Domaine technique

La présente invention concerne le domaine des réservoirs d'hydrogène à hydrure de stockage d'hydrogène et plus particulièrement des réservoirs pour d'un liner polymère renforcé par un ou des matériaux permettant de résister auxefforts de pression.

Technique antérieure

Dans le cadre de la recherche de sources d'énergie alternatives aux énergies fossiles, certains gaz et en particulier l'hydrogène, non polluant et dont le pouvoir calorifique est élevé, s'annonce être un vecteur d'énergie particulièrement prometteur.

De manière classique, en vue de sa mise à disposition ultérieure comme vecteur énergétique, l'hydrogène est soit stocké comprimé dans un réservoir le plus souvent cylindrique, soit stocké sous forme solide ou encore sous forme liquide.

La présente invention concerne le deuxième mode de stockage de l'hydrogène dans lequel l'hydrogène est stocké par absorption, à des température et pression données, dans des composés solides tels que de 1 ' hydrure métallique sous forme de poudre. L'hydrogène est ensuite restitué, par exemple, en modifiant les conditions de température et/ou pression .

Ladite poudre d' hydrure métallique est de manière classique stockée dans des réservoirs comportant généralement une enveloppe rigide métallique. Les réservoirs de ce type sont intéressants car ils sont suffisamment résistants pour garantir un stockage de la poudre d' hydrure métallique en toute sécurité.

De tels réservoirs sont déjà décrits dans la demande de brevet internationale WO 2013/087565 et dans la demande de brevet européenne EP 0 188 996. Ces dernières divulguent respectivement un réservoir métallique pour le stockage d'hydrure métallique constitué de deux parties reliées au niveau d'une zone d'assemblage et contenant chacune un liner, des espaces pour le stockage de l'hydrogène, des échangeurs de chaleurs, et un réservoir métallique pressurisé constitué de plusieurs liners aux parois amovibles, d'un tube filtrant au centre et permettant le stockage d'hydrure métallique.

Toutefois, les réservoirs de ce type sont trop rigides pour pouvoir s'adapter facilement aux formes complexes des supports qui les reçoivent ainsi qu'à leurs éventuels mouvements, afin de favoriser les échanges thermiques sans gêner lesdits mouvements.

Exposé de l'invention

Le but de la présente invention est donc de pallier les inconvénients précédemment cités en proposant un réservoir de stockage d'hydrure métallique en poudre ayant une conception combinant un poids modéré pour des performances de résistance mécanique et de souplesse importantes et durables, ledit réservoir étant particulièrement adapté à une utilisation nomade.

A cet égard, la présente invention a pour objet un réservoir déformable de stockage d'hydrogène sous forme solide contenant au moins un composé capable d'absorber ou de libérer de l'hydrogène, le réservoir étant remarquable en ce qu'il comporte au moins :

- deux barrettes rigides comportant chacune un liner en polymère comportant au moins un premier orifice et déterminant au moins un compartiment de stockage dudit composé et une structure de renfort à l'intérieur de laquelle est logé ledit liner, ladite structure de renfort étant en forme globale de cylindre creux et fermée à chacune des extrémités longitudinales respectivement par un flasque de fermeture, et comportant au moins un orifice,

- un raccord fixé sur la structure de renfort d'au moins une des barrettes en étant inséré simultanément dans le premier orifice du liner et l'orifice de la structure de renfort, de sorte à être solidarisé de façon étanche par apport au liner et à mettre en relation 1 ' intérieur du compartiment de stockage avec l'extérieur dudit réservoir de stockage,

- un organe de jonction souple liant entre elles deux barrettes adjacentes de sorte à rendre l'ensemble du réservoir de stockage déformable malgré la rigidité de chaque barrette .

De manière avantageuse, le liner comporte au moins une cloison interne de sorte à déterminer au moins deux compartiments de stockage dudit composé, chaque cloison interne comportant un orifice les traversant de part en part et permettant de mettre en relation deux compartiments de stockage adjacents.

De préférence, le liner comporte un deuxième orifice aménagé sur l'une de ses faces en regard de l'un des flasques et au droit de chaque cloison interne de sorte à déboucher dans les deux compartiments de stockage situés de part et d'autre de ladite cloison interne et le réservoir comporte un clip de filtration apte à être mis en place, au travers dudit deuxième orifice, sur la cloison interne du liner.

Selon un mode réalisation préféré, ledit clip de filtration est en forme générale de U et comporte deux ailes parallèles entre elles et une âme reliant les deux ailes, chacune des deux ailes étant munie d'un orifice traversant disposé de manière à être en vis-à-vis de l'orifice de la cloison interne lorsque que le clip est mis en place sur cette dernière, et le clip est muni d'un filtre fixé sur l'une de ses ailes au droit de son orifice pour interdire tout passage du composé. Chaque deuxième orifice du liner est avantageusement associé à un lamage aménagé sur ledit liner du côté opposé à la cloison interne associée et le réservoir comporte un organe d'étanchéité disposé dans ledit lamage et comprimé entre le flasque associé et l'ensemble clip - liner.

Les flasques de fermeture sont de préférence des plaques munies chacune d'une rainure aptes à recevoir les extrémités longitudinales de la structure de renfort.

Le liner est avantageusement réalisé en matériau polymère renforcé par impression en trois dimensions.

De même, chaque organe de jonction est réalisé en polymère renforcé ou en matériau composite ou en métal ou encore en alliage de métaux légers, l'organe de jonction en polymère renforcé étant de préférence réalisé en même temps que les liners par impression en trois dimensions.

De manière avantageuse, les flasques de fermeture sont métalliques, de préférence réalisés en alliage d'aluminium, et la structure de renfort est réalisée en matériau composite.

Description sommaire des figures

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, d'un exemple particulier de réalisation, donné à titre d'illustration non limitative, d'un réservoir de stockage d'hydrure métallique en poudre conforme à l'invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles :

- la figure 1 est une vue en perspective d'un réservoir de stockage d'hydrogène sous forme solide selon l'invention ;

- la figure 2 est une vue de côté d'une des barrettes du réservoir de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la barrette de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue de détail agrandie de l'extrémité de la barrette de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue de détail agrandie de la barrette de la figure 2 ;

- la figure 6 est une vue en coupe longitudinale du liner de la barrette de la figure 2 ;

- la figure 7 est une vue de détail agrandie d'un clip de la barrette de la figure 2.

Meilleure manière de réaliser l'invention technique

En référence aux figures 1 à 7 et conformément à l’invention, on a représenté un réservoir 1 déformable de stockage d'hydrogène sous forme solide contenant au moins un composé 2 capable d'absorber ou de libérer de l'hydrogène, tels que par exemple de 1 ' hydrure métallique en poudre, ledit réservoir 1 comportant au moins deux éléments 3 rigides forme globalement parallélépipédique aplati, nommés ci-après barrette, et comportant chacun un liner 4 déterminant au moins un compartiment de stockage 5 dudit composé 2 et logé à l'intérieur d'une structure de renfort 6 en forme globale de cylindre creux, et un flasque de fermeture 7,8 fixé, de manière sensiblement étanche, à chacune des extrémités longitudinales de ladite structure de renfort 6.

Chaque barrette 3 est solidarisée avec la barrette 3 adjacente par au moins un organe de jonction 9 souple de sorte à rendre l'ensemble du réservoir 1 de stockage déformable malgré la rigidité de chaque barrette 3.

On désigne ici par "cylindre" une surface définie par une droite de direction constante se déplaçant le long d'une courbe fermée de toute forme et pas uniquement circulaire.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1, 3 et 6, le réservoir 1 de stockage comprend trois barrettes 3 disposées les unes à la suite des autres et comprenant chacune un liner 4 déterminant quatre compartiments de stockage 5 également disposés les unes à la suite des autres. Toutefois, il va de soi que le nombre et la disposition des barrettes 3 et/ou des compartiments de stockage 5 pourront varier, sans sortir du cadre de la présente invention .

En référence à la figure 6, le liner 4 comprend un corps 41 creux globalement parallélépipédique comportant une face inférieure 42, une face supérieure 43 et une face périphérique 44 rejoignant lesdites faces inférieure et supérieure 42,43 quatre compartiments de stockage 5 disposés les unes à la suite des autres et séparés par une cloison interne 45.

Le corps 41 du liner 4 comporte trois cloisons internes 45 s'étendant à l'intérieur dudit corps 41 perpendiculairement aux faces inférieure 42, supérieure 43 et périphérique 44, lesdites cloisons internes 45 déterminant à l'intérieur dudit corps 41 les quatre compartiments de stockage 5 et comprenant chacune un orifice 46 les traversant de part en part et permettant de mettre en relation deux compartiments de stockage 5 adjacents.

En outre, le corps 41 du liner 4 comprend au moins un premier orifice 47 aménagé sur sa face périphérique 44 et mettant en relation l'intérieur dudit corps 41 et l'extérieur de ce dernier.

Par ailleurs, la face supérieur 43 du corps 41 du liner 4 comporte un deuxième orifice 48 aménagé au droit de chaque cloison interne 45 et débouchant dans les deux compartiments de stockage 5 situés de part et d'autre de ladite cloison interne 45. Chaque deuxième orifice 48 est associé à un lamage 49 aménagé sur ladite face supérieur 43 du liner 4 du côté opposé à la cloison interne 45 associée.

Pour des raisons évidentes d'étanchéité, le liner 4 est avantageusement réalisé en matériau polymère renforcé par impression en trois dimensions.

Par ailleurs, un liner 4 en polymère sera plus facilement déformable et s'adaptera plus facilement à la structure rigide de chaque barrette 3 du réservoir 1 de stockage selon l'invention.

Cette configuration d'un réservoir 1 de stockage avec au moins une barrette 3 déterminant plusieurs compartiments de stockage 5 est intéressante car elle permet de garantir un échange thermique maximal avec le composé 2 en évitant que l'ensemble dudit composé 2 ne s'accumule à l'une des extrémités de la barrette 3 lors d'un mouvement du réservoir 1 de stockage selon l'invention.

En revanche, on comprend bien que la présence de plusieurs compartiments de stockage 5 dans chaque liner 4 n'est pas une condition indispensable à la déformabilité du réservoir 1 de stockage selon l'invention, puisque que chaque barrette 3 est rigide du fait de sa structure de renfort 6 et ses flasques de fermeture 7,8.

En référence aux figures 1, 3 et 4, la structure de renfort 6 en forme globale de cylindre creux comporte un orifice 61 aménagé au droit du premier orifice 47 du liner 4 lorsqu'il est mis en place dans la structure de renfort 6 et mettant en relation l'intérieur de ladite structure de renfort 6 et l'extérieur de cette dernière.

Pour des raisons de résistance mécanique et de légèreté, la structure de renfort 6 est réalisée de préférence en matériau composite.

En référence aux figures 1, 3 et 4, les flasques de fermeture 7,8 sont des plaques munies chacune d'une rainure 71,81 aptes à recevoir les extrémités longitudinales 62,63 de la structure de renfort 6 afin de permettre l'assemblage de cette dernière avec les flasques de fermeture 7,8. Le maintien en position de cet assemblage est réalisé à l'aide de tout moyen adapté tel que, par exemple, des boulons exerçant un effort de serrage tendant à serrer les flasques de fermeture 7,8 contre la structure de renfort 6.

Pour des raisons évidentes de résistance mécanique et de légèreté, les flasques de fermeture 7,8 sont avantageusement métalliques et de préférence réalisés en alliage d'aluminium.

En référence à la figure 1, le réservoir 1 de stockage comprend deux organes de jonction 9 souples reliant deux barrettes 3 adjacentes. Chaque organe de jonction 9 est de préférence en forme générale de languette et est fixé par chacune de ses extrémités aux deux barrettes 3 adjacentes. Chaque organe de jonction est souple pour permettre au réservoir 1 de stockage de se déformer pour s'adapter au support qu'il le reçoit, en autorisant un déplacement relatif des barrettes 3 les unes par rapport aux autres. Pour cela, chaque organe de jonction 9 est réalisé en polymère renforcé, en matériau composite ou encore en métal ou alliage de métaux légers. Dans l'hypothèse où les organes de jonction 9 sont réalisés en polymère renforcé, ces derniers pourront être réalisés en même temps que les liners 4 de préférence par impression en trois dimensions.

En référence aux figures 3, 5 et 7, lorsque le liner 4 définit plusieurs compartiments de stockage 5 et comporte au moins une cloison interne 45, le réservoir 1 de stockage comporte au moins un clip 10 de filtration en forme générale de U et comporte deux ailes 100 parallèles entre elles et une âme 101 reliant les deux ailes 100. Ledit clip 10 est apte à être mis en place sur la partie supérieure de la cloison interne 45 par le deuxième orifice 48 associé, ladite partie supérieure de la cloison interne 45 étant alors insérée entre les deux ailes 100 dudit clip 10 et en appui contre l'aile 101 du clip 10.

Selon un autre mode réalisation, le clip 10 sera être mis en place sur la partie inférieure de la cloison interne 45, le deuxième orifice 48 devra alors être aménagé sur la face inférieure 42 du liner 4.

Chacune des deux ailes 100 est en outre munie d'un orifice 102 traversant disposé de manière à être en vis-à- vis de l'orifice 46 de la cloison interne 45 lorsque que le clip 10 est mis en place sur la partie supérieure de cette dernière, afin de permettre le passage de l'hydrogène d'un comportement de stockage 5 à l'autre.

Toutefois, pour s'assurer que seul l'hydrogène passe d'un comportement de stockage 5 à l'autre, chaque clip 10 de filtration est muni d'un filtre 11 fixé sur l'une de ses ailes 100 au droit de l'orifice 102 pour interdire tout passage du composé 2.

Dans cette même hypothèse, pour garantir l'étanchéité au droit du clip 10 et de le deuxième orifice 48 du liner 4, le réservoir 1 de stockage selon l'invention comprend en outre un organe d'étanchéité 12 disposé dans le lamage 49 associé du liner 4 et comprimé entre le flasque 8 et l'ensemble clip 10 - liner 4.

Enfin, en référence aux figures 1, 3 et 4, le réservoir 1 de stockage comprend un raccord 13 fixé sur la structure de renfort 6 en étant inséré simultanément dans l'orifice 61 de cette dernière et dans le premier orifice 47 du liner 4 de sorte à être solidarisé de façon étanche par apport au liner 4 et à mettre en relation l'intérieur du liner 4, plus particulièrement le compartiment de stockage 5, avec l'extérieur dudit réservoir 1 de stockage, afin de permettre d'une part, le remplissage du réservoir 1 de stockage en composé 2 et la sortie de l'hydrogène libéré. Ce raccord 13 est destiné à être raccordé à une vanne, non représentée, de sorte à limiter les entrées ou sorties dudit réservoir 1 de stockage.

Il va de soi que le raccord 13 pourra également être fixé sur l'un des flasques 7,8, sans sortir du cadre de la présente invention. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, chaque barrette 3 est munie d'un raccord 13. Toutefois, afin de limiter le nombre de vanne à mettre en œuvre, le réservoir 1 de stockage pourra ne comporter qu'une seule barrette 3 avec un raccord 13, sans sortir du cadre de la présente invention. Dans cette hypothèse, chaque barrette 3 sera alors pourvue de plusieurs orifices 61 sur sa structure de renfort 6 et de plusieurs premiers orifices 47 sur son liner 4, au moins un ensemble "orifice 61 de la structure de renfort 6 - premier orifice 47 du liner 4" étant disposé en vis-à-vis d'un ensemble "orifice 61 de la structure de renfort 6 - premier orifice 47 du liner 4" d'une barrette 3 adjacente semblable, lesdits deux ensembles "orifice 61 de la structure de renfort 6 - premier orifice 47 du liner 4" étant alors reliés de façon étanche par une tuyauterie, non représentée, mettant en relation les intérieurs respectifs des liners 4 des deux barrettes 3 adjacentes, chaque tuyauterie et lesdits deux ensembles orifice 61 - premier orifice 47 associés étant de préférence disposés au droit d'un organe de jonction 9.

Possibilité d'application industrielle

On comprend bien que le réservoir 1 de stockage conforme à 1 ' invention est de préférence utilisé pour stocker de l'hydrogène sous forme solide. Toutefois, il est évident que le réservoir 1 peut être adapté et utilisé pour contenir d'autres types de gaz sous forme solide.

Enfin, il va de soi que les exemples de réservoirs 1 de stockage conformes à l'invention qui viennent d'être décrits ne sont que des illustrations particulières, en aucun cas limitatives de l'invention.