Titre : Dispositif de pompage, installation et procédé de fourniture d' hydrogène liquide

L'invention concerne un dispositif de pompage ainsi qu'une installation et un procédé de fourniture d'hydrogène liquide.

L' invention concerne plus particulièrement un dispositif de pompage d'hydrogène liquide comprenant, disposés en série entre une entrée pour fluide à comprimer et une sortie de fluide comprimé, un premier organe de compression, de préférence à piston, formant un premier étage de compression et un second organe de compression à piston formant un second étage de compression .

Une solution connue pour disposer d'hydrogène gazeux à haute pression à partir d'une source d'hydrogène liquéfié consiste à stocker de l'hydrogène liquéfié puis à le transférer, l'évaporer et le réchauffer et enfin à le comprimer avec des systèmes de compression conventionnels à température ambiante.

Cependant, le coût énergétique (compression d'un fluide compressible peu dense) et d'investissement de ces dispositifs est trop important. Une solution alternative consiste à comprimer directement l'hydrogène liquide, considéré alors comme un fluide incompressible.

Plusieurs technologies existent pour le pompage de l'hydrogène liquide.

Pour des applications d'hydrogène énergie notamment, il est nécessaire de comprimer l'hydrogène liquide à des hautes pressions. A ces hautes pressions (>300bar) le pompage devient plus complexe en raison par exemple de la présence de gaz à l'aspiration des pompes. Cette présence de gaz peut être due aux entrées thermiques et à la chaleur de compression qui viennent vaporiser le liquide et créent des phénomènes de cavitation. Le gaz créé, comprimé à haute pression, chauffe d'autant plus la pompe. Une autre raison peut être les taux de fuites à travers des segments d'étanchéité de pistons qui augmentent à haute pression. Ces fuites de fluide relativement « chaudes » sont difficilement récupérables. L'aspiration comprenant du gaz devient ainsi peu dense et la pompe subit une baisse de débit et de performance.

Les solutions connues qui re-circulent des fuites à l'entrée de la pompe cumulent tous les inconvénients précités. Le document US20070028628 décrit une pompe bi-étagée dans laquelle les fuites de la haute pression sont réinjectées dans le stockage liquide. Ceci constitue une perte de vaporisation (« boil-off ») considérable .

Selon des solutions connues, l'hydrogène liquide est pompé en deux fois (deux étages de compression en série) cf. US4447195. Selon certaines solutions, la pompe est immergée dans un récipient rempli d'hydrogène liquide ce qui permet une thermalisation optimale et une limitation des problèmes de cavitation de la pompe. Ceci rend cependant plus complexe la maintenance de la pompe.

Une pompe pour l'hydrogène liquide doit pouvoir répondre à plusieurs contraintes : une durée de vie requise importante (du fait notamment de la difficulté de sa maintenance dans un environnement non-industriel malgré des arrêts/redémarrage fréquents, une isolation thermique de très bonne qualité pour éviter les gaz de vaporisation (« boil-offs ») qui génèrent de l'hydrogène gazeux difficile à valoriser et qui contribue au phénomène de cavitation dans la pompe.

Les dispositifs connus ne donnent pas entière satisfaction.

Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus.

A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci- dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le premier organe de compression est apte et configuré pour comprimer l'hydrogène liquide dans un état supercritique, le second organe de compression étant apte et configuré pour comprimer l'hydrogène supercritique fourni par le premier organe de compression à une pression augmentée et notamment à une pression comprise entre 200 et lOOObar.

Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

le premier organe de compression est apte et configuré pour comprimer l'hydrogène liquide à une pression comprise entre et 13 et 200 bar, notamment entre 14 et 10 Obar,

le premier organe de compression comprend au moins un ensemble comportant un piston mobile en translation dans une chemise, le second organe de compression comprenant au moins un ensemble comportant un piston distinct disposé dans une chemise distincte, les pistons des premier et second organes de compression étant déplacés dans leur chemise respective selon des mouvements alternatifs à des vitesses de déplacement respectives déterminées, la vitesse de déplacement du au moins un piston du premier organe de compression étant inférieure à la vitesse de déplacement du au moins un piston du second organe de compression,

la vitesse de déplacement du au moins un piston du premier étage 2 de compression est comprise entre 0,02m/s et 0,5m/s et notamment entre 0,02m/s et 0,2 m/s,

la vitesse de déplacement du au moins un piston du second étage de compression est comprise par exemple entre 0 , 02m/s et lm/s ,

le au moins un piston du premier organe de compression et/ou le au moins un piston du second organe de compression est déplacé via un mécanisme d'entraînement a actionneur linéaire assurant guidage axial du piston dans sa chemise, notamment un mécanisme de type à vis et rouleaux planétaires et actionné par moteur électrique, le premier organe de compression et/ou le second organe de compression est isolé (s) thermiquement sous vide, le premier organe de compression et/ou le second organe de compression comprend un écran thermique qui est thermalisé par un fluide de refroidissement,

le dispositif comprend un circuit de thermalisation comprenant une première extrémité amont destinée à être raccordée à une source de gaz liquéfié et notamment une source d'hydrogène liquide destiné à être comprimé par le dispositif de pompage et au moins une extrémité aval assurant un échange thermique entre le gaz liquéfié et l'écran thermique,

le circuit de thermalisation comprend une portion reliant l'écran thermique à la chambre de compression de l'organe de compression et configurée pour transférer au moins une partie du gaz liquéfié ayant échangé thermiquement avec l'écran thermique dans la chambre de compression de l'organe de compression, c'est-à-dire que l'organe de compression comprime du gaz liquéfié qui a été utilisé pour refroidir son écran thermique,

le dispositif comprend un circuit de retour de fluide de thermalisation comprenant une extrémité reliée à l'écran thermique et une extrémité destinée à être reliée à une source de gaz liquéfié et/ou à une zone de récupération pour évacuer au moins une partie du gaz liquéfié réchauffé ayant servi à refroidir l'écran thermique, la vitesse de déplacement du piston du premier organe de compression est comprise 0,02 et 0,05 m par seconde, la vitesse de déplacement du piston du second organe de compression est comprise entre 0,02 et lm/s,

le premier organe de compression et/ou le second organe de compression comprend un circuit de collecte de l'hydrogène vaporisé en son sein, ledit circuit comprenant d'une sortie d'évacuation vers une zone de récupération,

le circuit de récupération des fuites de fluide transitant au travers du ou des pistons dirige au moins une partie desdites fuites du premier étage de compression vers la source,

le circuit de récupération des fuites de fluide transitant au travers du ou des pistons dirige au moins une partie desdites fuites du second étage de compression vers le circuit de thermalisation et notamment vers l'écran thermique en vue de son refroidissement puis le cas échéant de sa réintroduction dans le second étage de compression en vue de sa re-compression,

le premier organe de compression est disposé dans une enveloppe formant un écran thermique qui est thermalisé par un fluide de refroidissement, le circuit de fluide à comprimer qui transfère le fluide de la source vers le premier étage de compression transitant à travers l'enveloppe du premier étage de compression, ladite enveloppe du premier étage de compression formant une chambre d'alimentation du au moins un piston du premier étage de compression et un écran thermique du premier étage de compression.

L' invention concerne également une installation de fourniture d'hydrogène liquide sous pression comprenant un dispositif de pompage selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, l'installation comprenant une source d'hydrogène liquéfiée et un circuit de transfert comprenant une conduite reliant la source à l'entrée du dispositif de pompage apte et configurée pour fournir de l'hydrogène liquide au dispositif de pompage en vue de sa compression et de sa délivrance au niveau de la sortie.

Selon d'autres particularités possibles : l'installation comprend au moins une conduite de retour ayant une extrémité amont reliée au dispositif de pompage et une extrémité aval reliée à la source et apte et configurée pour évacuer du gaz vaporisé au sein du dispositif de pompage vers la source,

la au moins une conduite de retour comprend au moins l'un parmi : une vanne manuelle ou commandée, un clapet de surpression .

L' invention concerne également un procédé de fourniture d'hydrogène liquide sous pression utilisant un dispositif selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous ou une installation selon l'une quelconque des caractéristiques ci- dessus ou ci-dessous, le procédé comprenant une étape d'approvisionnement en hydrogène liquide de l'entrée du dispositif de pompage, une étape de compression de cet hydrogène liquide dans le premier organe de compression à une pression comprise entre 14 et 100 bar et à une température comprise entre 20 et 40K, puis une étape de compression supplémentaire, dans le second organe de compression, de l'hydrogène sortant du premier organe de compression jusqu'à une pression comprise entre 50 et lOOObar et à une température comprise entre et 40 et 150K.

Selon d'autres particularités possibles :

L' invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications .

D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :

[Fig. 1] représente une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d'un dispositif de pompage selon un exemple possible de réalisation de l'invention, [Fig. 2] représente une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d'une installation selon un exemple possible de réalisation de 1 ' invention,

[Fig. 3] représente une vue schématique et partielle illustrant un détail d'un exemple de structure et de fonctionnement d'un organe d'entraînement pouvant être utilisé selon l'invention.

Le dispositif 1 de pompage d'hydrogène liquide représenté à la [Fig. 1] comprend, disposés en série entre une entrée 12 pour fluide à comprimer et une sortie 13 de fluide comprimé, un premier organe 2 de compression et un second organe 3 de compression .

Le premier organe 2 de compression est de préférence du type à piston (s) et forme un premier étage de compression pour le fluide admis par l'entrée 12.

Alternativement à la compression par piston il est possible d'envisager une technologie du type à engrenage ou à lobes (« roots ») , centrifuge ou toute autre technologie appropriée.

Le second organe 3 de compression est également de préférence du type à piston (s) et forme un second étage de compression du fluide vers la sortie 13.

Les deux organes 2, 3 de compression peuvent notamment être logés ou non dans un même carter ou boîtier (cf. [Fig. 2]) .

Selon une particularité avantageuse, le premier organe 2 de compression est apte et configuré pour comprimer l'hydrogène liquide dans ou vers un état supercritique.

De préférence le premier organe 2 de compression reçoit de l'hydrogène liquide dans un état saturé, par exemple une pression comprise entre 0 et lObarg et une température comprise entre 20 et 32K .

C'est-à-dire que le premier organe 2 de compression est configuré pour comprimer l'hydrogène liquide vers un état supercritique (au-delà des conditions suivantes : Pc; = 12,98 bar, T _C =33K) . Dans cet état, le fluide ne pourra plus coexister sous deux phases (liquide et gaz) .

Le second organe 3 de compression est quant à lui apte et configuré pour comprimer l'hydrogène supercritique fourni par le premier organe de compression à une pression augmentée et notamment à une pression comprise entre 200 et lOOObar.

Ainsi, en entrée du premier étage 2 de compression le fluide peut avoir une pression comprise entre 0 et lObarg et une température comprise entre 20 et 32K par exemple.

A la sortie du premier étage 2 de compression le fluide peut avoir une pression comprise entre 13 et 150barg (notamment entre 14 et lOObarg) et une température comprise entre 20 et 50K par exemple.

A la sortie du second étage 3 de compression le fluide peut avoir une pression comprise entre 50 et 1000barg et une température comprise entre 40 et 150K par exemple.

C'est-à-dire que le deuxième organe de compression 3 assure le principal travail de compression du fluide.

Ainsi, le premier organe 2 de compression peut être apte et configuré pour comprimer l'hydrogène liquide à une pression comprise entre et 5 et 200bar et de préférence entre 13 et 150 barg, notamment entre 14 et lOObarg.

Cette architecture permet d'éviter de comprimer dans le second organe 3 de compression un fluide dont les propriétés notamment la densité sont très sensibles et mal maîtrisées. Ceci permet de limiter ou gérer les phénomènes de cavitation (boil- off) dans un équipement dédié et prévu à cet effet (premier organe 2 de compression) . En effet, en pompant du liquide, un écart même très léger de la saturation crée du gaz dans le liquide et modifie fortement la densité du fluide pompé. Le fluide supercritique ne change pas de phase et sa densité varie de façon progressive.

En effet, en s'écartant même très légèrement de la saturation, la densité du fluide est ainsi très fortement modifiée et ce d'autant plus que la pression de fonctionnement est basse. Ainsi, la compression à haute pression est concentrée sur le second étage de compression.

Le fluide supercritique produit par le premier étage de compression est ainsi transmis au deuxième étage de compression (qui est de préférence indépendant du premier étage de compression) . Ce deuxième étage de compression peut ainsi être conçu pour produire le travail de compression principal jusqu'au niveau de pression finale requis.

De préférence, l'alimentation en fluide provenant du premier étage de compression vers le deuxième étage de compression se fait à travers l'enveloppe 16 extérieure qui abrite le ou les pistons du second étage de compression. Ainsi, l'enveloppe 16 autour du ou des pistons du second étage 3 de compression joue à la fois le rôle de chambre d'alimentation de la chambre de compression desdits pistons 6 et d'écran thermique.

Les conditions opératoires intermédiaires, la régulation active de pression entre les deux étages de compression (via par exemple la vitesse de compression du premier étage) et la conception thermo-hydraulique peuvent être déterminées pour ne générer que peu ou pas de perte (boil-off) (et de retour basse pression) à l'admission du deuxième étage de pression.

L'architecture proposée permet de régler la vitesse de déplacement du premier organe de compression (piston (s) 4) pour contrôler les conditions thermodynamiques du fluide en entrée du second organe de compression (c'est-à-dire en entrée du ou des piston (s) 6 concernés).

Comme illustré à la [Fig. 2], un clapet 32 unidirectionnel peut être prévu entre les deux étages de compression.

Les vitesses relativement différentes des deux étages de compression et le mode d' entraînement/contrôle des pistons facilitent la régulation de la pression.

Le premier organe 2 de compression est configuré de préférence pour comprimer relativement lentement (par exemple à une vitesse de déplacement du piston de 2 à 5 cm/s, et une fréquence de l'ordre de 5 coups/minute) . Ceci permettra d'amener le fluide dans un état supercritique en limitant par exemple les irréversibilités, entrées thermiques, effets de cavitations, et l'usure des composants. Les propriétés physiques du fluide (viscosité, densité) sont alors mieux maîtrisées et facilitent la réalisation et le fonctionnement du second étage de compression (dimensions, matériaux) en assurant l'étanchéité et la thermalisation.

Comme illustré à la [Fig. 1], le premier organe 2 de compression peut comprendre un piston 4 mobile en translation dans une chemise 5. Le piston 4 et la chemise 5 délimitent classiquement une chambre de compression.

De même, le second organe 3 de compression peut comprendre un piston 6 distinct disposé dans une chemise 7 distincte. Les pistons 4, 6 des premier et second organes de compression sont déplacés dans leur chemise 5, 7 respective selon des mouvements alternatifs à des vitesses de déplacement respectives déterminées. Avantageusement, la vitesse de déplacement du piston 5 du premier organe 2 de compression est de préférence inférieure à la vitesse de déplacement du piston 7 du second organe 3 de compression.

Comme schématisé à la [Fig. 1], le piston 4 du premier organe 2 de compression et/ou le piston 6 du second organe 3 de compression peuvent être déplacés via un mécanisme 8 d'entraînement respectif de type à vis et rouleaux planétaires. Ces mécanismes sont actionnés de préférence par des moteurs 20 respectifs distincts, notamment des moteurs électriques.

Bien entendu un moteur commun pourrait être envisagé

De préférence, les vitesses de déplacement des pistons 4, 6 des deux étages de compression sont distinctes et mécaniquement indépendantes. C'est-à-dire qu'il n'y a pas de couplage mécanique entre les pistons 4, 6 des deux étages de compression qui conditionnerait mécaniquement la vitesse des pistons d'un étage de compression en fonction de la vitesse de déplacement des pistons de l'autre étage de compression.

La vitesse du ou des pistons 4 du premier étage 2 de compression peut être calculée en temps réel pour optimiser la stabilité des conditions thermodynamiques au niveau du deuxième étage 2 de compression. Ainsi, les vitesses de déplacement des pistons des deux étages de compression peuvent être interdépendantes thermodynamiquement mais contrôlées mécaniquement de façon indépendante.

La [Fig. 3] représente schématiquement un exemple de mécanisme 8 d'entraînement de type à vis 25 et rouleaux 26 planétaires. Par soucis de simplification l'exemple non limitatif du mécanisme complet illustré (écrou 27, anneau 28 guide 29, bague 30...) n'est pas décrit en détail.

Ce type d'entraînement permet un contrôle optimal, notamment en position (jeux très réduits), des charges élevées et une grande fiabilité des organes de compression. Ceci permet une souplesse et une adaptabilité permettant de gérer (le cas échéant en temps réel) des vitesses de déplacement distinctes pour chaque étage de compression.

Le premier étage de compression peut donc comporter ou peut consister en au moins un ensemble piston 4 -chemise 5 qui est thermalisé (c'est-à-dire maintenu froid à une température par exemple comprise entre 20 et 30K) . Le au moins un ensemble piston 4 et chemise 5 est de préférence logé dans une enveloppe 15 étanche. Cette thermalisation peut réalisée au niveau de l'enveloppe 15 contenant le fluide cryogénique d'admission Cette enveloppe 15 peut être isolée sous vide avec une paroi extérieure. L'enveloppe 15 abrite et isole thermiquement le au moins un ensemble piston 4 -chemise 5. Bien entendu, chaque ensemble piston 4 -chemise 5 pourrait être logé dans une enveloppe respective distincte.

Cette enveloppe 15 peut former un écran thermique qui est refroidi par un fluide de refroidissement interne ou externe au dispositif, par exemple de l'hydrogène liquide fourni par la source 10 de fluide destiné à être comprimé.

Ainsi l'enveloppe 15 peut être un volume rempli de fluide de refroidissement et/ou une masse refroidie par le fluide.

Le dispositif peut comprendre un circuit 9 de thermalisation comprenant une première extrémité amont (conduite 11) raccordée à une source 10 de gaz liquéfié et notamment une source d'hydrogène liquide destiné à être comprimé par le dispositif de pompage et au moins une extrémité assurant un échange thermique entre le gaz liquéfié et l'enveloppe 15.

La source 10 stocke par exemple de l'hydrogène liquide à une pression comprise entre 1 et 10 barg.

Le circuit 9 de thermalisation peut comprendre une portion 17 reliant l'enveloppe 15 à la chambre de compression de l'organe de compression 2. Cette portion 17 est configurée pour transférer au moins une partie du gaz liquéfié ayant échangé thermiquement avec l'enveloppe 15 dans la chambre de compression de l'organe de compression 2. C'est-à-dire que l'organe de compression 2 comprime de préférence au moins une partie du gaz liquéfié qui a été utilisé pour refroidir son enveloppe 15 formant écran thermique .

Ainsi, le liquide hydrogène peut transiter par l'enveloppe 15 formant écran thermique avant d'être admis dans la chambre de compression. L'ensemble piston 4/chemise 5 est donc baigné et refroidi dans l'enveloppe 15 formant écran thermique. Le liquide évaporé, très peu donc, pourra être recirculé dans la source 10 via un ligne 14.

Le fluide comprimé par le premier organe de compression est transféré 19 dans la chambre de compression du second organe 3 de compression. Avant d'entrer dans la chambre de compression du second organe 3 de compression, comme précédemment, le fluide comprimé par le premier organe de compression peut être utilisé pour refroidir l'enveloppe 16 formant un écran thermique 16 pour le second étage de compression. De préférence, le fluide supercritique comprimé par le premier organe 2 de compression est transféré au travers et dans l'enveloppe 16 (qui est de préférence un volume et pas uniquement une masse refroidie) . Ce fluide transite dans le volume de l'écran 16 formant écran thermique et refroidit l'ensemble piston 6-chemise 7 avant de rentrer dans la chambre de compression du second organe de compression. Les fuites de piston (s) peuvent être recirculées dans le volume de l'enveloppe 16 pour être ensuite comprimées à nouveau.

Le fluide dans l'enveloppe 16 formant écran thermique étant supercritique, il est possible de configurer les entrées thermiques, la chaleur de compression et les fuites sans cavitation, donc sans grande dégradation de débit de la pompe.

Le second organe 3 de compression peut en particulier posséder une structure d' isolation similaire à celle du premier organe 2 de compression. C'est-à-dire que le second étage de compression peut donc comporter ou peut consister en au moins un ensemble piston 6 -chemise 7 qui est thermalisé (c'est-à-dire maintenu froid à une température comprise entre 30 et 50K) . Cette thermalisation peut comporter une enveloppe 16 contenant le fluide cryogénique d'admission, cette enveloppe 16 peut être isolée sous vide avec une paroi extérieure. Cette enveloppe 16 peut former un écran thermique qui est refroidi davantage par un fluide de refroidissement, par exemple de l'hydrogène liquide fourni par la source 10 de fluide (fluide provenant directement de la source 10 ou du fluide ayant déjà servi dans le premier étage de compression et/ou par une source externe de fluide de refroidissement ou d'un autre type d'apport de froid) .

Le dispositif 1 comprend de préférence un circuit 14, 21, 22 de retour de fluide de thermalisation comprenant une extrémité reliée à l'enveloppe 15 et une extrémité destinée à une zone de récupération et notamment à la source 10 de gaz liquéfié. Ceci permet d'évacuer et le cas échéant de récupérer au moins une partie du gaz liquéfié réchauffé ayant servi à refroidir l'enveloppe 15 formant écran thermique.

De préférence, la circulation du fluide pour la thermalisation est obtenue par un effet de type thermosiphon. C'est-à-dire que la thermalisation évapore du fluide liquéfié ce qui diminue sa densité et entraîne le retour du gaz froid vers la source 10, la ligne de retour étant configurée pour permettre et optimiser ce fonctionnement.

De cette façon, les défauts d'étanchéité réduits au maximum par ce fonctionnement dédié du premier étage 2 de compression (puissance moindre, pression moindre, vitesse moindre, et parfaitement thermalisé) peuvent cependant être repris et renvoyés au réservoir source 10.

Comme illustré à la [Fig. 2], il est possible de prévoir également une ou des conduites de récupération de gaz vaporisé au niveau du deuxième organe 3 de compression.

Par exemple, une ou deux conduites 21, 22 peuvent être prévues pour retourner du fluide réchauffé vers la source 10 directement 22 ou via une conduite 14 similaire pour le premier organe 2 de compression. La ou les conduites 21, 22 peuvent comprendre au moins une vanne 23 et/ou un clapet 24 formant une soupape s'ouvrant à un niveau de pression déterminé.

En phase de fonctionnement (c'est-à-dire en phase de compression) , le second organe 3 de compression est refroidi par le fluide entrant. Les défauts d'étanchéité et les entrées thermiques sont donc absorbés par le fluide avant d'être admis dans l'organe de pompage. En phase d'attente (pas de compression) , le second organe 3 de pompage pourrait être maintenu en froid par le circuit des 21-22 via une circulation de fluide. Ce fonctionnement permet de réduire au maximum les pertes gazeuses de la compression à haute pression. De préférence les deux organes 2, 3 de compression sont configurés pour fonctionner et pouvoir être pilotés de façon indépendante. C'est-à-dire que la vitesse de déplacement de chaque piston 4, 6 peut être commandée de façon indépendante de la vitesse de déplacement de l'autre piston (les deux étages de compression sont mécaniquement indépendants) . Ainsi, par exemple les vitesses de déplacement des deux pistons 4, 6 ne sont pas directement asservies ou dépendantes mécaniquement l'une de l'autre. Il est possible ainsi de modifier la vitesse de déplacement du ou des pistons d'un étage de compression sans que cela modifie automatiquement la vitesse de déplacement du ou des pistons de l'autre étage de compression. Les vitesses de déplacement d'un ou des deux pistons peuvent être fixées ou modifiées à des valeurs respectives qui ne sont pas directement corrélées (à la seule réserve que la vitesse de déplacement du piston du premier organe 5 de compression, est de préférence inférieure à la vitesse de déplacement du piston du second organe de compression) . De même les déplacements des deux pistons des deux étages de compression peuvent être non synchronisés.

Les deux organes de compression 2, 3 peuvent donc être régulés en vitesse et/ou en position et/ou en course de déplacement pour contrôler respectivement les conditions thermodynamiques intermédiaires, notamment la pression (à la sortie du premier étage de compression 2) et la pression de sortie du second étage de compression. Cette pression intermédiaire peut être contrôlée à une valeur entre 13 et 150 bar par exemple.

La différence de vitesse de déplacement des pistons 4, 6 entre les deux étages de compression peut être choisie suffisamment grande pour stabiliser la pression entre les deux étages de compression. Le cas échéant, un stockage tampon peut être prévu entre les deux étages de compression pour augmenter cette stabilité de pression.

Les pertes du second étage 3 de compression sont limitées par la recirculation de fluide à l'admission, tandis que les différences de vitesses des pistons permettent d'optimiser la durée de vie et le temps entre deux maintenances tout en atteignant la performance requise. Ceci concourt à limiter ou annuler les pertes au niveau du second étage de compression 3. Dès lors, un circuit de récupération de vapeur peut éventuellement être omis pour le second étage de compression.

Le premier étage est de préférence particulièrement optimisé thermiquement (enceinte sous vide et pompe thermalisée par le fluide d'admission) pour limiter les entrées thermiques. L'évaporation de l'hydrogène, le résiduel de gaz évaporé est renvoyé de préférence au stockage source 10.

De cette façon, le deuxième étage de compression peut être à l'équilibre thermique et ne génère pas ou peu de perte de gaz. Ce deuxième étage 3 de compression peut notamment être équilibré thermiquement par conception. C'est-à-dire que l'énergie de compression et de frottement peut être évacuée pour engendrer une température stable des composants au sein du second organe 3 de compression.

En cas de non utilisation (entre deux utilisations du dispositif de pompage) , le premier organe 2 de compression peut être mis en action de façon intermittente pour maintenir en froid le dispositif et notamment le second organe 3 de compression. En variante ou en combinaison, un refroidissement peut être prévu (échangeur ( s ) de chaleur avec une boucle de refroidissement du fluide depuis/vers la source 10 en thermosiphon via les conduites 21-21 par exemple) .

Le dispositif 1 de pompage (et/ou l'installation) peut comporter un organe électronique de stockage et de traitement de données comprenant par exemple un microprocesseur pour piloter tout ou partie des composants (vanne (s) et/ou moteur et/ou moteur...) .

Ainsi, selon l'invention le dispositif de pompage peut comprendre une pompe bi-étagée (deux étages de compression) dont l'un des étages (premier étage 2) comprime du fluide sous- critique tandis que le second étage 3 comprime du fluide supercritique. Un troisième étage de compression à haute pression peut être éventuellement prévu en aval. Le dispositif peut avantageusement contrôler la ou les vitesses de déplacement des pistons 4, 6 de compression permettant d'étendre la durée de vie des pistons (et des joints d'étanchéité).

Dans l'exemple décrit ci-dessus, le premier organe 2 de compression et le second organe 3 de compression comportent chacun un seul piston mobile dans sa chemise (chambre de compression) . Bien entendu, le premier 2 et/ou le second 3 étage de compression peuvent comporter plus d'un ensemble piston/chemise et notamment deux pistons mobiles chacun dans une chemise (chambre de compression) respective. Ainsi, le premier

2 étage de compression pourrait comporter un seul ensemble piston/chemise (étage dit mono-tête ») tandis que le second étage 3 pourrait comprendre deux pistons mobiles dans respectivement deux chambres de compression (étage de compression dit à « bi-têtes ») .

Dans le cas de multiples ensembles piston/chemise à un étage de compression, ces ensembles pistons/chemises sont disposés en parallèle .

L'invention a été décrite dans un exemple à deux organes 2,

3 de compression pour atteindre la pression cible (lOOObar par exemple) . Bien entendu il peut être envisagé de prévoir une architecture dans laquelle au moins un troisième étage de compression intermédiaire est utilisé entre le premier étage 2 (qui comprime par exemple jusqu'à une pression de 200bar) et le dernier étage 3 de compression (qui comprime jusqu'à la pression cible, notamment lOOObar) .

Dans certaines configurations d'utilisation, la vitesse de déplacement du au moins un piston 5 du premier étage de compression peut être supérieure à la vitesse de déplacement du au moins un piston 6 du second étage de compression.

Ceci peut être utilisé par exemple lorsque la pompe est dans un mode d'attente (deuxième piston à l'arrêt et que le premier piston a un mouvement très lent) . Dans une autre configuration, si le premier étage de compression a un ou des pistons sous-dimensionnés par rapport au (x) piston (s) du second étage de compression, dans ce cas le (s) piston (s) du premier étage de compression peuvent se déplacer à une vitesse supérieure à celle du déplacement du ou des pistons du second étage de compression.

Par soucis de simplification, dans les exemples représentés, chaque étage de compression comprend un seul piston 4, 6. Bien entendu chaque étage de compression peut comporter un ou plusieurs ensembles piston-chemise. Par exemple le premier et le second étage de compression peuvent comporter chacun deux ensembles piston-chemise en parallèle (c'est-à-dire deux pistons par étage de compression) . Chaque étage de compression est de préférence alimenté par un moteur propre distinct. C'est-à-dire qu'il y a deux moteurs, chacun des moteurs déplaçant les pistons d'un étage de compression respectif.