L'invention est basée sur le principe d'un réacteur p. ex à membranes comme présenté dans plusieurs documents1. Elle revendique d'améliorer de tels appareils (1) par l'accélération du processus d'évaporation de l'eau, (2) par le chauffage à une très haute température par combustion d'un gaz avec de l'oxygène pur, et (3) par fournir cet oxygène comme gaz sortant associé à la production d'hydrogène. Ces améliorations ont comme but de fournir le principe d'un appareil compact qui peut éventuellement tre installé p. ex dans une voiture à pile à combustible remplaçant le système de stockage d'hydrogène.

Les sources d'énergie fossiles sont limitées. La production mondiale de pétrole fera une pointe un moment entre 2004 et 2008 et elle diminuera ensuite pour n'encore augmenter jamais (K. S. Deffeys, 2001).

Le pétrole est une matière brute précieuse, qui devrait tre employée pour des lubrifiants et la fabrication d'autres produits.

Aujourd'hui et dans les années à venir 85% de tout pétrole extrait est brûlé, soit dans les moteurs de différents types soit pour le chauffage domestique et industriel. Mme si cette prévision de délai est erronée de quelques années, la disparition du pétrole et d'autres sources fossiles d'énergie est un fait établi. L'invention aide à remplacer le pétrole comme source d'énergie.

Les émissions des gaz toxiques ou hasardeux à l'environnement seront des problèmes fortement croissants si on continue de brûler le pétrole. L'invention revendique de réduire rigoureusement de telles émissions ou mme de les éliminer.

90% de la surface de notre planète est couvert par l'eau et est ainsi un énorme réservoir d'hydrogène. L'utilisation de l'énergie inhérente dans l'hydrogène n'a pas été exploitée économiquement. La

présente invention revendique avoir trouvé une manière d'extraire l'hydrogène de l'eau en utilisant plusieurs sciences.

Actuellement il n'existe aucune solution praticable de la production d'hydrogène adaptée aux besoins de petits consommateurs, spécifiquement dans des véhicules de transports (voitures, camions ou bus actionnés par des piles à combustible). Dans ce secteur la consommation d'hydrogène s'élève de 50 à 400 litres de gaz (à 20°C et 1 bar) par kilomètre parcouru. L'invention ouvre la porte à la construction des petites stations de production d'hydrogène fiable, compact et mobile.

L'objet de la présente invention est de permettre le contrôle de la production d'un mélange de gaz et de la séparation des gaz dans un mélange de gaz, en particulier si le mélange de gaz est du vapeur d'eau.

L'invention est basée sur plusieurs faits connus.

Le premier est que l'efficacité du transfert thermique vers un objet liquide est lié à la relation de sa surface S en contact avec la source de chaleur à son volume V. Quand le liquide est tenu dans un récipient et la chaleur est fournie par un chauffage dans l'intérieur du récipient, la relation S/V est < 1, tandis qu'un liquide en gouttelettes dans un environnement chaud, p. ex du vapeur, peut atteindre un rapport relatif de plus de 200. gaz température en air température avec Oz acétylène 2700°C 3300°C propane 2300°C 2800°C méthane 2250°C 2700°C Tableau 1 : Comparaison des températures de combustion de gaz dans l'air et avec de l'oxygène.

En brûlant un combustible l'invention emploie des phénomènes thermodynamique que certaines réactions d'oxydation dégagent des énergies élevées, permettant d'atteindre des températures excédant 3000°K. Plus spécifiquement, le combustible est brûlé avec de l'oxygène pur sortant de l'appareil. On obtient la combustion plus

efficace et propre, sans production d'oxydes d'azote et avec un minimum d'oxydes de carbone.

A de telles températures les molécules dans le gaz sont partiellement dissociées. Le degré de dissociation dépend de la température du vapeur d'eau atteinte. température (°K) 1000° 1500° 2000° 2500° 3000° 3500° degré de dissociation 0% 0% 0, 9% 124, 6% 1 62, 4% 1 Tableau 2 : Exemple du degré de dissociation (approximatif) des molécules d'eau en pour cent de la masse totale à pression atmosphérique.

On sépare des composants du gaz, p. ex l'hydrogène et l'oxygène créés dans la dissociation de l'eau. La séparation est effectuée en utilisant des membranes céramiques ou métalliques pour séparer les molécules de gaz par tamisage moléculaire ou par transport ionique, des arrangements de séparation au moyen de tuyères, ou tous les autres moyens physiques ou chimiques.

Les quantités de gaz extraites sont liées à leur présence stoechiométrique dans le gaz ou le liquide initial. Pour l'extraction d'hydrogène et d'oxygène à partir d'eau (H2O), on extraira deux parts (en nombre de molécules) d'hydrogène (H) et une part d'oxygène (Os).

Parce-que le vecteur d'énergie (le gaz combustible) et la source d'hydrogène (l'eau) sont physiquement séparés, les gaz sortant, notamment l'hydrogène, ne contiennent aucune contamination à partir de faibles quantités d'eau. Ce fait est important, car il n'est plus nécessaire d'ajouter une étape d'épuration de gaz avant son utilisation p. ex dans une pile à combustible.

Les gaz extraits sont dirigés soit vers des utilisateurs externes soit vers une utilisation dans le dispositif lui-mme.

Les gaz produits aussi bien que le gaz d'échappement du creuset passent par des échangeurs de chaleur. La chaleur peut tre employée pour préchauffer l'eau ou pour n'importe quel autre but.

Le gaz d'échappement peut également servir à atteindre des objectifs supplémentaires.

Des matériaux inertes récemment développés et résistants à hautes températures sont employés. L'évolution de tels matériaux est prometteuse pour de futures améliorations de l'invention.

Une mode de réalisation de l'invention peut tre la séparation d'hydrogène et oxygène à partir d'eau liquide.

Le récipient (réacteur) est en matière résistant à la chaleur. A l'intérieur du réacteur sont montés un ou plusieurs creusets. A l'intérieur du creuset est brûlé de l'acétylène (C2H2) avec de l'oxygène. Pour le démarrage de l'appareil on utilise soit l'oxygène de l'air soit l'oxygène d'un récipient de stockage. Quand la machine marche, la production d'oxygène sera suffisante pour soutenir la combustion d'acétylène. La température peut atteindre 3000°K et plus.

Des gicleurs montés dans les parois du réacteur injectent des petites gouttelettes d'eau. Une ou plusieurs gicleurs sont utilisés pour fractionner le liquide en gouttelettes d'une taille dans l'ordre d'un micromètre avant exposition à la chaleur pour la conversion.

L'eau évapore soit en traversant le gaz chaud dans le réacteur soit en contact avec la surface du creuset.

La conversion du liquide en vapeur est effectuée par irradiation, convection et conduction. La vapeur est convertie en mélange de gaz, par dissociation thermique au moyen d'irradiation, de convection et de conduction. Le mélange de gaz est encore chauffé par irradiation, convection et conduction, jusqu'à ce qu'un degré souhaité de dissociation est atteint.

Dans le réacteur 1'équilibre thermique est atteint dans des temps très courts, en dessous d'une milliseconde selon puissance des creusets et quantité de matière totale dans le réacteur.

Quelques parties des parois du réacteur sont faites des matériaux perméables pour les composants de gaz à extraire. La surface des parties est choisie selon perméabilité des matériaux afin d'assurer la relation entre les quantités extraites.

Aujourd'hui il y a des matériaux résistants aux températures élevées avec une perméabilité ou porosité pour des gaz. Par exemple des oxydes de certains métaux sont exploités pour le transfert

d'oxygène, par le mécanisme chimique de transport d'ions. Des produits de zircon étaient déjà utilisés pour fabriquer des membranes poreuses aux molécules d'hydrogène.

Les gicleurs injectent la quantité d'eau correspondante exactement aux quantités de gaz enlevées.

Deux ou plusieurs procédés de séparation sont effectués en parallèle, ayant pour résultat l'extraction simultanée de deux ou plusieurs gaz ou mélanges distincts de gaz du mélange initial de gaz.

Deux ou plusieurs procédés de séparation sont effectués en étapes consécutives, telles que deux ou plusieurs gaz ou mélanges distincts de gaz sont extraits successivement du mélange initial de gaz.

A l'extérieur du réacteur les gaz restent mécaniquement séparés dans des cavernes dessus les surfaces perméables. Ils sont dirigés vers leur utilisation suivante par des systèmes de tuyaux et éventuellement de pompes. Spécifiquement l'oxygène sera comprimé pour tre re-injecté dans le circuit d'acétylène.

Les cavernes de gaz servent comme première isolation thermique.

Le système complet du réacteur avec les cavernes de collection de gaz est dans un système de plusieurs couches d'isolation thermique comprenant d'isolation par vide (système bouteille thermos).

Les entrées pour le gaz de combustion et pour l'eau traversent les différents stages d'isolation et ils sont ainsi préchauffés.

La Figure 1 montre le principe de fonctionnement comme décrit ci-dessus, en particulière les flux des gaz. Le volume d'un réacteur (1) comporte un creuset (2) et deux cavernes (3 et 4) pour assembler les gaz séparés. Ils sont extraits à travers des membranes perméable quasi exclusivement pour oxygène (5) et pour hydrogène (6).

L'eau est conduite par une ligne (7) vers le gicleur (8) à l'intérieur du réacteur. Le bec (9) du creuset est alimenté par une ligne de gaz combustible (10), les gaz d'échappement sortent par des conduites (11). Les gaz séparés sont acheminés dans des lignes de gaz.

Une ligne (12) sert pour l'oxygène, qui sera ajouté au circuit de gaz combustible. L'autre ligne (13) conduira l'hydrogène vers sa destination.

En employant les principes de la présente invention, il est possible de réaliser une unité mobile de production de gaz en petite taille, pour par exemple alimenter des piles à combustibles dans des voitures et des camions. Elle est également utile pour la production d'énergie électrique pour un usage domestique et industriel.

'Documents particulièrement concernés avec la production d'hydrogène à partir de l'eau dissociée : GB 1 532 403 A (COMP GENERALE ELECTRICITE) R. P. Omorjan et al. : "Applicability of a double-membrane reactor for thermal decomposition of water : a computer analysis" US 4 120 663 A (FALLY JACQUES) US 3 901 668 A (SEITZER WALTER H) US 3 901 669 A (SEITZER WALTER H) US 4 254 086 A (SANDERS ALFRED P) DE 43 02 089 A (RYDZEWSKI ROLAND DR ING)