Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR CONVERTING MECHANICAL ENERGY FROM SOUND WAVES INTO ELECTRICITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/066939
Kind Code:
A1
Abstract:
A device (10) for converting sound waves into electricity comprising first and second electrodes (12, 14) connected to a voltage or current source (32) and intended to be connected to a load (34), the first and second electrodes together delimiting a recess (16) intended to receive infrasound and partially filled with a powder (19) of a semiconductor material and an electrolyte (18) comprising a colloidal dispersion of electrically charged diamond nanoparticles in a dispersing liquid medium comprising water or containing a gaseous mixture likely to form a plasma, the gaseous mixture comprising at least one metal in gas form.

Inventors:
DUMAS, Christophe (Chemin des Laves, Beaumont De Pertuis, F-84120, FR)
ISA, Swami (Vaikundom, 1431 Isalaya RoadAnayara P.O., KERALA, Trivandrum 9, 695029, IN)
Application Number:
FR2015/052868
Publication Date:
May 06, 2016
Filing Date:
October 23, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (Bâtiment Le Ponant D, 25 Rue Leblanc, Paris, F-75015, FR)
GLOBAL ENERGY PARLIAMENT RESEARCH CENTRE (Kadakampally Lane, Anayara P.O. KERALA, Trivandrum 9, 695029, IN)
International Classes:
H01M14/00; H02N2/18; H02N3/00; H02N11/00; H04R23/00
Domestic Patent References:
WO2009149563A12009-12-17
Foreign References:
US20140265726A12014-09-18
EP1981117A12008-10-15
US20060081459A12006-04-20
FR1460523A1966-01-07
US20140265726A12014-09-18
EP1981117A12008-10-15
Other References:
SEUNG NAM CHA ET AL: "Sound-Driven Piezoelectric Nanowire-Based Nanogenerators", ADVANCED MATERIALS, vol. 22, no. 42, 9 November 2010 (2010-11-09), pages 4726 - 4730, XP055201337, ISSN: 0935-9648, DOI: 10.1002/adma.201001169
SEUNG NAM CHA ET AL.: "Sound-Driven Piezoelectric Nanowire-Based Nanogenerators", ADVANCED MATERIALS, vol. 22, 2010, pages 4726 - 4730
Attorney, Agent or Firm:
CABINET BEAUMONT (1 Rue Champollion, Grenoble, F-38000, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif (10 ; 50) de conversion d'ondes sonores en électricité comprenant une première électrode (12) et une deuxième électrode (14) reliées à une source de tension ou de courant (32) et destinées à être reliées à une charge (34), les première et deuxième électrodes délimitant entre elles une cavité

(16) destinée à recevoir des infrasons et partiellement remplie d'une poudre (19) d'un matériau semiconducteur et d'un électrolyte

(18) comprenant une dispersion colloïdale de nanoparticules de diamant chargées électriquement dans un milieu liquide dispersant comprenant de l'eau ou contenant un mélange gazeux susceptible de former un plasma, le mélange gazeux comprenant au moins un métal sous forme gazeuse.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chacune des première et deuxième électrodes (12, 14) comprend un support recouvert d'un film (40, 42) de diamant nanocristallin dopé au bore .

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'écart entres les première et deuxième électrodes (12, 14) est compris entre 1 mm et 10 mm.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel 1 ' électrolyte (18) comprend de 3 % à 10 % en masse de nanoparticules de diamant chargées électriquement.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première électrode (12) est contenue dans la deuxième électrode (14) .

6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la première électrode (12) comprend une première surface (13) et la deuxième électrode (14) comprend une deuxième surface (15) , les première et deuxième surfaces délimitant la cavité (16) , la première surface étant convexe et la deuxième surface étant concave .

7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel chacune des première et deuxième électrodes (12, 14) a la forme d'une sphère, d'un ellipsoïde ou d'un ovoïde.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la tension zêta des nanoparticules de diamant chargées électriquement est comprise entre 30 mV et 80 mV.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant, en outre, au moins un générateur d'infrasons (36 ; 52) adapté à générer des infrasons dans la cavité (16) .

10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le générateur d'infrasons (36) est à distance des première et deuxième électrodes (12, 14) .

11. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le générateur d'infrasons (52) comprend un dispositif piézo¬ électrique, notamment ayant la forme de spires, au contact de la première ou de la deuxième électrode (12, 14) .

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, comprenant, en outre, un module (38) de commande du générateur d'infrasons (36 ; 52) adapté à alternativement éteindre le générateur d'infrasons et activer le générateur d'infrasons pour l'émission dans la cavité (16) d'infrasons successivement à au moins des première et deuxième fréquences différentes.

13. Procédé de conversion d'ondes sonores en électricité pour l'alimentation d'une charge (34), comprenant les étapes suivantes :

prévoir une première électrode (12) et une deuxième électrode (14) délimitant entre elles une cavité (16) partiellement remplie d'une poudre (19) d'un matériau semiconducteur et d'un électrolyte (18) comprenant une dispersion colloïdale de nanoparticules de diamant chargées électriquement dans un milieu liquide dispersant comprenant de l'eau ou contenant un mélange gazeux susceptible de former un plasma, le mélange gazeux comprenant au moins un métal sous forme gazeuse ;

relier les première et deuxième électrodes à une source de tension ou de courant (32) ; et

exposer la cavité à des infrasons.

14. Procédé selon la revendication 13, comprenant, en outre, de façon répétée, la succession des étapes suivantes : (a) ne pas exposer la cavité à des infrasons ; et

(b) exposer la cavité à des infrasons successivement à au moins des première et deuxième fréquences différentes.

15. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'étape (b) comprend l'exposition de la cavité (16) à des infrasons successivement à au moins des première, deuxième et troisième fréquences différentes dans le cas où la cavité comprend 1 ' électrolyte et à une fréquence unique dans le cas où la cavité comprend le mélange gazeux susceptible de former un plasma.

Description:
DISPOSITIF DE CONVERSION D ' ENERGIE MECANIQUE D 'ONDES SONORES EN

ELECTRICITE

La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR14/60523 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.

Domaine

La présente demande concerne un dispositif de conversion de l'énergie mécanique d'ondes sonores en électricité.

Exposé de l'art antérieur

La publication "Sound-Driven Piezoelectric Nanowire- Based Nanogenerators" de Seung Nam Cha et al. (Advanced Materials, 2010, 22, 4726-4730) décrit un exemple de dispositif de conversion de l'énergie mécanique d'ondes sonores en électricité. Les ondes sonores utilisées sont des ondes sonores audibles. Le dispositif comprend des fils nanométriques en oxyde de zinc qui transforment l'énergie mécanique des ondes sonores en électricité par effet piézoélectrique .

La demande de brevet US 2014/265726 divulgue un dispositif de conversion d'ondes sonores en énergie électrique à partir d'un double système d'électrodes piézoélectriques placées symétriquement .

La demande de brevet EP 1 981 117 divulgue un dispositif de génération électrique à partir d'une couche d'eau. Le dispositif comprend deux électrodes enfermant une cavité remplie d'eau. Les électrodes ont une surface nano-structurée .

Un inconvénient est que les ondes sonores utilisées par le dispositif peuvent constituer une nuisance sonore.

Un autre inconvénient est que le rendement de conversion peut être faible.

Un autre inconvénient est que l'intensité du courant fourni par le dispositif de conversion peut être faible.

Résumé

Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs de conversion d'énergie décrits précédemment.

Un autre objet d'un mode de réalisation est que le rendement du dispositif de conversion est augmenté par rapport aux dispositifs de conversion d'énergie décrits précédemment.

Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'intensité du courant fourni par le dispositif de conversion est augmentée par rapport aux dispositifs de conversion d'énergie décrits précédemment.

Un autre objet d'un mode de réalisation est que les ondes sonores, dont l'énergie est convertie par le dispositif de conversion d'énergie, ne constituent pas une nuisance sonore.

Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif de conversion d'ondes sonores en électricité comprenant une première électrode et une deuxième électrode reliées à une source de tension ou de courant et destinées à être reliées à une charge, les première et deuxième électrodes délimitant entre elles une cavité destinée à recevoir des infrasons et partiellement remplie d'une poudre d'un matériau semiconducteur et d'un électrolyte comprenant une dispersion colloïdale de nanoparticules de diamant chargées électriquement dans un milieu liquide dispersant comprenant de 1 ' eau.

Selon un mode de réalisation, chacune des première et deuxième électrodes comprend un support recouvert d'un film de diamant nanocristallin dopé au bore. Selon un mode de réalisation, l'écart entres les première et deuxième électrodes est compris entre 1 mm et 10 mm.

Selon un mode de réalisation, 1 ' électrolyte comprend de 3 % à 10 % en masse de nanoparticules de diamant chargées électriquement .

Selon un mode de réalisation, la première électrode est contenue dans la deuxième électrode.

Selon un mode de réalisation, la première électrode comprend une première surface et la deuxième électrode comprend une deuxième surface, les première et deuxième surfaces délimitant la cavité, la première surface étant convexe et la deuxième surface étant concave.

Selon un mode de réalisation, chacune des première et deuxième électrodes a la forme d'une sphère, d'un ellipsoïde ou d'un ovoïde.

Selon un mode de réalisation, la tension zêta des nanoparticules de diamant chargées électriquement est comprise entre 30 mV et 80 mV.

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend, en outre, un générateur d'infrasons adapté à générer des infrasons dans la cavité.

Selon un mode de réalisation, le générateur d'infrasons est à distance des première et deuxième électrodes .

Selon un mode de réalisation, le générateur d'infrasons comprend un dispositif piézoélectrique au contact de la première ou de la deuxième électrode.

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend, en outre, un module de commande du générateur d'infrasons adapté à alternativement éteindre le générateur d'infrasons et activer le générateur d'infrasons pour l'émission dans la cavité d'infrasons successivement à au moins des première et deuxième fréquences différentes.

Un mode de réalisation prévoit également un procédé de conversion d'ondes sonores en électricité pour l'alimentation d'une charge, comprenant les étapes suivantes : prévoir une première électrode et une deuxième électrode délimitant entre elles une cavité partiellement remplie d'une poudre d'un matériau semiconducteur et d'un électrolyte comprenant une dispersion colloïdale de nanoparticules de diamant chargées électriquement dans un milieu liquide dispersant comprenant de 1 ' eau ;

relier les première et deuxième électrodes à une source de tension ou de courant ; et

exposer la cavité à des infrasons.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, de façon répétée, la succession des étapes suivantes :

(a) ne pas exposer la cavité à des infrasons ; et

(b) exposer la cavité à des infrasons successivement à au moins des première et deuxième fréquences différentes.

Selon un mode de réalisation, l'étape comprend l'exposition de la cavité à des infrasons successivement à au moins des première, deuxième et troisième fréquences différentes. Brève description des dessins

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

les figures 1 et 2 sont des vues avec coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie ;

les figures 3 et 4 sont des vues avec coupe d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie ;

les figures 5 à 9 sont des courbes d'évolution de signaux d'un mode de réalisation d'un procédé de commande du dispositif de conversion d'énergie représenté aux figures 3 et 4 ; et

les figures 10, 11 et 12 sont des vues avec coupe d'autres modes de réalisation d'un dispositif de conversion d' énergie .

Description détaillée

Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation ont été représentés et sont décrits. En particulier, la structure et le fonctionnement d'un générateur d'infrasons et d'un dispositif piézoélectrique sont connus de l'homme de l'art et ne sont pas décrits. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près".

Le terme "particule" tel qu'utilisé dans le cadre de la présente demande doit être compris dans un sens large et correspond non seulement à des particules compactes ayant plus ou moins une forme sphérique mais aussi à des particules anguleuses, des particules aplaties, des particules en forme de flocons, des particules en forme de fibres, ou des particules fibreuses, etc. On comprendra que la "taille" des particules dans le cadre de la présente demande signifie la plus petite dimension transversale des particules. A titre d'exemple, dans le cas de particules en forme de fibres, la taille des particules correspond au diamètre des fibres. On entend par particules d'un matériau les particules prises individuellement, c'est-à-dire les éléments unitaires du matériau, sachant que le matériau peut se présenter sous la forme d' agglomérats de particules .

Par l'expression "taille moyenne" de particules, on entend selon la présente demande la taille qui est supérieure à la taille de 50 % en volume des particules et inférieure à la taille de 50 % en volume des particules. Ceci correspond au d5 Q . La granulométrie des particules peut être mesurée par granulométrie laser en utilisant, par exemple, un Malvern Mastersizer 2000.

Les figures 1 et 2 sont des vues avec coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif 10 de conversion d'énergie mécanique d'ondes sonores en électricité. Le plan de coupe de la figure 1 est, à titre d'exemple, un plan vertical et correspond à la ligne I-I de la figure 2 et le plan de coupe de la figure 2 est, à titre d'exemple, un plan horizontal et correspond à la ligne II-II de la figure 1.

Le dispositif 10 comprend une première électrode 12 ayant une surface 13 et une deuxième électrode 14 ayant une surface 15, les deux surfaces 13, 15 étant en regard l'une de l'autre et délimitant entre elles une cavité 16. De préférence, les électrodes 12, 14 sont mises en forme de façon à ne pas présenter d'angles vifs. La surface 13 peut correspondre à une surface fermée convexe. La surface 15 peut correspondre à une surface fermée concave. L'électrode 12 peut alors être disposée à l'intérieur de l'électrode 14. L'électrode 12 est alors appelée électrode interne et l'électrode 14 est appelée électrode externe. Les électrodes 12, 14 peuvent être à symétrie de révolution autour d'un axe A, qui à titre d'exemple est vertical. Selon un mode de réalisation, chaque électrode 12, 14 a la forme d'une sphère, d'un ellipsoïde ou d'un ovoïde. En figure 1, l'électrode 12 est une pièce pleine. A titre de variante, l'électrode 12 peut correspondre à une pièce creuse. L'écart entre les deux électrodes 12 et 14 dépend de la taille du système et peut varier de 1 mm à 10 mm, de préférence de 3 mm à 5 mm pour un diamètre de 50 mm.

Un électrolyte liquide 18 est disposé dans la cavité 16. De plus, une poudre 19 d'un matériau semiconducteur est disposée dans la cavité 16. La poudre 19 peut sédimenter au fond de la cavité 16. Toutefois, la poudre 19 a une porosité suffisante pour permettre le passage de 1 ' électrolyte 18. La cavité 16 n'est pas remplie complètement avec 1 ' électrolyte 18 et la poudre 19, une fraction 20, appelée fraction gazeuse dans la suite de la description, de la cavité 16 étant remplie d'un gaz ou d'un mélange de gaz. Le volume de 1 ' électrolyte 18 est compris entre 25 % et 35 % en volume du volume total de la cavité 16. Le volume de la poudre 19 est compris entre 15 % et 25 % en volume du volume total de la cavité 16. Le volume de la fraction gazeuse 20 peut varier au cours du fonctionnement du dispositif 10. En outre, la composition de la fraction gazeuse 20 peut varier au cours du fonctionnement du dispositif 10. A titre d'exemple, avant le premier fonctionnement du dispositif 10, la fraction gazeuse 20 peut contenir un gaz neutre, un mélange de gaz neutres ou être remplie d'air. A titre d'exemple, avant le premier fonctionnement du dispositif 10, la fraction gazeuse 20 peut être à la pression atmosphérique .

Un conducteur 22 est connecté à l'électrode interne 12. Un conducteur 24 est connecté à l'électrode externe 14, de préférence, du côté de l'électrode 14 opposé au conducteur 22. Pour atteindre l'électrode interne 12, le conducteur 22 traverse l'électrode externe 14 et la cavité 16. Une gaine isolante 26 isole électriquement le conducteur 22 du contenu de la cavité 16 et de l'électrode externe 14. Le conducteur 22 et la gaine isolante 26 peuvent, en outre, maintenir l'écartement entre l'électrode interne 12 et l'électrode externe 14. On appelle "U" la tension entre les conducteurs 22 et 24.

Selon un mode de réalisation, un ensemble comprenant une diode 30 en série avec une source de tension 32 est monté entre les conducteurs 22 et 24. A titre d'exemple, la cathode de la diode 30 est reliée au conducteur 22, l'anode de la diode 30 est reliée à la borne positive de la source de tension 32 et la borne négative de la source de tension 32 est reliée au conducteur 24. Le courant traversant la diode 30 est appelé la.

Le dispositif 10 est destiné à la fourniture d'électricité à une charge 34 qui est connectée entre les conducteurs 22 et 24, en parallèle de l'ensemble comprenant la diode 30 et la source de tension 32. Le courant traversant la charge 34 est appelé Ib.

Selon un mode de réalisation, le dispositif 10 comprend, en outre, un générateur d'infrasons 36. Un infrason est un son dont la fréquence est inférieure à 20 Hz. De façon avantageuse, les infrasons ne sont pas audibles par l'être humain et ne constituent donc pas une nuisance sonore. De préférence, le générateur 36 fournit des infrasons à une fréquence comprise entre 0,5 Hz et 20 Hz. Le générateur 36 peut être adapté à émettre des infrasons à une seule fréquence ou à émettre des infrasons à plusieurs fréquences distinctes ou dans une plage de fréquences. Selon un mode de réalisation, la puissance des infrasons fournis par le générateur 36 est comprise entre 200 W et 800 W. Le générateur d'infrasons 36 peut être appliqué au contact de l'électrode extérieure 14 ou être placé à distance de l'électrode extérieure 14, par exemple à une distance comprise entre 1 cm et 10 cm. Les infrasons atteignent l'électrode 14 qu'ils font vibrer et se propagent dans la cavité 16.

Le générateur d'infrasons 36 peut être commandé par un signal S ] _ fourni par un module de commande 38. Le module de commande 38 comprend, par exemple, un processeur. Le module de commande 38 peut, en outre, comprendre une mémoire non volatile dans laquelle est stockée une suite d'instructions qui commandent le fonctionnement du module de commande 38 lorsqu'elles sont exécutées par le processeur du module de commande 38. Le module de commande 38 peut correspondre à un ordinateur. A titre de variante, le module de commande 38 peut être réalisé par un circuit électronique dédié. Le module de commande 38 peut comprendre une interface homme-machine comportant par exemple un écran d'affichage, un clavier, une souris, etc. Le signal S ] _ peut être un signal analogique ou numérique selon le type de générateur 36 d'infrasons utilisé.

Selon un autre mode de réalisation, la source d'infrasons correspond à une source externe au dispositif de conversion 10. La source d'infrasons n'est alors pas commandée par le module de commande 38. Les infrasons peuvent être émis par une source unique ou par des sources multiples. Des exemples de sources d'infrasons sont les machines tournantes, par exemple les climatiseurs, les ventilateurs, les pompes, les compresseurs, les machines à sécher, les broyeurs, les centrifugeuses à béton, etc.

Selon un mode de réalisation, chaque électrode 12, 14 comprend un film 40, 42 de diamant nanocristallin formé sur un support, par exemple un matériau conducteur ou semiconducteur, et est appelée électrode de diamant. Un matériau nanocristallin a une structure cristalline avec des cristaux de taille moyenne inférieure à 100 nm. Le film 40, 42 de diamant de chaque électrode 12, 14 est orienté du côté de 1 ' électrolyte 18. L'épaisseur du film 40, 42 de diamant peut varier de 2 um à 3 um. Le film 40, 42 de diamant peut être dopé au bore, par exemple avec une concentration de bore qui varie de 10^-9 atomes/cm-^ à 10^1 atomes/cm-^. Le support peut être choisi parmi le groupe comprenant le titane, le zirconium, le niobium, le molybdène, le tantale ou le tungstène.

Selon un mode de réalisation, 1 ' électrolyte 18 correspond à une dispersion colloïdale de particules de diamant chargées électriquement de taille nanométrique dans un milieu dispersant. Le milieu dispersant peut être de l'eau ou un mélange d'eau et de méthanol. De préférence, le milieu dispersant comprend ma oritairement de l'eau. Un acide peut être ajouté au milieu dispersant pour amener son pH à une valeur comprise entre 3 et 4. Selon un mode de réalisation, le potentiel zêta des nanoparticules de diamant est compris entre 30 mV et 80 mV, de préférence entre 40 mV et 60 mV. Selon un mode de réalisation, 1 ' électrolyte contient de 3 % à 10 % en masse de nanoparticules de diamant chargées .

La taille moyenne des nanoparticules chargées peut être comprise entre 2 nm et 700 nm. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules de diamant chargées sont des nanoparticules de diamant hydrogénées . Ceci peut être obtenu en plaçant une poudre de diamant dans un plasma d'hydrogène. La taille moyenne des nanoparticules de diamant hydrogénées est comprise entre 2 nm et 10 nm, de préférence entre 4 nm et 6 nm. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules de diamant chargées sont des nanoparticules à la surface desquelles un polyélectrolyte est adsorbé. Un polyélectrolyte est un polymère dont le motif de répétition comprend au moins un groupe électrolyte qui se dissocie en solution rendant le polymère chargé électriquement. Un exemple de polyélectrolyte est un polymère polycationique du type polyquaternium. La taille moyenne des nanoparticules de diamant chargées à la surface desquelles un polyélectrolyte est adsorbé est comprise entre 400 nm et 700 nm, de préférence entre 500 nm et 600 nm.

Selon un mode de réalisation, la poudre 19 est une poudre d'un matériau semiconducteur qui, lorsqu'il est utilisé pour réaliser une diode, permet d'obtenir une jonction PN dont la tension de seuil est de l'ordre de la tension fournie par la source de tension 32. A titre d'exemple, la poudre 19 comprend des particules comprenant ma oritairement du carbure de silicium (SiC) , notamment du carbure de silicium dopé au bore. La taille moyenne des particules de la poudre 19 peut être comprise entre 50 nm et 2 um.

Les figures 3 et 4 sont des vues avec coupe d'un autre mode de réalisation d'un dispositif 50 de conversion d'énergie. Le plan de coupe de la figure 3 est, à titre d'exemple, un plan vertical et correspond à la ligne III-III de la figure 4 et le plan de coupe de la figure 4 est, à titre d'exemple, un plan horizontal et correspond à la ligne IV-IV de la figure 3.

Les éléments communs avec le dispositif 10 représenté sur les figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références. Le dispositif 50 comprend l'ensemble des éléments du dispositif 10 à la différence que le générateur d'infrasons 36 est remplacé par un générateur d'infrasons 52 disposé au contact de l'électrode 14 et commandé par un signal S2 fourni par le module de commande 38. Le générateur 52 est adapté à faire vibrer l'électrode 14 à une fréquence comprise entre 0,5 Hz et 20 Hz, ce qui entraîne la propagation d'infrasons dans la cavité 16.

Selon un mode de réalisation, le générateur d'infrasons 52 comprend au moins une bande d'un matériau piézoélectrique fixée à la surface externe de l'électrode 14. A titre d'exemple, le matériau piézoélectrique est le PZT. Selon un autre mode de réalisation, le générateur d'infrasons 52 comprend un revêtement en nano-diamant sur la surface externe de l'électrode 14 avec un bobinage électrique gravé sur cette surface. Le signal S2 peut alors être une tension appliquée entre les deux extrémités de la bande piézoélectrique 52. Le signal S2 peut correspondre à la valeur absolue d'une fonction sinusoïdale. Le signal S2 peut être choisi pour que le générateur 52 mette en vibration l'électrode 14, ce qui entraîne la génération d'infrasons dans la cavité 16.

Selon un mode de réalisation, le procédé de commande du dispositif de conversion 10 ou 50 comprend une répétition de cycles, chaque cycle comprenant les deux étapes successives (a) et (b) suivantes :

(a) absence d'émission d'infrasons dans la cavité 16 ; et

(b) émission d'infrasons dans la cavité 16.

Selon un mode de réalisation, la durée de chaque étape (b) est comprise entre 2 et 10 secondes, de préférence entre 3 et 9 secondes, plus préférentiellement entre 4 et 8 secondes. Selon un mode de réalisation, la durée de chaque étape (a) est comprise entre 6 et 15 secondes, de préférence entre 7 et 14 secondes, plus préférentiellement entre 8 et 13 secondes.

Selon un mode de réalisation, à chaque étape (b) , des infrasons à des longueurs d'onde différentes sont successivement émis. A titre d'exemple, il y a successivement émission d'infrasons à une première fréquence pendant une première durée, d'infrasons à une deuxième fréquence pendant une deuxième durée et d'infrasons à une troisième fréquence pendant une troisième durée. A titre d'exemple, la première fréquence est strictement inférieure à la deuxième fréquence et la deuxième fréquence est strictement inférieure à la troisième fréquence.

Selon un mode de réalisation, les première, deuxième et troisième fréquences des infrasons correspondent respectivement sensiblement à la fréquence de résonance du dihydrogène obtenu lors de 1 ' électrolyse, à la fréquence de résonance de 1' électrolyte 18 et à la fréquence de résonance du matériau semiconducteur de la poudre 19. Au moins certaines de ces fréquences dépendent notamment de la géométrie des électrodes 12 et 14 et du volume d' électrolyte 16. Elles peuvent être déterminées en faisant varier pas à pas la fréquence des infrasons fournis par le générateur 36 ou 52 et en mesurant le courant traversant la charge 34, le courant maximal étant obtenu à la résonance. Ce procédé peut permettre, pour chacune des première, deuxième et troisième fréquences, la détermination d'une fréquence de résonance unique ou d'une plage de fréquences pour lesquelles la résonance est sensiblement obtenue.

A l'étape (a) et à l'étape (b) , la source de tension 32 impose une différence de potentiel entre les électrodes 22 et 24. Cette différence est suffisamment importante pour qu'il se produise des réactions d' électrolyse du milieu dispersant de 1 ' électrolyte 18. Lorsque le milieu dispersant de 1 ' électrolyte comprend de l'eau, la réaction d'oxydation (1) suivante se produit à l'électrode 12 ou 14 correspondant à l'anode :

2H 2 0(1) -> 02(g) + 4H+(aq) + 4e ~ (1) Lorsque le milieu dispersant de 1 ' électrolyte comprend de l'eau, la réaction de réduction (2) suivante se produit à l'électrode 12 ou 14 correspondant à l'anode :

2H 2 0(1) + 2e ~ -> H 2 (g) + 20H ~ (aq) (2) On a donc globalement une réaction d' électrolyse de l'eau contenue dans 1 ' électrolyte 18 selon la réaction (3) suivante :

2H 2 0(1) -> 0 2 (g) + H 2 (g) (3) A l'étape (b) , en présence d'infrasons, la réaction d' électrolyse (3) décrite précédemment est amplifiée dans 1 ' électrolyte . Une explication serait que les nanoparticules de diamant chargées électriquement absorbent l'énergie mécanique des infrasons et se comportent alors comme un catalyseur de la réaction (3) d' électrolyse de l'eau contenue dans 1 ' électrolyte 18. Il y donc, à l'étape (a) et à l'étape (b) , production de dihydrogène et de dioxygène .

De plus, à l'étape (b) , en présence d'infrasons, on observe dans 1 ' électrolyte 18 une ionisation du dihydrogène gazeux selon la relation (4) suivante :

2H 2 (g) -> 4H+(aq) + 4e ~ (4)

Une explication serait que le dihydrogène gazeux entre en résonance sous l'action des infrasons, l'énergie absorbée par les molécules de dihydrogène entraînant leur ionisation. Les électrons produits par cette réaction sont bloqués par les nanoparticules de diamant chargées de 1 ' électrolyte 18. Le dispositif 10 ou 50 se comporte alors comme une pile à combustible à hydrogène et les électrons sont stockés dans les particules de la poudre 19 du matériau semiconducteur.

A l'étape (a), les charges stockées dans la poudre 19 du matériau semiconducteur sont libérées et doivent circuler par un circuit à l'extérieur de 1 ' électrolyte 18 formé par les électrodes 12, 14, les conducteurs 22, 24 et la charge 34. On observe donc la circulation du courant Ib dans la charge 34. Le sens de circulation du courant Ib est imposé par la tension U due à la source de tension 32. La diode 30 protège la source de tension 32 lors de la circulation du courant Ib. A l'électrode jouant le rôle de cathode, on observe alors la réaction suivante :

02(g) + 4H+(aq) + 4e ~ -> 2H 2 0(1) (5)

Les dimensions des électrodes 12 et 14 et le volume d' électrolyte 16 sont sélectionnés en fonction de l'intensité du courant souhaitée. A titre d'exemple, pour un volume d' électrolyte 16 compris entre 50 et 100 ml, un écart entre les électrodes 12 et 14 compris entre 3 mm et 5 mm, des électrodes 12, 14 en forme d'ellipsoïde avec la surface interne de l'électrode externe 14 ayant un petit axe compris entre 50 mm et 65 mm et un grand axe compris entre 85 mm et 105 mm, il peut être obtenu un courant dont l'intensité varie de 100 A à 300 A pendant chaque étape (b) . De façon avantageuse, de forts courants peuvent être obtenus.

Le rendement du dispositif de conversion 10, 50, correspondant au rapport entre l'énergie électrique fournie par le dispositif de conversion et l'énergie électrique consommée pour le dispositif de conversion peut être supérieure à 50 %. Le dispositif 10 peut, de façon avantageuse, être utilisé pour l'alimentation à distance de la charge 34.

Des essais ont été réalisés avec le dispositif 50 représenté sur les figures 3 et 4. Pour ces essais, les électrodes 12 et 14 correspondaient à des parois courbes de molybdène plaquées d'un film 40, 42 nanocristallin de diamant dopé au bore avec une concentration de dopants de 5.10^0 atomes/cm-^. L'écart entre les électrodes 12 et 14 était de 3 mm. Les électrodes 12, 14 étaient en forme d'ellipsoïde avec la surface interne de l'électrode externe 14 ayant un petit axe de 55,6 mm et un grand axe de 90 mm. Le volume d' électrolyte 18 était égal à 12 ml soit 30 % du volume de la cavité 16. Le volume de la poudre 19 de Sic était de 8 ml soit 20 % du volume de la cavité 16. Les nanoparticules de diamant dans 1 ' électrolyte 18 étaient des nanoparticules de diamant hydrogénées ayant une taille moyenne de 4 nm. Le milieu dispersant était l'eau. L' électrolyte 18 comprenait 3 % en masse de nanoparticules de diamant. Le générateur 38 fournissait un signal sonore successivement à une fréquence de 4,2 Hz, 7 Hz et 10,5 Hz et à une puissance de 300 W. Pour les essais, la charge 34 était une résistance de 0,1 ohm. La source 32 était une source de tension de 3 V.

Un premier essai a été réalisé dans lequel la source de tension 32 n'était pas présente. Aucun courant Ib n'a été mesuré traversant la charge 34. Les inventeurs ont donc mis en évidence qu'il est nécessaire d'amorcer la réaction d' électrolyse de l'eau par la source de tension 32 pour que les réactions (4) et (5) décrites précédemment se produisent en présence d'infrasons.

Un deuxième essai a été réalisé dans lequel la durée de chaque étape (b) avec émission d'infrasons était de 6 secondes et la durée de chaque étape (a) sans émission d'infrasons était de 10,7 secondes.

Les figures 5, 6, 7 et 8 représentent respectivement les courbes d'évolution du signal S2, de la tension U, du courant la et du courant Ib pendant le deuxième essai. La figure 9 est une vue agrandie de la figure 5.

Comme cela apparaît sur les figures 5 et 9, pendant chaque étape (a), le signal S2 était nul, ce qui signifie qu'il n'y avait pas d'émission d'infrasons dans la cavité. Pendant chaque étape (b) , le signal S2 suivait une fonction correspondant à une succession en valeur absolue de sinusoïdes. Pour le deuxième essai, à chaque étape (b) , le signal S2 comprenait une première phase PI avec des pulsations à une première fréquence, par exemple 36 pulsations à 4,2 Hz, une deuxième phase PII avec des pulsations à une deuxième fréquence, par exemple 18 pulsations à 7 Hz, et une troisième phase PIII avec des pulsations à une troisième fréquence, par exemple 9 pulsations à 10,5 Hz.

La figure 6 représente une courbe d'évolution de la tension U entre les conducteurs 22 et 24 pendant le deuxième essai. La tension U était sensiblement constante et égale à environ 3 V.

La figure 7 représente une courbe d'évolution du courant la fourni par la source 32 pendant le deuxième essai. Pendant chaque étape (a) et (b) , le courant la était de l'ordre de 3 A.

La figure 8 représente une courbe d'évolution du courant Ib traversant la charge 34 pendant le deuxième essai. Pendant chaque étape (b) , le courant Ib était égal à 0 A. Pendant chaque étape (a), le courant Ib était d'environ 100 A. Un courant d'intensité élevé a été obtenu.

Les figures 5 et 8 montrent que la production d'électricité a lieu pendant les phases où le signal S2 est nul. Cette production d'électricité est donc intermittente.

La figure 10 est une vue avec coupe d'un autre mode de réalisation d'un dispositif 60 de conversion d'énergie. Le dispositif 60 comprend deux exemplaires de la cavité résonnante du dispositif 50 représenté sur les figures 3 et 4. Les éléments communs de chaque cavité résonnante 50^ et 50 β du dispositif 60 avec la cavité résonnante du dispositif 50 sont désignés par les mêmes références auxquelles sont ajoutés les indices "A" ou "B" . En figure 10, les générateurs d'infrasons 52^ et 52 β sont représentés sous forme de bandes. Les cavités résonnantes 50^ et 50 β sont, de manière avantageuse, reliées électriquement en série, le conducteur 22 étant connecté à l'électrode 12^, le conducteur 24 étant connecté à l'électrode 12 β , et un conducteur 62 connectant l'électrode 14^ à l'électrode 12 β . Chaque signal S2 et S2B a la même forme que le signal S2. Toutefois, les phases où les signaux S2A e t sont nuls sont alternées. La production électrique est alors continue.

La figure 11 est une vue avec coupe d'un autre mode de réalisation d'un dispositif 70 de conversion d'énergie. Le dispositif 70 est sectorisé en deux parties égales et la production électrique a lieu alternativement dans la partie supérieure puis dans la partie inférieure. Le dispositif 70 comprend l'ensemble des éléments du dispositif 50 représenté sur les figures 3 et 4 à la différence que le générateur d'ultrasons 52 est remplacé par deux générateurs d'ultrasons 72 et 74, l'un sur la partie supérieure de l'électrode 14, l'autre sur la partie inférieure de l'électrode 14. En outre, le signal S2 est remplacé par un signal S3 qui est appliqué alternativement à chaque générateur d'ultrasons 72, 74. Dans le présent mode de réalisation, il est nécessaire d'avoir un milieu homogène dans la cavité 16. Pour cela, la cavité 16 est remplie d'un mélange gazeux 76. Le mélange gazeux 76 étant porté à haute température, un plasma est créé. Ce plasma étant homogène, le signal S3 comporte une seule fréquence de résonance. Comme cela a été décrit précédemment, cette fréquence est toujours dans la gamme de fréquence des infrasons. Elle est avantageusement comprise entre 3 Hz et 15 Hz.

Avantageusement, chaque générateur 72, 74 peut comprendre un enroulement de spires disposé sur la face externe de l'électrode 14. Le signal électrique S3 passant dans les spires crée alors un champ électromagnétique qui confine le plasma dans la partie en regard haut ou bas de la cavité 16. De plus, l'énergie dissipée par effet joule dans les spires permet de compenser les pertes thermiques et maintient le plasma à une température constante .

De manière avantageuse, l'initiation du plasma peut se faire à l'aide d'une impulsion électrique.

Le mélange gazeux 76 peut être composé de dihydrogène, de gaz carbonique et de vapeur d'argent. Le mélange gazeux étant porté à haute température, une ionisation du gaz s'opère créant un plasma. Le gaz de dihydrogène se décompose de la manière suivante :

H 2 (g) -> 2H+ (g) + 2e ~ (6)

Les ions hydrogène et les électrons produits par la réaction (6) vont ensuite réagir avec le gaz carbonique selon la réaction suivante :

C0 2 (g) + 2H+(g) + 2e ~ -> CO(g) + H 2 0(g) (7)

L' électrolyse de la vapeur d'eau est réalisée à l'aide des électrodes 12 et 14 selon la réaction suivante :

H 2 0(g) -> 1/2 0 2 (g) + H 2 (g) (8)

Le dihydrogène produit par la réaction (8) alimente la réaction ( 6) .

Le dioxygène produit par la réaction (8) réagit avec le monoxyde de carbone produit dans la réaction (7) pour former du gaz carbonique selon la réaction suivante :

CO(g) + 1/2 0 2 (g) -> C0 2 (g) (9)

Le gaz carbonique produit par la réaction (9) alimente la réaction (7) .

La vapeur d' argent sert de catalyseur selon la réaction suivante :

2Ag(g) -> 2Ag+ (g) + 2e ~ (10) La fréquence de résonance du mélange gazeux 76 peut être déterminée en faisant varier pas à pas la fréquence des infrasons fournis par chaque générateur 72, 74 et en mesurant le courant traversant la charge 34, le courant maximal étant obtenu à la résonance. Ce procédé peut permettre la détermination d'une fréquence de résonance unique ou d'une plage de fréquences pour lesquelles la résonance est sensiblement obtenue.

Selon un mode de réalisation, le procédé de commande du dispositif de conversion 70 comprend des étapes (c) , (d) et (e) . A l'étape (c) , le mélange gazeux 76 est porté à haute température grâce à l'énergie dissipée par les spires des générateurs 72, 74. A l'étape (d) , le générateur 72 reçoit le signal S3 et le générateur 74 ne reçoit pas de signal, de sorte qu'une première partie du mélange gazeux 76 présent dans la cavité 16, par exemple la moitié supérieure, reçoit des infrasons. Au début de cette étape, une impulsion électrique peut aider à initier le plasma. A l'étape (e) , le générateur 74 reçoit le signal S3 et le générateur 72 ne reçoit pas de signal, de sorte qu'une deuxième partie du mélange gazeux 76 présent dans la cavité 16, par exemple la moitié inférieure, reçoit des infrasons. Les étapes (d) et (e) peuvent de nouveau être appliquées alternativement.

A l'étape (d) ou (e) , en présence d'infrasons, la réaction de catalyse (10) décrite précédemment est amplifiée dans le mélange gazeux 76. Une explication serait que les ions argent chargés absorbent l'énergie mécanique des infrasons et se comportent alors comme un catalyseur de la réaction (8) d' électrolyse de vapeur d'eau contenue dans le mélange gazeux (53) . L'ion argent joue le même rôle que les nano-diamants chargés positivement dans les réactions (1) à (5) décrites précédemment.

La différence de tension entre les deux électrodes 12 et 14 va faire circuler préférentiellement les électrons dans le plasma et créer un courant de circulation dans la résistance 34.

La figure 12 est une vue avec coupe d'un autre mode de réalisation d'un dispositif 80 de conversion d'énergie. Le dispositif 80 de conversion d'énergie comprend l'ensemble des éléments du dispositif 70 représenté en figure 11 à la différence que l'électrode interne 12 est remplacée par deux électrodes internes 12' et 12" localisées aux foyers de l'électrode externe 14. Dans ce cas, chaque électrode interne 12', 12" est commandée pour émettre le même son que le générateur d'ultrasons 72, 74 qui lui est opposé. Ce procédé permet de façon avantageuse d'augmenter la puissance du signal en amplifiant celui-ci grâce à la géométrie particulière de l'ellipse.