit une oxydation électrochimique et simultanément l'oxygène de l'air est réduit à la cathode. In these cavities, the metal paste 4 undergoes electrochemical oxidation and atmospheric oxygen is simultaneously reduced at the cathode. Une différence de potentiel entre l'anode et la cathode de chaque cellule est générée spontanément, les cellules étant ici comme indiqué, associées en série pour obtenir la tension désirée (6 volts dans l'exemple représenté). A potential difference between the anode and the cathode of each cell is generated spontaneously, the cells being here as stated, associated in series to obtain the desired voltage (6 volts in the example shown). Pour obtenir l'intensité souhaitée, on branche en parallèle le nombre de générateurs 1 nécessaire. To obtain the desired intensity, one parallel branch the number of generators needed 1.
Une fois toute la pâte 4 oxydée, on peut vider le réservoir 24 et introduire de la pâte neuve dans le réservoir 16. On peut également réduire électrolytiquement la pâte 4 oxydée en faisant tourner le moteur péristaltique 21 dans le sens inverse et en imposant un courant inverse aux bornes des deux collecteurs extrêmes 3 et 7. On peut aussi envisager de régénérer la pâte 4 oxydée dans une centrale extérieure. Once all the dough 4 oxidized, it can drain the tank 24 and introduce the fresh pulp in the tank 16 can also be reduced electrolytically oxidized dough 4 by rotating the peristaltic motor 21 in the opposite direction and by applying a current Conversely across the two extremes collectors 3 and 7. It is also possible to regenerate the dough 4 oxidized in an outdoor plant.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, on peut voir que l'on a représenté par 101 dans son ensemble un générateur électrochimique formé à partir des mêmes éléments que le générateur 1, mais ceux-ci étant disposés de manière différente. If we refer now to Figure 4, it can be seen that there is shown by 101 as a whole an electrochemical cell formed from the same elements as the generator 1, but they are arranged differently. Dans ce qui suit, les éléments du générateur 101 sont désignés par des chiffres de référence supérieurs de 100 par rapport aux mêmes éléments du générateur 1. In the following, the generator elements 101 are designated by reference numerals greater by 100 with respect to the same elements of the generator 1.
La disposition des éléments du générateur 101 est la suivante, de gauche à droite si l'on regarde la Figure 4 : - un collecteur de courant anodique 103 ; The arrangement of the generator elements 101 is as follows, from left to right if we look at Figure 4: - an anode current collector 103; - une section de pâte anodique 104 ; - An anodic paste section 104; un diaphragme ou séparateur électrolytique poreux 105 ; a diaphragm or porous electrolytic separator 105; - un support microporeux conducteur 106a ; - A driver 106a microporous support;
- une lame d'air 106b dans laquelle se trouve un espaceur conducteur 106ç_, collecteur de courant pour la cathode à air ainsi formée avec le support microporeux conducteur 106a . - An air gap 106b is located in a spacer 106ç_ conductive current collector for the air cathode thus formed with the microporous support conductor 106a. précité et la lame d • air 106b précitée ; and the aforementioned blade • 106b aforementioned air; un support microporeux conducteur 106a (constituant avec l'espaceur 106ç précité et la lame d'air 106b précitée une autre cathode à air, accolée à la précédente) ; a microporous support driver 106a (together with the aforementioned 106c and the air space above spacer 106b another air cathode, contiguous to the above); un diaphragme 105 ; a diaphragm 105;
- une section de pâte anodique 104 ; - An anodic paste section 104; un collecteur de courant anodique 103 ; an anode current collector 103;
- à nouveau une section de pâte anodique, et ainsi de suite jusqu'à un dernier collecteur de courant anodique 103. - Again an anode paste section, and so on until a last anode current collector 103.
Dans ce montage, suivant lequel une lame d'air 106b assure la distribution de l'air sur deux supports microporeux conducteurs 106a, les collecteurs anodiques 103 et les collecteurs cathodiques 106ç sont branchés en parallèle, les premiers à la borne θ et les seconds, à la borne θ du générateur 101. In this assembly, wherein an air gap 106b ensures the distribution of the air on two supports 106a microporous conductors, anode collectors 103 and 106C cathode collectors are connected in parallel, the first to θ and the second terminal, θ the generator terminal 101.
Les éléments 103, 105, 106a et 106ç_, en forme de rectangles, sont disposés parallèlement entre eux, dans un boîtier 108 comportant des moyens de type entretoise pour assurer les écartements voulus entre les collecteurs 103 et les diaphragmes 105 en vue du passage de la pâte anodique 104. Le boîtier 108 a la forme d'un étui ouvert à ses deux extrémités, comportant deux faces parallèles en regard des deux collecteurs 103 d'extrémité et deux autres faces perpendiculaires aux précédentes, en regard des bordures longitudinales des éléments du générateur 101. The elements 103, 105, 106a and 106ç_ shaped rectangles, are arranged parallel to one another in a housing 108 having like means spacer to ensure the desired spacing between the manifolds 103 and apertures 105 for passage of the anode paste 104. the housing 108 has the form of a case open at both ends, having two parallel opposite faces of the two manifolds 103 and two other end faces perpendicular to the preceding, with reference to the longitudinal edges of the generator elements 101.
Par ailleurs, les lames d'air 106b sont en communication avec 1 ' extérieur par des ouvertures pratiquées dans le boîtier 108. Furthermore, the air gaps 106b are in communication with one outside through openings in the housing 108.
Sur les bordures supérieures et inférieures si l'on regarde la Figure 4 des quatre groupes d'éléments 105- 106a- 106ç_- 106a-105, sont fixées par leur base, par exemple par collage, des barrettes 110a. On the upper and lower edges if you look at Figure 4 of the four groups of elements 105- 106ç_- 106a- 106a-105, are fixed by their base, for example by gluing strips 110a. à profil en forme de triangle isocèle. shaped profile of an isosceles triangle. Le rôle de ces barrettes 110a est indiqué plus loin. The role of these modules 110a is indicated below. Des éléments profilés 110 guidant l'entrée et la sortie de la pâte 104 sont fixés hermétiquement par tous moyens voulus sur chacun des deux côtés ouverts du boîtier 108. Sur la Figure 4, on peut voir le profilé 110 d'amenée de la pâte, qui s'effile pour former une partie tubulaire centrale 111 sur laquelle sera raccordé un tube unique amenant la pâte 104 à partir d'un réservoir de pâte non oxydée. Profiled elements 110 guiding the inlet and outlet of the pulp 104 are hermetically fixed by any appropriate means on each of the two open sides of the housing 108. In Figure 4, we can see the section 110 for supplying the pulp, which tapers to form a central tubular portion 111 on which will be connected to a single tube 104 causing the pulp from a pulp reservoir unoxidized. L'élément 110 a également la forme d'une filière plate, dont les deux faces principales en regard se situent en position de montage, dans le prolongement des faces du boîtier 108 parallèles aux différents éléments composant de les électrodes. The element 110 also has the shape of a flat die whose two main opposing faces are situated in the mounting position, in the extension side of the case 108 parallel to the electrodes of different component elements. L'élément profilé de sortie est identique à l'élément 110 et raccordé de la même façon à un réservoir de pâte oxydée. The output profile element is identical to the element 110 and connected in the same way to an oxidized pulp tank. Des barrettes à profil en forme de triangle, analogues aux barrettes 110a, sont montées de la même façon à la partie inférieure. profile bars of the triangle, similar to the strips 110a are mounted in the same way to the bottom.
Un moyen de pompage de la pâte est également prévu. A pumping means of the pulp is also provided.
Dans ces conditions, lorsque la pâte 104 est amenée dans les différentes cavités en forme de fentes situées entre les collecteurs 103 et les diaphragmes 105, elle est guidée dans ces cavités dans les mêmes conditions que dans le cas du premier mode de réalisation, c'est-à-dire sans discontinuité, grâce aux parois inclinées des barrettes 110a, et en ce qui concerne les cavités extrêmes, également à la forme profilée des parois de la pièce 110. Under these conditions, when the paste 104 is moved into the various cavities in the form of slots between the collectors 103 and diaphragms 105, it is guided in these cavities in the same conditions as in the case of the first embodiment, c ' is to say without interruption thanks to the inclined walls 110a webs, and as regards the extreme cavities, also to the profiled shape of the walls of the part 110.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 5, on peut voir que l'on a représenté par 201 dans son ensemble un générateur électrochimique conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention. If we refer now to Figure 5, it can be seen that there is shown by 201 as a whole an electrochemical generator according to a third embodiment of the present invention. Le générateur 201 comporte les éléments suivants montés parallèlement entre eux dans un boîtier 208. Ces éléments, désignés par des chiffres de référence supérieurs de 200 aux éléments de même type du générateur 1, sont, de gauche à droite si l'on regarde la Figure 5 : The generator 201 comprises the following elements mounted parallel to one another in a housing 208. These elements, designated by upper numerals 200 to the same type of generator 1 items are, from left to right if you look at Figure 5:
- un collecteur de courant anodique 203 ; - An anode current collector 203; - une section de pâte anodique circulante 204 ; - An anodic paste circulating section 204;
- un diaphragme 205 ; - A diaphragm 205;
- un support microporeux conducteur 206a ; - A driver 206a microporous support;
- une lame d'air 206b contenant un espaceur 206d lequel présente cependant ici la particularité d'être isolant ; - An air gap 206b containing a spacer 206d which however has the distinction of being here insulator;
- un autre collecteur de courant anodique 203, et ainsi de suite jusqu'à un collecteur final 207, qui est du type des collecteurs 203, et qui vient s'appliquer contre un dernier espaceur 206ç qui, lui, est conducteur. - Another anode current collector 203, and so on until a final collector 207, which is the type of collectors 203, and which is pressed against a last spacer 206c which itself is conductive. La pâte anodique 204 circule suivant un seul mince ruban d'épaisseur constante entre les collecteurs 203 et les diaphragmes 205, ce ruban cheminant suivant un trajet en épingle à cheveux, le boîtier 208 étant par ailleurs configuré pour permettre le cheminement précité de la pâte anodique 204. The anode paste 204 flows along a single thin ribbon of constant thickness between the collectors 203 and the diaphragms 205, this walking ribbon along a path hairpin, the housing 208 is further configured to allow the aforesaid path of the anode paste 204.
Le boîtier 208 comporte, à sa partie supérieure et au droit du premier tronçon de pâte 204, c'est-à-dire de l'espace entre le premier collecteur 203 et le premier diaphragme 205, une fente 208a dans laquelle est introduite une pièce 210 analogue à la pièce 10 du premier mode de réalisation, dont l'embouchure d'entrée centrale 211 reçoit un tube 220 d'amenée de la pâte 204 à partir d'un réservoir (non représenté) le long duquel est montée, de la même façon, une pompe péristaltique. The housing 208 has at its upper part and the right of the first dough portion 204, that is to say the space between the first manifold 203 and the first diaphragm 205, a slit 208a into which is introduced a piece 210 similar to the part 10 of the first embodiment, where the main inlet mouth 211 receives a tube 220 for supplying the paste 204 from a reservoir (not shown) along which is mounted to the Similarly, a peristaltic pump. Le boîtier 208 comporte, à sa partie inférieure et au droit du dernier tronçon de pâte 204, une fente dans laquelle est introduite une pièce 214 analogue à la pièce 14 du premier mode de réalisation, dont l'embouchure d'entrée centrale 215 reçoit un tube 222 de sortie de la pâte oxydée 204, acheminant celle-ci à un réservoir (non représenté) . The housing 208 has at its lower part and the right of the last dough portion 204, a slot into which is introduced a part 214 similar to the part 14 of the first embodiment, where the main inlet mouth 215 receives a tube 222 output the oxidized pulp 204, conveying it to a reservoir (not shown).
Ce montage correspond à une seule cellule, dont le collecteur pour l'anode (relié à la borne θ) , le diaphragme ainsi que la cathode à air reliée à la borne Θ, sont en plusieurs parties. This assembly corresponds to a single cell, a collector for the anode (connected to the terminal θ), the diaphragm and the air cathode connected to terminal Θ, is in several parts.
Dans les deuxième et troisième modes de réalisation de la présente invention, les blocs représentés permettent d'obtenir chacun une tension de 1,2 volt sous décharge. In the second and third embodiments of the present invention, the blocks represented possible to obtain each voltage of 1.2 volts in shock. Pour obtenir la tension standard de 6 volts, cinq de ces blocs seront branchés en série. For a standard voltage of 6 volts, five of these blocks will be connected in series.
On a utilisé le générateur électrochimique 1 conforme au mode de réalisation des Figures 1 à 3. Chaque cellule de 1,5 volt en circuit ouvert possède une épaisseur de 0,5 cm, dont 0,3 cm de ruban de pâte 4. Pour une cellule de 6 volts, l'épaisseur est donc de 2,5 cm hors boîtier extérieur. Was used electrochemical generator 1 according to the embodiment of Figures 1 to 3. Each cell of 1.5 volts open circuit has a thickness of 0.5 cm, 0.3 cm of ribbon of dough 4. For 6 volt cell, the thickness is 2.5 cm outside the outer housing. La hauteur de ce dernier dans chaque cellule, est de 20 cm et sa largeur de 6 cm. The height of the latter in each cell is 20 cm and 6 cm wide.
La pâte 4 utilisée avait la formulation suivante : The dough used 4 had the following formulation:
Poudre de zinc d'une granulo étrie moyenne de 10 μm .. 100 parties en poids zinc powder with a granular medium stirrup 10 microns .. 100 parts by weight
Eau 45 " " " • KOH 38 " " " Water 45 "" "• KOH 38" ""
Gélifiant 2 " " " Gelling 2 "" "
Adjuvants 12 " " " Adjuvants 12 "" "
La viscosité de la pâte 4, adaptée à l'écoulement en rubans dans le dispositif, est de 3 Pa.s. The viscosity of the paste 4, adapted to the ribbons flowing in the device is 3 Pa.s. La vitesse de circulation des rubans de pâte dans chaque cellule était de 0,6 mm/minute. The speed of movement of dough strips in each cell was 0.6 mm / min.
Cette configuration offre une densité d'énergie électrique utilisable de l'ordre de 230 Wh/kg de générateur, soit 550 Wh/1 de générateur pour une épaisseur de cellule de 0,5 cm. This configuration provides electrical energy density used in the order of 230 Wh / kg generator or 550 Wh / generator 1 for a 0.5 cm cell thickness. Les densités de puissance sont de l'ordre de 20 à The power densities are of the order of 20 to
100 milliwatts/cm . 100 milliwatts / cm. Ces résultats sont reproductibles plusieurs fois avec une pâte de zinc qui a subi plusieurs cycles électriques décharge-recharge. These results are reproducible several times with a zinc paste which has undergone several electric discharge-recharge cycles.
JPS4844293B1 * Title not available
1 * PATENT ABSTRACTS FROM JAPAN VOL V, NR 1 5 FÉVRIER 1974
2 * RAYMOND JASINSKI ET AL: "A zinc Paste Primary Battery", JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY., vol. 130, no. 3, - March 1983 (1983-03-01), MANCHESTER, NEW HAMPSHIRE US, pages 539 - 542, XP002068573
International Classification H01M12/06, H01M8/22, H01M8/18
Cooperative Classification Y02T10/705, Y02T90/14, Y02T10/7072, Y02T90/124, Y02T10/7005, B60L11/1822, B60L11/1879, H01M8/225, H01M8/184
European Classification B60L11/18L6, B60L11/18M38, H01M8/22C
21 Mar 2000 WWE Wipo information: entry into national phase
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