DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR

La présente invention se rapporte à un réservoir de stockage d'hydrogène à hydrures métalliques et à un dispositif de stockage d'hydrogène comportant au moins un tel réservoir.

On cherche des énergies alternatives aux pétroles du fait, notamment, de la réduction des réserves de pétrole. Un des vecteurs prometteurs pour ces sources d'énergie est l'hydrogène, qui peut être utilisé dans les piles à combustible pour produire de l'électricité.

L'hydrogène est un élément très répandu dans l'univers et sur la Terre, il peut être produit à partir du gaz naturel ou d'autres hydrocarbures, mais aussi par simple électrolyse de l'eau en utilisant par exemple l'électricité produite par l'énergie solaire ou éolienne.

Les piles à hydrogène sont déjà utilisées dans certaines applications, par exemple dans des véhicules automobiles mais sont encore peu répandues, notamment du fait des précautions à prendre et des difficultés pour le stockage de l'hydrogène.

L'hydrogène peut être stocké sous forme comprimée entre 350 et 700

Bar, ce qui pose des problèmes de sécurité, et de consommation d'énergie pour la compression du gaz. Il faut alors prévoir des réservoirs aptes à tenir ces pressions, sachant par ailleurs que ces réservoirs, lorsqu'ils sont montés dans des véhicules, peuvent être soumis à des chocs.

Il peut être stocké sous forme liquide, cependant ce stockage n'assure qu'un faible rendement de stockage et ne permet pas le stockage sur de longues durées. Le passage d'un volume d'hydrogène de l'état liquide à l'état gazeux dans les conditions normales de pression et de température produit un accroissement de son volume d'un facteur d'environ 800. Les réservoirs d'hydrogène sous forme liquide ne sont en général pas très résistants aux chocs mécaniques, cela pose d'importants problèmes de sécurité.

Il existe également le stockage d'hydrogène dit « solide » sous la forme d'hydrure. Ce stockage autorise une compacité de stockage importante et met en œuvre une pression modérée d'hydrogène tout en minimisant l'impact énergétique du stockage sur le rendement global de la chaîne hydrogène, i.e. de sa production à sa conversion en une autre énergie.

Le principe du stockage solide de l'hydrogène sous forme d'hydrure est le suivant : certains matériaux et en particulier certains métaux possèdent la capacité d'absorber l'hydrogène pour former un hydrure, cette réaction est appelée absorption. L'hydrure formé peut à nouveau donner de l'hydrogène gazeux et un métal. Cette réaction est appelée désorption.

L'absorption ou la désorption interviennent en fonction de la pression partielle d'hydrogène et de la température.

L'absorption et la désorption de l'hydrogène sur une poudre ou une matrice métallique M se font selon la réaction suivante :

Stockage : chaleur libérée (exothermique)

M + x/2 H ₂ ΜΗχ + ΔΗ (Chaleur)

Déstockage: Chaleur à fournir (endothermique)

- M étant la poudre ou matrice métallique,

- Μ Ηχ étant l'hydrure métallique.

On utilise par exemple une poudre métallique que l'on met en contact avec de l'hydrogène, un phénomène d'absorption apparaît et un hydrure métallique se forme. La libération de l'hydrogène s'effectue selon un mécanisme de désorption.

Le stockage de l'hydrogène est une réaction exothermique, i.e. qui dégage de la chaleur, alors que la libération de l'hydrogène est une réaction endothermique, i.e. qui absorbe de la chaleur. En outre, le matériau en absorbant l'hydrogène voit son volume augmenter.

Lorsque le matériau absorbe de l'hydrogène, il y a dégagement de chaleur, la pression d'équilibre, c'est-à-dire la pression au-delà de laquelle le matériau se charge en hydrogène, augmente, elle arrive rapidement au niveau de la pression d'alimentation en hydrogène, ce qui a pour effet de bloquer la réaction d'hydruration. Afin de lutter contre ce phénomène qui est néfaste à un chargement rapide du réservoir, il est nécessaire de refroidir le matériau. A l'inverse, dans le sens de la libération de l'hydrogène, un apport de chaleur doit avoir lieu afin d'augmenter la pression d'équilibre et de disposer d'une source de pression au dessus de la pression que l'on souhaite avoir en sortie de réservoir. Il est alors prévu des moyens pour assurer des échanges de chaleur entre le matériau à l'intérieur du réservoir et une source froide ou une source chaude suivant qu'il s'agisse d'une phase de charge ou de décharge.

Le document US 4 667 815 décrit un dispositif de stockage d'hydrure métallique comportant une cuve de forme cylindrique dans laquelle sont superposées de boîtes contenant de l'hydrure. Chaque boîte comporte une partie supérieure munie d'une bride extérieure entourant une partie en retrait d'une parie inférieure, cette bride étant en contact de la surface intérieure de la cuve, ce qui assure un échange de chaleur entre l'intérieur et l'extérieur.

Afin d'assurer une bonne conduction de la chaleur à travers la cuve, il est souhaitable d'assurer un bon contact entre les boîtes et la cuve.

Or, d'une part du fait des dilatations différentielles entre le matériau de la virole et le matériau des boîtes, d'autre part des défauts géométriques, le bon contact thermique entre la virole et les boîtes ne peut être assuré. EXPOSÉ DE L'INVENTION

C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif de stockage d'hydrogène dans lequel les échanges thermiques sont améliorés.

Le but précédemment énoncé est atteint par un dispositif de stockage comportant une cuve d'axe longitudinal destinée à recevoir le matériau de stockage et des éléments de transfert thermique montés dans la cuve et en contact avec l'intérieur de la cuve. Le matériau de stockage est disposé dans la cuve de sorte à échanger de la chaleur avec les éléments de transfert thermique.

Les éléments comportent un bord périphérique extérieur en appui élastique contre la face intérieure de la cuve de sorte que le contact entre les éléments de transfert thermique et la cuve est assuré malgré la dilatation différentielle et/ou les défauts géométriques, et les transferts de chaleur entre les éléments conducteurs et la virole soient maintenus.

Du fait de l'élasticité du bord périphérique, celui-ci compense les variations géométriques entre la cuve et les éléments de transfert thermique, ce qui assure un maintien des transferts thermique tout au long de cycles de charge et décharge.

De manière avantageuse, le ou les éléments de transfert thermique comporte une zone centrale et le bord périphérique comporte une pluralité de languettes repliées par rapport à cette zone centrale, les languettes assurant le contact avec la paroi de la cuve et se déformant autour de leur axe de pliage.

Avantageusement la zone centrale et les languettes sont d'un seul tenant.

De manière très avantageuse, la zone centrale peut comporter des découpes radiales, ce qui procure une plus grande souplesse à l'élément de transfert thermique et permet à l'élément de transfert thermique une plus grande amplitude de déformation.

L'invention a alors pour objet un réservoir destiné au stockage de l'hydrogène par absorption dans un matériau de stockage de l'hydrogène, comportant une virole d'axe longitudinal obturée à ses deux extrémités longitudinales, une alimentation en hydrogène et une évacuation de l'hydrogène libéré et au moins un élément de transfert thermique monté transversalement dans la virole et en contact avec la surface intérieure de la virole, ledit élément de transfert thermique présentant un bord périphérique extérieur en contact élastique avec la surface intérieure de la virole de sorte que le contact entre l'élément de transfert thermique et la virole soit maintenu lors des variations de température au cours des phases de charge et de décharge en hydrogène, ledit élément de transfert thermique étant destiné à assurer des transferts de chaleur de et vers le matériau de stockage destiné à être contenu dans le réservoir.

Dans un exemple avantageux, l'élément de transfert thermique comporte une zone centrale sensiblement plane et le bord périphérique comporte des languettes entourant la zone centrale, lesdites languettes formant un angle avec la zone centrale.

De préférence, les languettes sont réalisées d'un seul tenant avec la zone centrale et sont pliées par rapport à la zone centrale.

Par exemple, la virole présente une section sensiblement circulaire et le l'élément de transfert thermique présente une forme sensiblement circulaire, une dimension entre une base des languettes reliée à la zone centrale et une extrémité libre des languettes étant comprise entre 0,5 % et 75% du rayon intérieur de la virole.

L'élément de transfert thermique peut comporter au moins un trou traversant

L'élément de transfert thermique peut comporter une pluralité de trous traversant comportant des moyens aptes à laisser passer l'hydrogène et empêchant le passage du matériau de stockage sous forme de poudre.

Le réservoir peut comporter au moins un conduit s'étendant le long de l'axe longitudinal dans la virole et traversant l'élément de transfert thermique par ledit trou traversant. Le trou traversant de l'élément de transfert thermique peut avantageusement être bordé de languettes en contact élastique avec le conduit. Le trou traversant est avantageusement situé au centre de la zone centrale et dans lequel l'élément de transfert thermique comporte des découpes radiales partant du trou traversant.

Le réservoir comporte avantageusement des moyens aptes à laisser passer l'hydrogène et empêchant le passage du matériau de stockage sous forme de poudre disposé au moins entre les languettes du bord périphérique et/ou les languettes du trou traversant. Dans un exemple de réalisation, l'élément de transfert thermique peut comporter des découpes radiales s'étendant à partir du bord périphérique et ne débouchant pas dans le trou central.

Dans un exemple avantageux, le réservoir comporte au moins un conteneur disposé sur l'élément de transfert thermique, ledit conteneur étant destiné à contenir du matériau de stockage de l'hydrogène. Un jeu peut être prévu entre le conteneur et la surface intérieure de la virole.

Dans un exemple de réalisation, le fond du conteneur est formé par l'élément de transfert thermique.

Le réservoir peut comporter avantageusement une structure conductrice thermique insérée dans le conteneur.

Le réservoir peut comporter plusieurs éléments de transfert thermique, délimitant deux à deux un compartiment destiné à contenir du matériau de stockage thermique.

De préférence, le conteneur est disposé en contact entre deux éléments de transfert thermique.

Un système de gestion thermique en contact avec l'extérieur de la virole peut avantageusement être prévu.

Le réservoir peut comporter un matériau de stockage sous forme de poudre, les éléments de transfert thermique étant noyés dans la poudre ou un matériau de stockage sous forme de poudre contenu dans au moins un conteneur ou un matériau de stockage sous forme de pastille disposé en contact entre deux éléments de transfert thermique, des éléments de diffusion de l'hydrogène pouvant être prévus en contact avec les pastilles. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins en annexes sur lesquels :

- les figures 1A, 1B et 1C sont, respectivement, des vues de dessus, de côté et en perspective d'un élément de transfert thermique selon l'invention, - la figure 1D est une vue en coupe longitudinale d'une partie de l'élément de la figure 1A,

- les figures 2A à 2E sont des représentations schématiques d'exemples de dispositif de montage utilisant des éléments de transfert thermique des figures 1A à 1C,

- Les figures 3A et 3B sont des vues de dessus et en perspective respectivement d'un autre exemple de réalisation d'un élément de transfert thermique selon l'invention,

- La figures 3C est une vue en coupe de l'élément des figures 3A et 3B le long du plan AA dans un premier état de déformation et dans un deuxième état de déformation,

- Les figures 4A à 4C sont différentes vues d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif de stockage utilisa nt des éléments de transfert thermique selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Dans la suite de la description, les hydrures métalliques seront désignés par " matériau de stockage ".

On appelle « cycle d'hydruration », une phase d'absorption suivie d'une phase de désorption d'hydrogène.

Dans la description qui va suivre, le ou les réservoirs décrits présentent une forme cylindrique de révolution, qui représente le mode préféré de réalisation. Néanmoins tout réservoir formé par élément creux présentant une dimension longitudinale plus grande que sa dimension transversale, et ayant une section quelconque, par exemple polygonale ou ellipsoïdale ne sort pas du cadre de la présente invention.

Un dispositif de stockage d'hydrogène selon l'invention comporte un ou plusieurs réservoirs contenant du matériau de stockage et un système de gestion thermique destinée à apporter et à extraire de la chaleur pour libérer l'hydrogène et le stocker respectivement dans le matériau de stockage. Sur les figures 2A à 2C, on peut voir des représentations schématiques de réservoirs de matériau de stockage.

Le réservoir 2 comporte une virole 4 d'axe longitudinal X obturée à une extrémité inférieure par un fond inférieur 6. Le réservoir comporte également un fond supérieur (non représenté) fermant l'extrémité supérieure de la virole 4. La virole 4 est, dans l'exemple représenté, de section circulaire.

Le réservoir est destiné à être généralement orienté de sorte que l'axe longitudinal X est sensiblement aligné avec la direction du vecteur gravité. Cependant lors de son utilisation, notamment dans le cas d'une utilisation embarqué, son orientation peut changer.

Le réservoir comporte des moyens (non représentés) d'alimentation en hydrogène et de collecte de l'hydrogène.

Le réservoir comporte également des éléments de transfert thermique 8 montés à l'intérieur de la virole 4. Un exemple de réalisation de l'un de ces éléments de transfert thermique est représenté sur les figures 1A à 1C. Ces moyens assurent une conduction thermique orientée transversalement entre le matériau de stockage M et la virole.

L'élément de transfert thermique 8 a sensiblement la forme d'une coupelle circulaire à fond plat comportant une zone centrale 10 et sur sa périphérie radialement extérieure des languettes ou pattes 12 qui sont inclinées par rapport au plan de la zone central 10. Les languettes 12 sont avantageusement réalisées d'un seul tenant avec la zone centrale 10, par découpe et pliage.

Les languettes peuvent être sensiblement planes ou alors présenter une courbure, dans ce dernier cas, le contact entre les languettes et la virole se fait de manière tangentielle, il est alors augmenté par rapport à des languettes planes pour lesquelles le contact avec la virole est linéique.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1D, les languettes forment avec la zone centrale 10 un angle a supérieur ou égal à 90°.

Lors du montage de l'élément de transfert thermique dans la virole, les languettes 12 sont déformées radialement de manière élastique vers l'intérieur. Une faible déformation plastique peut survenir, mais le contact sera toujours assuré par la partie retour élastique des languettes.

Les éléments de transfert thermique 8 sont en un matériau offrant une bonne conductivité thermique par rapport au matériau de stockage, et de préférence une très bonne conductivité thermique comme le cuivre ou l'aluminium. De préférence, le matériau de l'élément de transfert thermique a une conductivité thermique au moins dix fois supérieure à celle du matériau de stockage.

Par exemple, la distance entre l'extrémité des languettes 12 rattachée à la zone centrale 10 et leur extrémité libre est comprise entre quelques pourcents à quelques dizaines de pourcents du diamètre intérieur de la virole, par exemple entre 0,5% et 75%, du diamètre intérieur de la virole, par exemple égale à 10%. Ainsi elles présentent une surface suffisante en contact avec la surface intérieure de la virole 4 pour conduire la chaleur.

Les dimensions des éléments de transfert thermique 8 sont choisies de sorte à permettre leur montage dans la virole et à assurer une déformation élastique des languettes. De préférence, pour avoir un bon contact thermique ente les éléments 8 et la virole, le diamètre en périphérie des languettes est légèrement supérieur à celui du diamètre interne de la virole.

Par exemple, les éléments de transfert thermique en périphérie des languettes peuvent présenter un diamètre supérieur de 1 à 2 mm au diamètre intérieur de la virole. Cette valeur peut dépendre du défaut géométrique mesuré sur la virole.

De préférence, la valeur du diamètre φι en périphérie des languettes est déterminée en se plaçant à la limite élastique du matériau des éléments de transfert thermique 8 lorsque celui-ci est égal, après montage, au diamètre moyen de la virole. Afin d'assurer un contact avec toutes les languettes, cette valeur de diamètre φι est majorée de la différence entre ce diamètre et le plus grand diamètre de la virole, la virole n'étant pas parfaitement circulaire : φι-φ _ν ί _ΓΟ ΐ _θ maxi. Il peut être envisageable de choisir un diamètre φι plus important encore, dans ce cas les languettes se déformeront plus encore plastiquement. Lors du montage des éléments de transfert thermique 8 dans la virole 4, les languettes 12 se déforment principalement de manière élastique mais une déformation plastique peut également avoir lieu. L'élasticité résiduelle assure un contact pérenne entre chaque languette et la paroi intérieure de la virole.

L'épaisseur des éléments de transfert thermique est choisie en fonction de l'application visée, les cinétiques de chargement ou déchargement de l'hydrogène peuvent être différentes. L'épaisseur de l'élément de transfert thermique est choisie en fonction du flux thermique à évacuer par conduction. Par exemple, les éléments de transfert thermique peuvent présenter une épaisseur de l'ordre de 1 mm.

Sur la figure 2A, on peut voir représentés schématiquement des éléments de transfert thermique 8 montés dans la virole 4. Les éléments de transfert thermique 8 sont maintenus dans la virole 4 grâce à la déformation élastique radiale des languettes 12.

Les éléments de transfert thermique délimitent des compartiments pour le matériau de stockage.

Les contraintes de contact entre les éléments de transfert thermique et la virole peuvent être suffisantes pour que les éléments de transfert thermique supportent le matériau de stockage. Alternativement, comme cela sera décrit plus en détail ci-dessous, le support du matériau est assuré par des godets superposés 20, les éléments 8 étant intercalés entre les godets (Figures 2A et 4B). En variante, chaque étage repose sur la poudre de l'étage du dessous (Figure 2C).

Ce matériau peut être sous différentes formes. Il peut être sous forme de pastilles formées d'un hydrure compacté avec d'autres matériaux pour assurer la cohésion des pastilles et améliorer la conduction de la chaleur, par exemple l'hydrure peut être mélangé avec du carbone. Ces pastilles conservent sensiblement leur forme au cours des cycles d'hydru ration (figure 2C).

Le matériau de stockage peut être sous forme de poudre lâche, le dispositif de stockage est alors rempli directement avec la poudre (figure 2A ou 2B).

Le matériau de stockage peut être sous forme de galettes ou lingots massifs ou plus généralement de morceaux polyédriques de taille millimétrique ou centimétrique. Le matériau sous ces différentes formes simplifie le remplissage. Au cours des cycles d'hydruration, le matériau à tendance à gonfler lorsqu'il absorbe de l'hydrogène. Le gonflement hétérogène par nature du matériau entraine une fragmentation, l'homme de l'art dit aussi décrépitation, de celui-ci en poudre. Ce cas de figure peut correspondre aux exemples des figures 2A et 2B.

Dans l'exemple des figures 1A à 1C, l'élément de transfert thermique comporte des trous 14 répartis dans la zone centrale 10 permettant le passage de l'hydrogène d'un compartiment à l'autre lors des phases de charge et de décharge. Ces trous 14 peuvent être de section identique ou variable. Dans le cas où le matériau de stockage est sous forme de poudre ou de galette destinée à décrépiter, les trous 14 sont obturés par des moyens assurant le passage de l'hydrogène mais empêchant le passage de la poudre. Ces moyens sont par exemple formés par une grille fine, un tissu métallique, un matériau fritté poreux ou même un filtre en matériau organique ou polymère, sous la seule contrainte de ne pas polluer le matériau de stockage de l'hydrogène ni l'hydrogène lui-même dans les conditions de température et de pression d'usage du matériau hydrure. Dans l'exemple représenté, les trous sont de différentes sections, les trous radialement les plus à l'extérieur étant de plus grande section. Les trous pourraient être de section constante. La section totale des trous est déterminée en fonction du débit d'hydrogène dont il faut assurer le passage.

Par exemple, les moyens empêchant le passage de la poudre par les trous sont choisis de sorte à empêcher le passage de fines particules d'hydrure, entre 1 μιη et 5 μιη dans le cas d'un hydrure de type LaNi5 par exemple.

Le passage de l'hydrogène peut également avoir lieu en périphérie des éléments de transfert thermique 8, entre les languettes, en particulier dans les exemples de réalisation des figures des figures 2A et 2C.

Dans l'exemple représenté, la zone centrale de l'élément de transfert thermique comporte un passage central 16 qui est également bordé de languettes 18 orientées vers l'axe de l'élément de transfert thermique.

Ce passage central 16 est par exemple destiné au passage d'un conduit (non représenté) pour l'écoulement d'un caloporteur amenant ou retirant de la chaleur en fonction de l'étape du cycle d'hydruration. Les languettes 18 sont déformées élastiquement par le tube, un bon contact est alors obtenu assurant également un bon transfert thermique entre le conduit et les éléments de transfert thermique. En outre, les languettes 18 en contact élastique avec le conduit permettent d'obturer au moins partiellement le jeu entre le conduit et le bord du trou de passage et ainsi empêchent au moins en partie la chute de poudre dans le compartiment inférieur.

Avantageusement, un élément filtrant tel que décrit précédemment peut être envisagé pour empêcher le matériau hydrure sous forme de poudre de passer dans les interstices entre les languettes 12 ou 18 sans pour autant empêcher le passage de l'hydrogène. Par exemple, il est possible de placer une fine grille de filtration au dessus des languettes supportant le matériau hydrure.

Ce trou de passage 16 peut servir alternativement au passage d'un conduit d'alimentation et de collecte de l'hydrogène. Le conduit est par exemple en matériau poreux, par exemple réalisé en Poral ^® ou percé de trous traversants, et connecté à un circuit d'alimentation et de collecte d'hydrogène; la taille des trous dans le tube est suffisamment faible pour éviter le passage de la poudre. On peut par exemple utiliser un conduit en matériau poreux calibré sur une taille de 1 μιη pour assurer une étanchéité à la poudre hydrure et un passage de l'hydrogène.

Dans ce cas de figure, les languettes 18 ne sont pas requises car on ne recherche pas des échanges thermiques entre les éléments de transfert thermique et le conduit d'alimentation et de collecte de l'hydrogène. Néanmoins comme indiqué ci- dessus, les languettes 18 en contact élastique avec le conduit peuvent permettre d'obturer au moins partiellement le jeu entre le conduit et le bord du trou de passage et ainsi empêchent au moins en partie la chute de poudre dans le compartiment inférieur.

Plusieurs trous de passage pour le passage de plusieurs conduits peuvent être prévus, on peut envisager un ou plusieurs conduits de circulation d'un caloporteur et/ou un ou plusieurs conduits d'alimentation et de collecte de l'hydrogène.

Nous allons maintenant décrire différents exemples de réservoir comportant les éléments de transfert thermique selon l'invention. Sur la figure 2A, le matériau de stockage M sous forme de poudre dans chaque compartiment est reçu dans un conteneur reposant sur un élément de transfert thermique. Le conteneur est tel que sa paroi latérale n'est pas en contact avec la virole, ménageant un jeu latérale entre la virole et le conteneur, évitant ainsi qu'un effort s'applique sur la virole lorsque le matériau de stockage gonfle. Ce jeu latéral permet en outre le passage de l'hydrogène.

Ce conteneur 20 assure la retenue de la poudre et évite qu'elle ne soit en contact avec la paroi de la virole et en outre assure par contact avec l'élément de transfert thermique la conduction thermique. Les conteneurs sont empilés, les conteneurs inférieurs supportant les conteneurs supérieurs.

Les conteneurs sont par exemple en inox, en cuivre, en aluminium. En variante, on peut envisager que la paroi latérale du conteneur soit en matériau plastique et que le fond du conteneur soit formé directement par l'élément 8. Le matériau de stockage en poudre M est alors en contact direct avec l'élément 8 ce qui assure de bons transferts thermique entre le matériau et l'élément tout en utilisant un matériau en plastique pour assurer en partie la retenue de la poudre.

Avantageusement, le conteneur 20 d'un compartiment est en contact par son extrémité supérieure avec l'élément de transfert thermique 8 du compartiment supérieur 20. L'élément de transfert thermique 8 du compartiment supérieur forme un couvercle limitant la fuite de la poudre par le haut du conteneur et en outre ce contact permet également un échange thermique. Ainsi, dans cette réalisation avantageuse, des échanges thermiques ont lieu à la fois au niveau de la partie inférieure du conteneur et au niveau de la partie supérieure du conteneur.

Sur la figure 2B, le matériau de stockage sous forme de poudre est en contact directement avec la virole. Dans cet exemple de réalisation, la hauteur du lit de poudre est choisie inférieure au diamètre du lit de poudre afin de pouvoir négliger la pression mécanique exercée par la poudre sur la virole par rapport à celle de l'hydrogène.

Dans cet exemple de réalisation, des étages sont réalisés dans le réservoir en montant des plaques transversales 22 et des éléments de transfert thermique 8 selon l'invention sont disposés dans l'épaisseur de poudre. Dans l'exemple représenté, les éléments de transfert thermique 8 sont noyés dans la poudre, chaque élément de transfert thermique échange alors thermiquement avec la poudre par sa face inférieure et sa face supérieure. Dans cet exemple chaque élément de transfert thermique subit une pression mécanique de la part de la poudre sur ses deux faces. Les éléments 8 peuvent glisser le long de l'axe de la virole lors du gonflement du matériau lorsqu'il sera chargé. Les éléments peuvent coulisser dans la virole à chaque phase de chargement/déchargement ou alors atteindre une position sensiblement fixe en fonction des contraintes entre les éléments et la virole. Avantageusement, un moyen assurant la retenue de la poudre et le passage de l'hydrogène peut être prévu pour empêcher la poudre de passer à travers les éléments 8 que ce soit au niveau des trous 14 qu'au niveau des interstices entres les languettes 12 et la variole et entre les languettes 18 et le conduit.

Sur la figure 2C, le matériau de stockage M est sous forme de pastille. Chaque pastille est disposée sur un élément de transfert thermique. Dans l'exemple représenté et de manière avantageuse, chaque comprimé est en contact par sa face inférieure et par sa face supérieure avec un élément de transfert thermique augmentant les échanges thermiques et assurant des échanges thermiques homogènes dans chaque pastille.

Dans cet exemple, des plaques en matériau poreux sont disposés dans le matériau poreux perpendiculairement à l'axe longitudinal, améliorant la diffusion de l'hydrogène. En effet, les pastilles sont denses avec peu de porosité. Les plaques poreuses assurent une distribution de l'hydrogène partout au-dessus de la pastille pour minimiser la longueur de diffusion de l'hydrogène dans la pastille.

Sur la figure 2D, on peut voir un exemple préféré de réalisation de l'invention dans lequel les éléments de transfert thermique 8 forme également des éléments supports du matériau de stockage en poudre M. Des éléments sont disposés au niveau des zones entre les languettes et éventuellement au niveau des trous 14 et le passage 16 s'ils sont prévus, de sorte à laisser passer l'hydrogène et à retenir le matériau de stockage en poudre, évitant une accumulation de celui-ci dans le fond du réservoir. Un volume libre V est prévu entre le haut de la poudre et le fond de l'élément de transfert thermique supérieur afin de permettre un gonflement libre du matériau de stockage en phase de charge et éviter une interaction entre la poudre et l'élément d'échange thermique supérieur. Dans cet exemple, les éléments 8 sont maintenus en place dans la virole par frottement.

Sur la figure 2E, on peut voir une variante du réservoir de la figure 2D, dans laquelle des espaceurs 17 sont avantageusement prévus entre les éléments de transfert thermique 8 afin d'assurer un bon positionnement des uns par rapport aux autres au cours du temps. En effet, par exemple suite à un choc ou une chute du réservoir, il se pourrait qu'un ou plusieurs éléments 8 glissent vers le haut le long de la virole. Les espaceurs sont par exemple formés par des colonnettes, par exemple fixées au fond des éléments 8. En variante, les colonnettes peuvent être portées par une couronne unique comme cela est schématisé sur la figure 2E.

Grâce à ces espaceurs, l'espace entre les éléments est maintenu.

La mise en œuvre de ces espaceurs est particulièrement intéressante dans le cas de réservoir comportant un grand nombre d'étages.

Sur les figures 4A à 4C, on peut voir un exemple de réalisation pratique d'un réservoir de stockage selon l'invention, comportant une pluralité d'éléments de transfert thermique 8 délimitant chacun un étage. Chaque étage comporte un conteneur 20 reposant sur un élément de transfert thermique 8. Le conteneur est tel que l'hydrure forme un lit peu épais, i.e. offrant un élancement faible. Par ailleurs, les conteneurs sont tels qu'ils ne sont pas en contact mécanique avec la virole.

Dans l'exemple représenté et de manière avantageuse, chaque conteneur 20 comporte une structure en casier 28 délimitant dans le conteneurs des sous-compartiments améliorant les transferts thermiques dans l'épaisseur du lit d'hydrure, et évitant que le lit d'hydrure n'ait un écoulement latéral dans le cas où le réservoir serait incliné lors de manipulations. Dans l'exemple représenté, les sous- compartiments sont de forme carrée ou rectangulaire mais on pourrait prévoir qu'ils soient par exemple en nid d'abeille.

Avantageusement et comme cela est représenté sur les figures 4B et 4C, des encoches 29 sont réalisées dans les bords libres des casiers pour faciliter le passage de l'hydrogène. Ces encoches ne sont pas représentées sur la figure 4A à des fins de clarté.

En outre, le réservoir comporte un système de gestion thermique comportant un tuyau 30 enroulé sur la surface extérieure de la virole 4 et dans lequel est destiné à circuler un caloporteur apportant ou retirant de la chaleur en fonction de la phase du cycle. Selon une variante avantageuse, on prévoit de faire baigner la virole 4 dans un bain de liquide caloporteur.

On peut prévoir de manière très avantageuse, que le fond du conteneur soit formé directement par l'élément de transfert thermique améliorant encore les transferts entre la poudre et l'élément de transfert thermique.

A titre d'exemple, le réservoir peut présenter les caractéristiques suivantes :

• les éléments de transfert thermique sont en cuivre et ont une épaisseur de 2 mm ;

« les éléments de transfert thermique ont une hauteur de 10 mm,

• la virole à un diamètre de 300 mm,

• le lit d'hydrure a une épaisseur de 20 mm,

• la structure insérée a un pas supérieur à 20 mm.

Un exemple de réalisation des éléments de transfert thermique va maintenant être décrit.

Lors d'une première étape, les éléments de transfert thermique sont réalisés par découpe dans une tôle par exemple de cuivre ou d'aluminium.

Lors d'une étape suivante, les languettes sont découpées. En variante, cette étape peut être réalisée simultanément à la première étape. En outre de la matière peut être retirée afin d'éviter un chevauchement des languettes lorsqu'elles sont repliées.

Lors d'une étape suivante, les languettes 12 sont repliées de sorte qu'elles soient légèrement inclinées vers l'extérieur et délimitent un rayon extérieur supérieur à celui de la portion centrale 10.

Si les éléments de transfert thermique comportent des trous, ceux-ci sont réalisés par exemple au moyen d'un emporte-pièce, plusieurs dans le cas où les trous sont de section différente. Les trous sont réalisés de préférence avant le pliage des languettes.

Dans le cas où le trou de passage 16 est bordé de languettes 18, celles-ci peuvent être réalisées de la manière décrite pour les languettes 12. Le retrait de matière n'est pas utilisé pour les languettes 18.

La réalisation des éléments de transfert thermique est donc très simple et d'un prix de revient faible.

La réalisation du réservoir est la suivante.

Un premier élément de transfert thermique 8 est inséré en force dans la virole 4, les languettes 12 vers le haut. Les languettes 12 se plient radialement vers l'intérieur principalement de manière élastique. L'élément de transfert thermique 8 est déplacé longitudinalement dans la virole jusqu'à ce qu'il atteigne la position souhaitée.

Du fait de l'élasticité résiduelle, l'élément de transfert thermique 8 est maintenu en position dans la virole 4 et les languettes 12 sont en contact avec la surface intérieure de la virole 4.

Le matériau de stockage M est ensuite mis en place, sous la forme de poudre, de galette ou de pastille. Suivant la forme sous laquelle se présente le matériau, un conteneur 20 peut être prévu pour contenir la poudre. En variante, on réalise la structure interne du réservoir comportant le matériau M et l'ensemble est ensuite introduit dans la virole.

Un deuxième élément de transfert thermique 8 est introduit en force dans la virole 4 et est déplacé jusqu'à atteindre la position souhaitée, par exemple en contact de la pastille préalablement mise en place.

Les étapes ci-dessus se répètent autant de fois que nécessaire. Le réservoir est ensuite refermé et les connexions au circuit d'alimentation et de collecte de l'hydrogène et au système de gestion thermique sont réalisées.

Dans le cas où un ou plusieurs conduits s'étendent longitudinalement dans la virole, ceux-ci sont mis en place avant la mise en place des éléments de transfert thermique. Les éléments de transfert thermique comportent des trous de passage. Les éléments de transfert thermique, lors de leur montage dans la virole, sont traversés par les conduits.

Nous allons maintenant expliquer le fonctionnement des éléments de transfert thermique.

Comme représenté sur les figure 4A et 4C, le système de gestion thermique peut par exemple être formé par un tube enroulé 30 autour du réservoir, dans lequel circule un caloporteur, ce caloporteur assure par échange thermique avec la virole l'extraction de la chaleur ou l'apport de chaleur.

Alternativement, le système de gestion thermique est formé par un bain de caloporteur dans lequel est disposé le réservoir, ou une chemise qui entoure le réservoir.

Dans une phase d'hydruration, i.e. de charge en hydrogène, de l'hydrogène alimente le réservoir. L'hydrogène est soit amené par un conduit poreux qui traverse les différents compartiments, soit circule entre la virole 4 et les éléments de transfert thermique 8 entre les languettes 12 et/ou par les trous 14 réalisés dans les éléments de transfert thermique 8.

L'absorption de l'hydrogène par le matériau de stockage provoque une génération de chaleur. Cette chaleur doit être évacuée pour ne pas ralentir voir arrêter l'hydruration. Du fait de la présence des éléments de transfert thermique 8 par l'intermédiaire des languettes 12 et de leur contact permanent avec la virole 4, la chaleur est évacuée vers l'extérieur à travers les éléments de transfert thermique 8. La chaleur peut aussi passer radialement sans passer par les éléments de transfert thermique, si par exemple la hauteur de matériau M est grande devant le diamètre de matériau M.

Même si le coefficient de dilatation des éléments de transfert thermique 8 est supérieur à celui de la virole 4, ce différentiel est absorbé par la déformation élastique des languettes 12 en périphérie. La déformation comportant une partie élastique, le contact peut être gardé durablement lors du fonctionnement en cyclage d'absorption/désorption du réservoir d'hydrogène. En phase de déshydruration ou de décharge, la réaction de l'hydrogène requiert un apport de chaleur. La chaleur est alors amenée par les éléments de transfert thermique 8 en contact avec la virole 4 qui elle-même est échauffée par le caloporteur.

La présente invention offre également l'avantage de s'adapter à des défauts de circularité et de diamètre de la virole. En effet, les tubes réalisés en chaudronnerie, et pour lesquels le prix de revient reste économiquement intéressant, ne sont généralement pas d'une grande précision géométrique. La déformation élastique procurée par les languettes permet de garder un contact thermique pour un certain défaut de circularité et diamètre de la virole.

II sera compris que les caractéristiques du réservoir peuvent varier en fonction des applications suivant le cahier des charges de l'application, en particulier en ce qui concerne les vitesses de chargement et déchargement du réservoir.

Sur les figures 3A à 3C, on peut voir un autre exemple de réalisation d'un élément de transfert thermique 108 comportant un orifice central 23 et des premières découpes radiales 24 s'étendant de l'orifice central sur une partie du rayon de la zone centrale 110 et des deuxièmes découpes radiales 26 s'étendant du bord radialement externe vers l'orifice central 23 et s'étendant sur une partie du rayon.

De préférence les découpes s'étendent sensiblement radialement.

De préférence, les premières et deuxièmes découpes 24, 26 sont réparties angulairement de manière régulière autour de l'orifice central.

Les deuxièmes découpes radiales sont réalisées entre les languettes. En outre, il est prévu qu'une deuxième découpe radiale soit disposée entre deux premières découpes radiales.

Un élément ne comportant que des découpes 24 ou des découpes 26 ne sort pas du cadre de la présente invention.

Par exemple, l'angle entre deux découpes 24 ou deux découpes 26 est compris entre 5° et 70°.

Dans l'exemple représenté, les découpes sont rectilignes. Elles peuvent présenter une autre forme. Dans l'exemple représenté, le trou central a une forme polygonale. En variante le trou pourrait être rond.

En variante, des languettes sur le contour du trou central peuvent être prévues. Celles-ci sont alors orientées dans le sens opposé aux ailettes externes, vers le bas dans l'exemple représenté, pour que les languettes internes et externes s'écartent en même temps.

L'élément de transfert thermique ainsi réalisé présente une plus grande souplesse. Il est alors possible de faire varier le diamètre extérieur de l'élément de transfert thermique en bénéficiant d'une plage de déformation élastique accrue. L'amplitude de cette variation est sensiblement plus importante que celle pouvant être obtenue avec l'élément de transfert thermique des figures 1A à 1C.

Un mode de montage avantageux de ce type d'élément de transfert thermique est de les installer en utilisant leur élasticité accrue pour combler les jeux de montage entre les ailettes et la virole. Le montage standard oblige ainsi les éléments de type 108 à adopter une configuration conique, comme montré en partie supérieure de la figure 3C. L'amplitude de déformation élastique se trouve alors augmentée par rapport à des éléments de type 8. Cette amplitude est matérialisée par la différence de diamètre importante entre la configuration de l'élément 108 (Fig. 3C en partie supérieure), et la configuration au repos en forme aplatie (Fig. 3C en partie inférieure). Au montage de l'empilement, l'élément 108 se trouve aplati entre deux pastilles, cela provoque l'augmentation du diamètre extérieur de l'élément 108 ce qui entraîne le contact des languettes avec la paroi de la virole. Le contact bénéficie ainsi d'une réserve de déformation élastique plus importante que le cas des éléments 8. Ce type de mise en place permettant même de n'avoir qu'un contact léger au montage (lors de l'insertion dans la virole), le montage est alors facilité car il n'y a moins de frottement des languettes sur les parois.

Cet élément de transfert thermique permet donc de s'adapter à des variations de diamètre de la virole. Il sera compris que la représentation de la virole est schématique et uniquement à titre d'illustration. A titre d'exemple, des éléments de transfert thermique des figures 3A à 3C en aluminium d'épaisseur 2 mm et de diamètre extérieur de 300 mm peuvent s'adapter à une virole de diamètre interne compris entre 299 mm et 301 mm.

Cet exemple de réalisation présente l'avantage de pouvoir s'adapter à des défauts géométriques en ayant une réserve de déformation élastique plus importante. Les découpes introduisent en effet une plus grande déformabilité élastique circonférentielle.

Comme pour les trous, on peut prévoir de disposer dans les découpes, de préférence au dessus des trous un moyen pour empêcher la poutre de tomber dans le compartiment inférieur, par exemple ce moyen est une grille, tissus, poral.

Ces découpes peuvent servir également au passage de l'hydrogène, la répartition des découpes assurent avantageusement une distribution et une collecte uniforme de l'hydrogène.

Le trou central peut servir au passage d'un conduit de caloporteur ou à d'alimentation/collecte de l'hydrogène.

Le dispositif selon la présente invention peut être utilisé pour transporter de l'hydrogène, pour le stockage embarqué d'hydrogène pour pile à combustible ou moteur thermique, pour le stockage stationnaire d'hydrogène.

Le dispositif peut donc servir comme réservoir embarqué pour les moyens de transports, tels que les bateaux, sous-marins, voitures, autobus, camions, engins de chantier, deux roues, par exemple pour alimenter une pile à combustible ou un moteur thermique. En outre, il peut être utilisé dans le domaine des alimentations transportables en énergie tels les batteries pour appareils électroniques portables comme les téléphones portables, les ordinateurs portables, ....

Le dispositif selon la présente invention peut également être utilisé comme système de stockage stationnaire de l'énergie en plus grosse quantité, comme les groupes électrogènes, pour le stockage de l'hydrogène produit en grande quantité par électrolyse avec de l'électricité provenant des éoliennes, panneaux photovoltaïques, géothermie, .... Il est aussi possible de stocker toute autre source d'hydrogène provenant par exemple de reformage d'hydrocarbures ou d'autres procédés d'obtention d'hydrogène (photo-catalyse, biologique, géologique,...).