BE1031843A1 - Séparateur gaz/liquide à moyens de brassage, dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide - Google Patents
Séparateur gaz/liquide à moyens de brassage, dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide Download PDFInfo
- Publication number
- BE1031843A1 BE1031843A1 BE20235626A BE202305626A BE1031843A1 BE 1031843 A1 BE1031843 A1 BE 1031843A1 BE 20235626 A BE20235626 A BE 20235626A BE 202305626 A BE202305626 A BE 202305626A BE 1031843 A1 BE1031843 A1 BE 1031843A1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- gas
- liquid separator
- liquid
- separator
- flask
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
- B01D19/0052—Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
- C25B11/083—Diamond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Séparateur (1) gaz/liquide d’un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse, le séparateur (1) gaz/liquide comprenant au moins un ballon (2), au moins un orifice d’alimentation (6) du ballon (2) en une solution aqueuse, au moins un orifice de sortie (10) relié au fond (3) du ballon (2) et au moins un orifice de sortie (8) relié au sommet (4) du ballon (2), le séparateur (1) gaz/liquide comportant des moyens de brassage de la solution aqueuse, les moyens de brassage comprenant au moins un agitateur (13) de la solution aqueuse, l’agitateur (13) étant agencé dans le ballon (2). Dispositif comprenant un tel séparateur (1) gaz/liquide.
Description
; BE2023/5626
SÉPARATEUR GAZ/LIQUIDE À MOYENS DE BRASSAGE, DISPOSITIF
COMPRENANT UN TEL SEPARATEUR GAZ/LIQUIDE
L'invention concerne un séparateur gaz/liquide d’un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse.
L’invention concerne également un dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide.
Pour contrer le changement climatique, un consensus général existe afin de tendre vers une société neutre en carbone à l’horizon 2050. La réduction des émissions de gaz à effet de serre touche non seulement le secteur de la production d’électricité, mais aussi les activités industrielles, le domaine des transports ou encore celui du chauffage résidentiel.
Le dihydrogène vert, produit par électrolyse de l’eau à partir de sources d’énergie renouvelable, est promu comme un vecteur énergétique majeur dans la réduction des émissions de dioxyde de carbone anthropique de ces différents secteurs. Par ailleurs, le dihydrogène électrolytique permet le stockage saisonnier des excédents d'énergie renouvelable. De plus, en tant due charges flexibles, les électrolyseurs peuvent jouer un rôle dans la stabilisation des réseaux électriques.
La production de dihydrogène par électrolyse de l’eau consiste à faire passer un courant continu entre une cathode et une anode, par ailleurs toutes deux en contact avec une électrolyte : cela provoque une électrolyse comprenant une réaction de réduction à la cathode qui engendre du dihydrogène, H2, et une réaction d’oxydation à l’anode qui engendre du dioxygène, 02. Un diaphragme sépare l’anode de la cathode de sorte que, dans les conditions normales, les molécules d’02 et d'H2 ne
© BE2023/5626 peuvent pas être mélangées. L’électrolyte est par exemple une solution liquide comprenant de l’eau et un ou plusieurs composants tel que de l’hydroxyde de potassium,
KOH, ou de l’hydroxyde de sodium, NaOH (on parle couramment d’électrolyse alcaline), ou solide, comme une membrane échangeuse de protons (ou PEM (acronyme anglais pour Proton Exchange Membrane)), une membrane échangeuse d’anions (ou AEM (acronyme anglais pour Anion Exchange
Membrane) ) ou encore une céramique (ou fréquemment dénommée SOEC (acronyme anglais pour Solid Oxide
Electrolysis Cell)). La solution liquide définie ci-avant est également appelée le « lye ».
Dans le cas de l'électrolyse alcaline, en partie applicable pour les PEM et AEM, la production de dihydrogène est réalisée au moyen d'un dispositif comprenant généralement : un stack d’électrolyseur dans lequel l’électrolyte est parcouru par un courant continu circulant entre deux électrodes pour générer du dihydrogène et du dioxygène ; un séparateur de dihydrogène directement relié au stack d’électrolyseur par l'intermédiaire d'une canalisation de dihydrogène gaz/liquide pour séparer le dihydrogène gazeux du liquide ainsi qu’un séparateur de dioxygène directement relié au stack d’électrolyseur par l'intermédiaire d'une canalisation dioxygène gaz/liquide pour séparer le dioxygène gazeux du liquide.
En référence à la figure 1, chaque séparateur 100 gaz/liquide, connu en soi, est aligné respectivement selon un axe principal horizontal ou vertical (le document FR-A1-2949479 par exemple, décrit un tel séparateur gaz/liquide), et présente au moins deux sorties : une première sortie 101 pour l’évacuation du gaz au-dessus du niveau de l’interface gaz/liquide et une deuxième sortie 102 pour l’évacuation du liquide résiduel sous le niveau de l’interface gaz/liquide.
> BE2023/5626
Dans les faits, le liquide résiduel s’écoulant par la deuxième sortie 102 est un mélange de composants (KOH ou
NaOH) et d’eau déminéralisée (suite à la séparation du dihydrogène ou du dioxygène dans le séparateur gaz/liquide) tout en étant encore chargé de quelques bulles de gaz. Ce mélange est ensuite refroidi, filtré et recyclé pour être réinjecté dans le stack d’électrolyseur.
Pour différentes raisons, il est important de séparer le gaz du lye. Tout d’abord, plus on sépare le gaz de l’électrolyte, plus la production de gaz est importante, ce qui participe au bon rendement électrochimique du procédé. Ensuite, le mélange H2/02 est hautement explosif. Si la séparation ne s’effectue pas correctement, une quantité importante de gaz, communément appelé « gaz résiduel », est entraînée en sortie liquide du séparateur gaz/liquide. Lors de la circulation suivante dans le stack d’électrolyseur (l’électrolyte tourne en boucle fermée comme expliqué ci-avant) une partie de ce gaz passe dans l’autre compartiment et donc du mauvais côté.
Malheureusement, le mélange s’évacuant par la deuxième sortie 102 ne présente pas une concentration en composants uniforme dans le temps.
Or pour que le stack d’électrolyseur puisse fonctionner dans des conditions optimales, il est impératif que la concentration du lye demeure très proche d’une valeur nominale.
Les dispositifs actuels peuvent donc présenter des rendements aléatoires au cours du temps.
Un but de l’invention est de proposer une solution permettant d’améliorer un rendement d’un dispositif de
° BE2023/5626 production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse.
A cet effet, on prévoit, un séparateur gaz/liquide d’un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse, le séparateur gaz/liquide comprenant au moins un ballon, un orifice d’alimentation du ballon en une solution liquide, un orifice de sortie relié au fond du ballon et un orifice de sortie relié au sommet du ballon.
Selon l’invention, le séparateur gaz/liquide comporte des moyens de brassage de la solution, les moyens de brassage comprenant au moins un agitateur de la solution, l’agitateur pouvant être agencé dans le ballon.
Les inventeurs ont en effet pu constater qu’au niveau du séparateur gaz/liquide le ou les composant(s) (par exemple KOH et/ou NaOH) présent(s) dans la solution aqueuse se mélangeai (en)t difficilement avec l’eau déminéralisée de cette dernière : l’eau déminéralisée et les composants ne présentant pas la même densité, l’eau déminéralisée avait tendance à rester au-dessus du ou des composant (s). En conséquence, plus on se rapprochait du fond du ballon, plus la concentration en composants augmentait dans la solution aqueuse. Un gradient de concentration apparaissait donc irrémédiablement dans le ballon.
Grâce à l’invention, les inventeurs ont pu constater qu’il était possible d’améliorer l’homogénéité de la solution aqueuse présente dans le ballon et de manière continue et durable dans le temps.
En particulier, les moyens de brassage permettent de mieux mélanger l’eau déminéralisée aux composants et
> BE2023/5626 ainsi de limiter la formation d’un gradient de concentration dans la solution.
Ainsi, le lye issu de cette solution aqueuse (après au moins une étape de recyclage) présente une concentration plus maitrisée.
Ceci permet donc de pouvoir également mieux maitriser le rendement du dispositif associé.
Selon des caractéristiques optionnelles, utilisées individuellement ou tout ou partie en combinaison : - l’agitateur est agencé dans le fond du ballon ; - l’agitateur est centré sur le fond du ballon ; - les moyens de brassage comportent un arbre sur lequel est monté l’agitateur, l’arbre s’étendant à travers au moins l’une des parois du ballon et, de préférence, les moyens de brassage comprennent un moteur apte à entraîner en rotation l’arbre, le moteur étant agencé à l'extérieur du ballon ; — les moyens de brassage sont des moyens de brassage magnétiques et, de préférence, Jl’agitateur est un agitateur aimanté ou ferromagnétique et les moyens de brassage comportent des moyens d’excitation magnétique pour déplacer l’agitateur aimanté dans le ballon, les moyens d’excitation magnétique étant agencés hors du ballon ; - lequel l’agitateur comporte au moins une ailette ; - le ballon est agencé à l'’'horizontale ou à la verticale.
L’invention concerne également un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse, comprenant un tel séparateur gaz/liquide.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l’invention.
° BE2023/5626
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe schématique d’un séparateur gaz/liquide de l’art antérieur ;
La figure 2 est une vue en coupe schématique d’un séparateur gaz/liquide selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
La figure 3 est une vue en coupe schématique d’un séparateur gaz/liquide selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
La figure 4 est un organigramme illustrant schématiquement un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse comprenant un séparateur gaz/liquide tel qu’illustré à la figure 2 ou tel qu’illustré à la figure 3.
En référence à la figure 2, un séparateur 1 gaz/liquide d’un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse selon un premier mode de réalisation va être à présent décrit.
Ce séparateur 1 gaz/liguide comprend un ballon 2 s’étendant longitudinalement selon un premier axe X.
Le ballon 2 est formé de plusieurs parois et par exemple d’une paroi inférieure formant un fond 3 du ballon 2, une paroi supérieure formant un sommet 4 du ballon 2 et au moins une paroi latérale formant une jonction entre la paroi inférieure et la paroi supérieure.
Le séparateur 1 gaz/liquide comprend par ailleurs au moins un premier orifice 6 perçant une paroi du ballon 2, ledit au moins un premier orifice 6 formant au moins une
' BE2023/5626 entrée d’alimentation 7 du ballon 2 en une solution aqueuse 104,
Cette au moins une entrée d’alimentation 7 est par exemple ménagée dans une paroi latérale du ballon 2. Par exemple cette au moins une entrée d’alimentation 7 est agencée dans une paroi latérale du ballon 2 formant une première extrémité longitudinale 5 de celui-ci.
De préférence, le séparateur 8 1 est configuré de sorte que ledit au moins un premier orifice 6 débouche dans le ballon 2 sous le niveau de la solution aqueuse 104 présente dans le ballon 2.
Le séparateur 1 gaz/liquide comporte par ailleurs au moins un deuxième orifice 8 percant une paroi du ballon 2, ledit au moins un deuxième orifice 8 formant au moins une première sortie 9 pour l’évacuation de gaz hors du séparateur 1 gaz/liquide. Cette au moins une première sortie 9 est ménagée dans le sommet 4 du ballon 2.
Le séparateur 1 gaz/liquide comporte par ailleurs au moins un troisième orifice 10 percant une paroi du ballon 2, ledit au moins un troisième orifice 10 formant au moins une deuxième sortie 11 pour l’évacuation de liquide résiduel hors du séparateur 1 gaz/liquide. Cette au moins une deuxième sortie 11 est ménagée dans le fond 3 du ballon 2.
Ladite au moins une première sortie 9 et ladite au moins une deuxième sortie 11 s’étendent ainsi à partir de parois opposées du ballon 2.
Par ailleurs, et comme déjà indiqué, ladite au moins une entrée d’alimentation 7 pénètre dans le ballon 2 au niveau de la première extrémité longitudinale 5 du ballon 2. En revanche, ladite au moins première sortie 9 et ladite au moins une deuxième sortie 11 s’étendent toutes deux à proximité d’une deuxième extrémité longitudinale 12 du ballon 2. Ainsi, les au moins deux sorties 9, 11
9 BE2023/5626 sont agencées dans le séparateur 1 gaz/liquide à l’opposé de ladite au moins une entrée d’alimentation 7.
Le séparateur 1 gaz/liquide est ici un séparateur gravitaire de sorte que les gaz sont séparés du liduide par l’effet de la différence de poids entre le gaz et le liquide. Ainsi, le principe d’extraction des bulles de gaz de la phase liquide repose sur le principe d’ Archimède. L’efficacité de la séparation dépend principalement de la gravité ainsi que de la différence de densité entre les phases liquide et gazeuse mais aussi de la viscosité (frottement des bulles de gaz dans la partie liquide). Le mélange gaz/liquide doit donc résider suffisamment longtemps dans le ballon 2 afin de permettre à l’ensemble des bulles de gaz de s’extraire du lye. Dans le cas présent, les gaz sont ainsi évacués par ladite au moins une première sortie 9 et les liquides résiduels par ladite au moins une deuxième sortie 11.
Ces séparateurs gaz/liquide gravitaires sont caractérisés par des dimensions conséquentes. Dans certains séparateurs gaz/liquide, des équipements peuvent être insérés afin d’accélérer la séparation (par exemple une structure en nid d’abeille) ou pour uniformiser le flux et avoir un temps de séjour uniforme pour toutes les lignes de courant. Des bulles de gaz encore présentes dans la phase liquide peuvent être quantitativement significatives, autrement dit toutes les bulles de gaz ne parviennent pas à être extraites de la phase liquide en vue d’être évacuées par la première sortie 9.
Par ailleurs, le séparateur 1 gaz/liquide comporte des moyens de brassage de la solution aqueuse 104.
Les moyens de brassage comportent dans le cas présent au moins une vis 13 qui est agencée dans le ballon 2 et qui forme un agitateur de la solution aqueuse 104.
De préférence, la vis 13 est agencée dans le fond du ballon 2.
° BE2023/5626
De préférence, la vis 13 est agencée entre ladite au moins une entrée d’alimentation 7 et au moins l’une des sorties 9, 11 (selon le premier axe longitudinal X).
De préférence, la vis 13 est centrée dans le ballon 2 selon une largeur et/ou une longueur et/ou une hauteur du ballon 2. Par exemple, la vis 13 est centrée sur le fond 3 du ballon 2 selon la largeur et la longueur du fond 3 du ballon 2.
La vis 13 est par exemple une vis sans fin soit une vis munie d’une hélice continue. La vis 13 est par exemple munie d’une hélice à diamètre constant ou munie d’une hélice à diamètre non constant.
En variante, la vis 13 porte une ou plusieurs ailette(s) qui ne forme(nt) donc pas conjointement une hélice continue.
Les moyens de brassage comportent également des moyens de déplacement de la vis 13 dans le ballon 2.
Les moyens de déplacement sont par exemple configurés pour entrainer en rotation la vis 13 dans le ballon 2.
Par exemple les moyens de déplacement sont configurés pour entraîner en rotation la vis 13 selon un axe de rotation A. L’axe de rotation A est par exemple orthogonal au premier axe X. L’axe de rotation A est par exemple orthogonal au plan définissant le fond 3 du ballon 2.
Les moyens de déplacement comprennent par exemple un moteur 14 dont l’arbre de sortie entraine la vis 13 en rotation soit directement soit par l’intermédiaire d’un mécanisme d’entraînement 15. La vis 13 peut être montée directement sur l’arbre de sortie du moteur 14 ou peut être montée sur un arbre du mécanisme d’entrainement 15.
De préférence, les moyens de déplacement entrainent la vis 13 en rotation autour de l’axe de rotation A de manière continue.
Le moteur 14 est agencé à l’extérieur du ballon 2.
On comprend donc que le mécanisme d’entrainement 15 et/ou l’arbre de sortie du moteur 14 s’étendent au moins en partie à travers au moins l’une des parois du ballon 2 pour pouvoir entraîner la vis 13 en rotation. Dans le cas présent, le mécanisme d’entrainement 15 et/ou l’arbre de sortie du moteur 14 s’étendent au moins en partie à travers le fond 3 du ballon 2.
On note que l’agitateur est agencé à l’intérieur du ballon 2 alors que ses moyens d’entraînement sont agencés au moins en partie à l’extérieur du ballon 2.
En service, les moyens d’entraînement entraînent en rotation l’agitateur qui à son tour brasse la solution aqueuse 104 présente dans le ballon 2, limitant ainsi grandement la formation d’un gradient en concentration d’un ou de plusieurs composant(s) à l’intérieur de la solution aqueuse 104.
En référence à la figure 3, un séparateur 1 gaz/liquide d’un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse selon un deuxième mode de réalisation va être à présent décrit.
Ce séparateur 1 gaz/liguide comprend un ballon 2 s’étendant longitudinalement selon un axe X.
Le ballon 2 est formé de plusieurs parois et par exemple d’une paroi inférieure formant un fond 3 du ballon 2, une paroi supérieure formant un sommet 4 du ballon 2 et au moins une paroi latérale formant une jonction entre la paroi inférieure et la paroi supérieure.
Le séparateur 1 gaz/liquide comprend par ailleurs au moins un premier orifice 6 percant une paroi du ballon 2, ledit au moins un premier orifice 6 formant au moins une entrée d’alimentation 7 du ballon 2 en une solution aqueuse.
Cette au moins une entrée d’alimentation 7 est par exemple ménagée dans une paroi latérale du ballon 2. Par exemple cette au moins une entrée d’alimentation 7 est agencée dans une paroi latérale du ballon 2 formant une première extrémité longitudinale 5 de celui-ci.
De préférence, le séparateur 1 est configuré de sorte que ledit au moins un orifice d’entrée 6 débouche dans le ballon 2 en dessous du niveau de la solution aqueuse 104 présent dans le ballon 2.
Le séparateur 1 gaz/liquide comporte par ailleurs au moins un deuxième orifice 8 percant une paroi du ballon 2, ledit au moins un deuxième orifice 8 formant au moins une première sortie 9 pour l’évacuation de gaz hors du séparateur 1 gaz/liquide. Cette au moins une première sortie 9 est ménagée dans le sommet 4 du ballon 2.
Le séparateur 1 gaz/liquide comporte par ailleurs au moins un troisième orifice 10 percant une paroi du ballon 2, ledit au moins un troisième orifice 10 formant au moins une deuxième sortie 11 pour l’évacuation de liquide résiduel hors du séparateur 1 gaz/liquide. Cette au moins une deuxième sortie 11 est ménagée dans le fond 3 du ballon 2.
Ladite au moins une première sortie 9 et ladite au moins une deuxième sortie 11 s’étendent ainsi à partir de parois opposées du ballon 2.
Par ailleurs, et comme déjà indiqué, ladite au moins une entrée d’alimentation 7 pénètre dans le ballon 2 au niveau de la première extrémité longitudinale 5 du ballon 2. En revanche, ladite au moins une première sortie 9 et ladite au moins une deuxième sortie 11 s’étendent toutes deux à proximité d’une deuxième extrémité longitudinale 12 du ballon 2. Ainsi, lesdites au moins deux sorties 11, 12 sont agencées dans le séparateur 1 gaz/liquide à l’opposé de ladite au moins une entrée d’alimentation 7.
Le séparateur 1 gaz/liguide est ici un séparateur gravitaire de sorte que les gaz sont séparés du liquide par l’effet de la différence de poids entre le gaz et le liquide. Ainsi, le principe d’extraction des bulles de gaz de la phase liquide repose sur le principe d’ Archimède. L’efficacité de la séparation dépend principalement de la gravité ainsi que de la différence de densité entre les phases liquide et gazeuse mais aussi de la viscosité (frottement des bulles de gaz dans la partie liquide). Le mélange gaz/liquide doit donc résider suffisamment longtemps dans le ballon 2 afin de permettre à l’ensemble des bulles de gaz de s’extraire du lye. Dans le cas présent, les gaz sont ainsi évacués par ladite au moins une première sortie 9 et les liquides résiduels par ladite au moins une deuxième sortie 11.
Ces séparateurs gaz/liquide gravitaires sont caractérisés par des dimensions conséquentes. Dans certains séparateurs gaz/liquide, des équipements peuvent être insérés afin d’accélérer la séparation (par exemple une structure en nid d’abeille) ou pour uniformiser le flux et avoir un temps de séjour uniforme pour toutes les lignes de courant. Des bulles de gaz encore présentes dans la phase liquide peuvent être quantitativement significatives, autrement dit toutes les bulles de gaz ne parviennent pas à être extraites de la phase liquide en vue d’être évacuées par la première sortie 9.
Par ailleurs, le séparateur 1 gaz/liquide comporte des moyens de brassage de la solution aqueuse 104, les moyens de brassage comprenant au moins un agitateur 13 de la solution aqueuse 104, ledit au moins un agitateur 13 étant agencé dans le ballon 2.
Les moyens de brassage sont ici de type magnétique.
A cet effet, ledit au moins un agitateur 13 comporte par exemple un aimant 16 apte à être excité par une source magnétique 17 appartenant aux moyens de brassage.
De préférence, l’agitateur 13 est agencé dans le fond 3 du ballon 2.
De préférence, l’agitateur 13 est agencé entre ladite au moins une entrée d’alimentation 7 et au moins l’une de sorties 9, 11(selon le premier axe longitudinal X).
De préférence, l’agitateur 13 est centré dans le ballon 2 selon une largeur et/ou une longueur et/ou une hauteur du ballon 2. Par exemple, l’agitateur 13 est centré sur le fond 3 du ballon 2 selon la largeur et la longueur du fond 3 du ballon 2.
L’agitateur 13 comporte par exemple une vis sans fin c’est-à-dire une vis munie d’une hélice continue. La vis est par exemple munie d’une hélice à diamètre constant ou munie d’une hélice à diamètre non constant. La vis peut elle-même former l’aimant 16 de l’agitateur 13.
En variante, l’agitateur 13 porte une ou plusieurs ailette(s) qui ne forme(nt) donc pas conjointement une hélice continue. Une ou plusieurs ailette(s) peu(ven)t alors elle(s)-même(s) former l’aimant 16 de l’agitateur 13.
La source magnétique 17 est ainsi configurée pour provoquer un déplacement de l’agitateur 13 dans le ballon 2 et de préférence pour provoquer une rotation de l’agitateur 13 dans le ballon 2. Par exemple la source magnétique 17 est configurée pour entraîner en rotation l’agitateur 13 selon un axe de rotation A. L’axe de rotation A est par exemple orthogonal au premier axe X.
L’axe de rotation A est par exemple orthogonal au plan définissant le fond du ballon 2.
De préférence, la source magnétique 17 entraine l’agitateur 13 en rotation autour de l’axe de rotation A de manière continue.
La source magnétique 17 est agencée à l'extérieur du ballon 2.
On note donc que l’agitateur 13 est agencé à l’intérieur du ballon 2 et ses moyens d’entraînement (la source magnétique 17) sont agencés entièrement à l’extérieur du ballon 2.
On comprend donc, qu’au contraire du premier mode de réalisation, les moyens de brassage sont dépourvus d’ élément traversant les parois du ballon 2 pour entrainer un déplacement de l’agitateur 13 dans le ballon 2. On comprend donc, qu’au contraire du premier mode de réalisation, il n'y a pas de contact physique entre l’agitateur 13 et ses moyens d’entrainement.
En service, la source magnétique 17 entraîne en rotation l’agitateur 13 qui à son tour brasse la solution aqueuse 104 présente dans le ballon 2 limitant ainsi grandement la formation d’un gradient en concentration d’un ou de plusieurs composant(s) à l’intérieur de la solution aqueuse 104.
Avec ce deuxième mode de réalisation, il y a moins de risque lié à une corrosion d’élément du séparateur 1 gaz/liquide (du fait de la présence de composants tels que le KOH ou le NaOH dans la solution aqueuse 104) puisque aucune élément des moyens de brassage ne traverse l’une des parois du ballon 2.
En référence à la figure 4, un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse va être à présent décrit.
Le dispositif comprend un stack d’électrolyseur 110, un séparateur de dioxygène 111, un séparateur de dihydrogène 112, et optionnellement une pompe de circulation 113 pour créer une circulation entre ceux-ci 111, 112.
Le séparateur de dihydrogène 112 est par exemple un séparateur selon le premier mode de réalisation (représenté à la figure 2) ou un séparateur selon le deuxième mode de réalisation (représenté à la figure 3).
Le séparateur de dioxygène 111 (indépendamment de ce qu’est le séparateur de dihydrogène 112) est par exemple un séparateur selon le premier mode de réalisation
(représenté à la figure 2) ou un séparateur selon le deuxième mode de réalisation (représenté à la figure 3).
Quel que soit le mode de réalisation associé à chacun de ces deux séparateurs gaz/liquide, on note ici que les deux séparateurs gaz/ligquide sont agencés dans le dispositif à l’horizontal c’est-à-dire que leur premier axe X s’étende parallèlement au sol sur lequel repose le séparateur gaz/liquide associé.
Le stack d’électrolyseur 110 comprend une ou plusieurs cellule(s) électrolytique(s) comprenant chacune un réservoir d’électrolyte contenant un électrolyte dans lequel trempent une anode et une cathode pour faire passer un courant continu dans l’électrolyte et ainsi réaliser une électrolyse.
L’électrolyte est par exemple constitué d’une solution aqueuse de KOH ou de NaOH, de telle sorte que le passage du courant continu dans l’électrolyte produise du dihydrogène et du dioxygène.
Le séparateur de dioxygène 111 et le séparateur de dihydrogène 112 sont respectivement mis en communication directe avec le stack d’électrolyseur 110 par l'intermédiaire d'une canalisation de dioxygène gaz/liquide et d'une canalisation de dihydrogène gaz/liquide. Comme leurs noms l’indiquent, le séparateur de dioxygène 111 est agencé pour effectuer une séparation gaz/liquide sur le dioxygène généré par le stack d’électrolyseur 110 ; et le séparateur de dihydrogène 112 est agencé pour effectuer une séparation gaz/liquide sur le dihydrogène généré par le stack d’électrolyseur 110.
La pompe de circulation 113 est respectivement en communication avec une canalisation de retour côté dihydrogène reliée à la deuxième sortie du séparateur de dihydrogène 112 et une canalisation de retour côté dioxygène reliée à la deuxième sortie du séparateur de dioxygène 111, et est utilisée pour amener le liquide issu du séparateur de dihydrogène 112 et le liquide issu du séparateur de dioxygène 111 au stack d’électrolyseur 110 pour le recyclage. Le flux de circulation engendré par la pompe de circulation 113 provoque 1l’évacuation hors du stack d’électrolyseur 110 de dihydrogène et de dioxygène générés dans le stack d’électrolyseur 110 et de la solution aqueuse vers le séparateur de dihydrogène 112 et le séparateur de dioxygène 111 via les entrées de ceux-ci 111, 112.
Le séparateur de dioxygène 111, le séparateur de dihydrogène 112, la pompe de circulation 113, le filtre à électrolyte (lye filter) et l’échangeur de chaleur pour électrolyte (lye cooler) forment un module de séparation assurant : - la séparation du mélange liquide-dioxygène gazeux issu du stack d’électrolyseur 110 pour produire du dioxygène gazeux ; - la séparation du mélange ligquide-dihydrogène gazeux issu du stack d’électrolyseur 110 pour produire du dihydrogène gazeux ; - la recirculation des liquides issus des séparateurs gaz/liquide 111, 112 vers le stack d’électrolyseur 110 pour reconstituer l’électrolyte.
Le séparateur de dioxygène 111 a sa première sortie qui communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un dispositif de commande côté dioxygène ayant une sortie de dioxygène 115.
La sortie de dioxygène 110 est reliée à l'entrée d’une première vanne à trois voies 34. La première vanne à trois voies 34 a une première sortie mise en communication avec l'atmosphère pour une évacuation directe, et une deuxième sortie non limitée. La première vanne à trois voies 34 peut être une vanne pneumatique à bille.
Le dispositif de commande côté dioxygène comprend une vanne de régulation de dioxygène 116 et des vannes manuelles de dérivation (ou by-pass) 117 à bille qui sont connectées en parallèle aux deux extrémités de la vanne de régulation de dioxygène 116.
Le séparateur de dihydrogène 112 a sa première sortie qui est reliée à un réservoir de stockage de dihydrogène gazeux 114 par l'intermédiaire d'un dispositif de commande côté dihydrogène ayant une sortie 35 raccordée audit réservoir de stockage de dihydrogène gazeux 114. La sortie de dihydrogène 35 de l'appareil de commande côté dihydrogène est reliée à une entrée d'une deuxième vanne à trois voies 33. Une première sortie de la deuxième vanne à trois voies 33 communique avec l'atmosphère, et la deuxième sortie de la première vanne à trois voies 33 est reliée au réservoir de stockage de dihydrogène 114.
La deuxième vanne à trois voies 33 peut être une vanne pneumatique à bille.
Le dispositif de commande côté dihydrogène comprend une vanne de contre-pression 118 et des troisièmes vannes automatiques de dérivation (ou by-pass) 119 à billes qui sont connectées en parallèle aux deux extrémités de la vanne de contre-pression 118. La vanne de contre-pression 118 est sélectionnée en fonction de la quantité de production de gaz souhaitée, de la pression et des exigences de fonctionnement du dispositif. La vanne de contre-pression 118 est préréglée à une pression de consigne en fonction des exigences de fonctionnement du dispositif et de la pression du réservoir de stockage de dihydrogène gazeux 114.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
Ainsi bien qu’ici le dispositif comprenne une pompe de circulation, le dispositif pourra ne pas comprendre de pompe de circulation ou pourra comprendre un plus grand nombre de pompes et par exemple comprendre au moins deux pompes (une pour chacun des séparateurs gaz/liquide).
Le dispositif pourra comprendre davantage d’éléments que ceux qui ont été indiqués. Par exemple, le dispositif pourra comprendre au moins un refroidisseur de gaz pour refroidir les gaz et/ou au moins un laveur (point d’injection d’eau d’appoint).
Bien qu’ici l’orifice d’entrée débouche dans le ballon au-dessus du niveau de la solution aqueuse présent dans le ballon, l’orifice d'entrée pourra déboucher en dessous.
Bien gqu’ici au moins un séparateur soit agencé à l’horizontale, au moins un séparateur pourra être agencé à la verticale c’est-à-dire que son premier axe s’étendra orthogonalement au sol sur lequel repose le séparateur associé.
Au moins l’un des séparateurs pourra avoir plus d’une entrée et/ou plus de deux sorties. Par exemple, au moins l’un des séparateurs pourra avoir au moins un orifice supplémentaire pour l'analyse de l’atmosphère gazeux présent dans le ballon. Par exemple, en référence à la figure 4, le séparateur de dioxygène 111 pourra être muni d'un analyseur de dihydrogène dans le dioxygène 20, d'un capteur de pression de dioxygène 21, et d'un capteur de pression différentielle de dioxygène 22. Le capteur de pression différentielle de dioxygène 22 et le capteur de pression de dioxygène 21 pourront être reliés au séparateur de dioxygène 111 via une première vanne 26 et une deuxième vanne 29, respectivement. La première vanne 26 et la deuxième vanne 29 pourront être tous deux des vannes de régulation de débit. Par exemple, le séparateur de dihydrogène 112 pourra être muni d'un capteur de niveau de dihydrogène 23 et d'un capteur de pression différentielle de dihydrogène 24. Un capteur de pression de dihydrogène 25 pourra être prévu sur la sortie de dihydrogène 35 en amont de la deuxième vanne à trois voies 33. Les deux extrémités du capteur de pression différentielle de dihydrogène 24 pourront être reliées au séparateur de dihydrogène 112 via une troisième vanne 27 et une quatrième vanne 28, respectivement.
Le capteur de pression de dihydrogène 25 pourra être relié à la sortie de dihydrogène 35 via une cinquième vanne 30. Dans ce mode de réalisation, la troisième vanne 27 et la quatrième vanne 28 pourront toutes deux être des vannes de régulation de débit.
Claims (10)
1. Séparateur (1) gaz/liquide d’un dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse, le séparateur gaz/liquide comprenant au moins un ballon (2), au moins un orifice d’alimentation (6) du ballon (2) en une solution liquide, au moins un orifice de sortie (10) relié au fond (3) du ballon (2) et au moins une orifice de sortie (8) relié au sommet (4) du ballon (2), caractérisé en ce que le séparateur (1) gaz/liquide comporte des moyens de brassage de la solution liquide, les moyens de brassage comprenant au moins un agitateur (13) de la solution liquide, l’agitateur (13) étant agencé dans le ballon (2).
2. Séparateur (1) gaz/liquide selon la revendication 1, dans lequel l’agitateur (13) est agencé dans le fond (3) du ballon (2).
3. Séparateur (1) gaz/liquide selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l’agitateur (13) est centré sur le fond (3) du ballon
(2).
4. Séparateur (1) gaz/liquide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de brassage comportent un arbre sur lequel est monté l’agitateur (13), l’arbre s’étendant à travers au moins l’une des parois du ballon (2).
5. Séparateur (1) gaz/liquide selon la revendication 4, dans lequel les moyens de brassage comprennent un moteur (14) apte à entraîner en rotation l’arbre, le moteur (14) étant agencé à l'extérieur du ballon (2).
6. Séparateur (1) gaz/liquide selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de brassage sont des moyens de brassage magnétiques.
7. Séparateur (1) gaz/liquide selon la revendication 6, dans lequel l’agitateur (13) est un agitateur aimanté et les moyens de brassage comportent des moyens d’excitation magnétique (17) pour déplacer l’agitateur (13) aimanté dans le ballon (2), les moyens d’excitation magnétique (17) étant agencés hors du ballon
(2).
8. Séparateur (1) gaz/liquide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’agitateur (13) comporte au moins une ailette.
9. Séparateur (1) gaz/liquide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le ballon (2) est agencé à l’horizontale ou à la verticale.
10. Dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse, comprenant un séparateur (1) gaz/liquide selon l’une des revendications précédentes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20235626A BE1031843B1 (fr) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | Séparateur gaz/liquide à moyens de brassage, dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20235626A BE1031843B1 (fr) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | Séparateur gaz/liquide à moyens de brassage, dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1031843A1 true BE1031843A1 (fr) | 2025-02-20 |
| BE1031843B1 BE1031843B1 (fr) | 2025-02-26 |
Family
ID=88690413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20235626A BE1031843B1 (fr) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | Séparateur gaz/liquide à moyens de brassage, dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1031843B1 (fr) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2949479A1 (fr) | 2009-08-28 | 2011-03-04 | Cie Europ Des Technologies De L Hydrogene | Installation de production d'hydrogene amelioree |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511542B1 (de) * | 2011-05-16 | 2017-01-15 | Lenzing Technik Gmbh | Vorrichtung zur abtrennung von gasen aus einer suspension |
| US9889391B2 (en) * | 2015-03-25 | 2018-02-13 | Veolia Water Solutions & Technologies Support | Degasser and method of stripping gas from a liquid |
-
2023
- 2023-07-28 BE BE20235626A patent/BE1031843B1/fr active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2949479A1 (fr) | 2009-08-28 | 2011-03-04 | Cie Europ Des Technologies De L Hydrogene | Installation de production d'hydrogene amelioree |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1031843B1 (fr) | 2025-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3004179A1 (fr) | Procedes d'obtention de gaz combustible a partir d'electrolyse de l'eau (eht) ou de co-electrolyse avec h2o/co2 au sein d'une meme enceinte, reacteur catalytique et systeme associes | |
| FR3054932A1 (fr) | Systeme de regulation de temperature et de pression d'un electrolyseur a haute temperature (soec) fonctionnant de maniere reversible en pile a combustible (sofc) | |
| EP2193226A2 (fr) | Electrolyseur haute temperature a dispositif de recuperation d'hydrogene | |
| FR2949479A1 (fr) | Installation de production d'hydrogene amelioree | |
| EP3105808B1 (fr) | Circuit de purge d'une pile à combustible | |
| FR2937651A1 (fr) | Dispositif pour une cuve d'elevage d'un vin et procedes associes | |
| FR3047743A1 (fr) | Systeme d'electrolyse de l'eau (soec) ou pile a combustible (sofc) a fonctionnement sous pression dans une enceinte etanche dont la regulation est amelioree | |
| BE1031843A1 (fr) | Séparateur gaz/liquide à moyens de brassage, dispositif comprenant un tel séparateur gaz/liquide | |
| BE1031653B1 (fr) | Dispositif de dégazage pour une installation d'électrolyse et installation d'électrolyse | |
| FR3060860A1 (fr) | Systeme a pile a combustible, et procede de pilotage associe | |
| FR2771024A1 (fr) | Dispositif et procede de compression diphasique d'un gaz soluble dans un solvant | |
| BE1031652B1 (fr) | Dispositif de dégazage pour une installation d'électrolyse et installation d'électrolyse | |
| BE1031594B1 (fr) | Dispositif de production de dihydrogène comportant un séparateur combiné multiétage | |
| FR3061361A1 (fr) | Systeme electrochimique a pile a combustible comportant un dispositif de regulation de pression a detendeur | |
| BE1031816B1 (fr) | Appareil de separation gaz-liquide et installation d'electrolyse comportant un tel appareil | |
| BE1031655B1 (fr) | Dispositif de dégazage pour une installation d'électrolyse et installation d'électrolyse | |
| BE1031654B1 (fr) | Dispositif de dégazage pour une installation d'électrolyse et installation d'électrolyse | |
| EP2294647A1 (fr) | Culasse de distribution d'une pile a combustible | |
| EP4127429A1 (fr) | Système de stockage et de délivrance d'ammoniac | |
| WO2019115941A1 (fr) | Separateur de phases pour pile a combustible | |
| CA2841153A1 (fr) | Dispositif de production et de stockage de dioxygene et/ou de dihydrogene et systeme de pile a combustible associe | |
| BE1031798B1 (fr) | Dispositif de production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse et procédé de fabrication correspondant | |
| FR3131663A1 (fr) | Système électrochimique comportant un réacteur électrochimique, un dispositif de régulation thermique et un dispositif d’inertage | |
| FR2893185A1 (fr) | Procede d'alimentation ameliore en hydrogene du compartiment anodique d'une pile a combustible et dispositif de mise en oeuvre d'un tel procede | |
| FR3144019A1 (fr) | Dispositif de dégazage d’un mélange gaz-liquide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20250226 |