Domaine technique

La presente invention concerne un milieu stockeur d'e¬ nergie thermique destine ä etre employe notamment comme source d'energie secondaire dans les installations de chauffage individuelles ou industrielles, comme recupera- teur d'energie thermique, ou pour tout autre emploi oü 1'accumulation, la restitution ou la regulation de l'ener¬ gie thermique s'avere necessaire et/ou interessante. Technique anterieure

II est bien connu que le soleil dispense par son ra- yonnement une energie thermique periodique et irreguliere du fait des cycles journaliers saisonniers et des varia- tions climatiques. Par ailleurs, on sait egalement que l'energie electrique issue des centrales thermiques clas- siques occasionne la perte inevitable de calories des e- changes thermiques ä basse temperature, leur production ne coϊncidant pas forcement avec la demande.

Les milieux et dispositifs stockeurs connus ä ce jour, s'ils presentent les caracteristiques interessantes quant au rendement du stockage, n'en demeurent pas oins diffi- cilement utilisables couramment, du fait de leur caractere corrosif respectivement de leur haute temperature de fonc- tionnement. De plus, certains milieux ou dispositifs sto- ckeurs d'energie thermique ont une conductivite thermique trop faible pour permettre des echanges thermiques ä vi- tesse elevee. Enfin, ces milieux ou dispositifs peuvent etre difficilement conjugues ä une regulation thermique. Expose de 1'invention Le milieu stockeur d'energie thermique, objet de la presente invention, se propose de pallier ä ces inconve- nients. A cet effet, il se caracterise par le fait qu'il se presente sous la forme d'un fluide composite constitue d'une substance solide ou liquide conditionnee dans une enveloppe metallique pour former des particules solides

spheroϊdales d'un diametre compris entre 10 et 1000 mi¬ crons, et d'une phase liquide remplissant les espaces in- terstitiels entre les particules solides. Manieres de realiser 1'invention Ce fluide composite est donc forme de particules spheroϊdales solides concentrees dans une phase liquide de teile sorte qu'il obeisse aux lois newtoniennes de l'e coulement.

Les particules solides d'un diametre compris entre 1 et 1000 microns sont composees d'une enveloppe metallique spherique d'une epaisseur comprise generalement entre 0,1 et 10 microns et renfermant une substance ou un melange de plusieurs substances presentant un changement d'etat solide-liquide et vice-versa selon l'energie thermique qu lui ou leur est communiquee ou qui en est extraite ä la temperature du changement d'etat, ce qui constitue le pri cipe de base du stockage de l'energie thermique.

La substance ainsi conditionnee peut etre composee d'un o ^* u plusieurs produits organiques ou non, ayant ou no reagi entre eux ou formant un Systeme azeotropique per- mettant d'obtenir une chaleur latente de fusion donnee ä une temperature donnee.

Selon une forme de realisation particuliere, le pro- duit organique peut etre un acide gras de formule gene- rale CH ₃ ~(CH ₂ ) _n ~COOH (oü n vaut de 2 ä 16), tels que l'a- cide laurique, 1*acide myristique ou 1'acide stearique, o un melange d'acides gras, permettant de fixer la tempera¬ ture de fusion ä une valeur determinee. Lorsqu'on emploie par exemple un melange d'acide caprylique et d'acide lau- rique dans les proportions respectives de 62 % et de 38 % la temperature de fusion est de 22° C.

Selon une seconde forme de realisation, le compose organique est le produit de la reaction d'un acide gras avec un metal, de formule g ³ enerale M (Cn+,2H2„n+,3-0-2).2,, com- me le palmitate de cuivre, le laurate de plomb ou le stea rate de potassium.

Selon une troisieme forme de realisation, le produit est un melange azeotropique de composes organiques fi- xant precisement une ou plusieurs des caracteristiques physiques dudit melange. Par exemple, un melange de 50 % d'alcool octylique et de 50 % de o-bromophenol, un melange de 20 % de o-bromotoluene et de 80 % d'acide caproϊque, ou un melange de 12,5 % d'acetophenone et de -87,5 % d'alcool octylique, peuvent etre utilises.

La forme spherique de la substance ä conditionner peut etre obtenue, ä l'etat de fusion, par exemple au o- yen d'un appareil de granulation ä vibrations, le diametre des particules etant fixe par la frequence de Vibration, et la solidification du corps organique se faisant i me- diatement ä la sortie de 1'appareillage dans un courant de gaz froid. La forme spherique des particules du corps organique peut etre obtenue egalement ä l'etat de fusion au moyen d'un appareillage ä filiere vibrante et ä contre- courant gazeux oü s'effectuent la sphericite et la soli¬ dification des particules. La forme spheroϊdale des particules destinees ä e - magasiner l'energie thermique est maintenue, malgre le changement d'etat aux temperatures d'utilisation, par un capsulage dans une membrane metallique. Cette membrane ou enveloppe metallique doit presenter de bonnes caracteris- tiques de conductibilite thermique et ne pas presenter de risques de modifications physiques ou mecaniques ni de reactions chimiques avec la substance qu'elle renferme ou la phase liquide, aux temperatures d'utilisation. Elle peut etre realisee en argent, en or, en platine, en cui- vre, en nickel, en zinc, en etain ou en fer, par exem¬ ple.

Pour la realisation de cette enveloppe metallique, les particules spheriques de la substance ä conditionner peuvent etre sensibilisees en surface par une solution de chlorure stanneux et/ou de chlorure de palladium, avant de recevoir la ou les couches metalliques formant l ¹ enve¬ loppe, par exemple par depδt galvanique dans un lit

fluidifie _. forme par le bain de galvanisation et un gaz inerte.

Selon une autre methode, les particules spheriques d la substance ä conditionner sont entraϊnees par un couran gazeux dans une enceinte ä atmosphere contrδlee et portee ä un potentiel electrostatique de facon ä pouvoir recevoi ä leur surface un depδt metallique simple ou composite formant 1'enveloppe des particules.

Les particules spheroϊdales ainsi realisees presente de preference un coefficient de sphericite d'au moins 0,9 de maniere ä permettre au milieu stockeur forme de ces pa ticules spheroϊdales et d'une phase liquide d'obeir quasi ment aux lois newtoniennes de 1'ecoulement.

L'espace interstitiel entre ces particules spheroϊda les, presentant pour un meme milieu stockeur un diametre approximativement identique, est rempli par une substance liquide ä toutes les temperatures d'utilisation, qui est destinee ä ameliorer 1'ecoulement du fluide composite ainsi forme et ä parfaire le contact interparticulaire de facon ä ameliorer le coefficient de conductivite thermiqu du fluide composite.

Cette phase liquide interstitielle agit donc comme u lubrifiant et permet d'ajuster la viscosite du milieu stockeur obtenu. Elle peut donc etre constituee de toute substance liquide possedant une viscosite relativement basse et une conductivite thermique propre ä ameliorer la conductivite thermique globale. A titre d'exemples, on pe mentionner des composes organiques tels que les alcools, plus particulierement les polyalcools comme le glycol et le glycerol, les amines, etc.

Possibilitgs d'application industrielle

Le milieu stockeur d'energie thermique selon 1'inven tion peut etre employe ä la fois comme fluide caloporteur d'une installation de captage de l'energie, par exemple d'energie solaire, et pour stocker une energie captee. A cette fin, il peut circuler dans le circuit du capteur pour venir se stocker dans un volume_ther iquement isole

d'oü la chaleur peut etre extraite par un autre circuit, ä moins que le fluide ne serve directement pour l'utilisation de l'energie thermique qu'il a emmagasinee.

Dans une autre forme d'utilisation, le fluide stockeur d'energie peut per ettre, par ses caracteristiques physi¬ ques particulieres, telles que temperature de fusion et/ou de solidification et chaleur latente de fusion et/ou de solidification, de realiser la regulation precise d'un ap¬ pareillage degageant ou absorbant de la chaleur ä son al- lure de fonctionne ent optimum. Ainsi, par exemple, peut- il permettre de realiser le controle rigoureux de reac- tions chimiques de Synthese fortement exothermique qui de- mandent encore actuellement le fractionnement des quantites entränt en reaction afin d'assurer la securite de l'opera- tion visee.

Une troisieme forme d'utilisation possible est le transport ä distance de l'energie thermique. La grande fa- cilite de manipulation du milieu stockeur d'energie ther¬ mique permet d'envisager de l'utiliser pour extraire l'e- nergie thermique d'un dispositif exothermique particulier en un lieu donne et d'assurer par son transvasement et son transbordement la distribution ou le stockage de cette e- nergie en un autre lieu.