"Procédé et appareil d'électrolyse" <EMI ID=1.1>
lyse ot est plus particulièrement, mais non exclusivement, applicable à l'électrolyse do l'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène.
Dans un procédé d'électrolyse, une différence de potentiel est appliquée entre une anode et une cathode en contact avec un conducteur électrolytique pour produire un courant électrique à travers le conducteur électrolytique.
De nombreux sels fondus et hydroxydes sont des conducteurs électrolytiques mais, habituellement, le conducteur est une solution d'une substance qui se dissocie dans la solution pour former des ions. Le terme "électrolyte" sera utilisé dans la présente description pour désigner une substance qui se dissocie en ions, au moins dans une certaine mesure, lorsqu'elle est dissoute dans un solvant convenable. La solution résultante sera appelée une "solution d'électrolyte".
Dans un procédé d'électrolyte simple, la masse de substance libérée à l'anode ou à la cathode est, conformément aux lois de Faraday relatives à l'électrolyse, strictement proportionnelle à la quantité d'électricité qui passe entre l'anode et la cathode. Le taux de décomposition de l'électrolyte est ainsi limité et il n'est, en général, pas économiquement intéressant, par exemple, de produire industriellement de l'hydrogène à partir d'eau par un procédé d'électrolyse.
On sait que des composes, parmi lesquels dos électrolytes tels que l'eau, peuvent être décomposés en leurs éléments constitutifs par irradiation au moyen d'un rayonnement électromagnétique de courte longueur d'onde. Une telle dissociation induite par un rayonnement peut être appelée "radiolyse". Par exemple, un article
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Juin 1974, décrit.d'une manière relativement détaillée la radiolyse de l'eau et d'un certain nombre d'hydrocarbures et donne une explication des réactions élémentaires impliquées dans une telle radiolyse. Succinctement, on trouve que l'irradiation par des rayons X de courte longueur d'onde ou par des rayons gamma, c'est à dire par un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde inférieure à
10 10 mètre, provoque une décomposition directe des composés en cause. Par exemple, si de l'eau est irradiée par un rayonnement gamma, l'eau est dissociée en hydrogène et oxygène. Danno propose <EMI ID=3.1>
0* *ou
à grande échelle, mais il conclut que la radiolyse de 1!eau n'est pas un procédé très efficace de production d'hydrogène et il propose à la place, un procédé comportant la radiolyse du dioxydo de carbone pour produire do l'oxyde de carbone et de l'oxygène, suivie d'une conversion de l'oxydo de carbone en dioxyde de carbone par réduction de l'eau avec dégagement d'hydrogène gazeux par le procédé classique de conversion eau/gaz (gaz à l'eau).
La présente invention a pour objet un procédé d'électrolyse qui comporte également l'utilisation do la radiolyse. Le demandeur a découvert qu'avec la combinaison de l'électrolyse et de la radiolyse, le rendement en produits de décomposition peut être supérieur à celui obtenu par un simple procédé d'électrolyse ou par une simple radiolyse.
Le taux de rendement peut être considérablement accru dans le procédé combiné d'électrolyse et de radiolyse, en appliquant un champ magnétique dans le conducteur électrolytique, ce champétablissant des trajets préférentiels -pour les électrons très rapides du rayonnement électromagnétique à courte longueur d'onde et également pour les ions du conducteur électrolytique, accroissant ainsi la possibilité de collisions entre les électrons ot les ions, avec un accroissement consécutif amélioré du rendement do la radio.. lyse.
Dans un procédé selon la présente invention, des impulsions d'énergie électrique haute tension sont appliquées entre l'anode et la cathode d'une cellule électrolytiquo d'une manière appropriée pour engendrer le rayonnement à courte longueur d'onde nécessaire pour la radiolyso. Dans un autre procédé selon la présente invention, des impulsions d'énergie électrique haute tension sont déchar-
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gueur d'onde, séparés de l'anode et de la cathode, mais disposés do
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de la cellule est irradié par le rayonnement à courte longueur
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tion ont un rondement considérablement accru en produits d'électro-
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le courant d'alimentation à travers le conducteur électrolytique.
L'invention a également pour objet dos appareils appropriés pour la mise en oeuvre des procédés de l'invention.
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décrit en détail.
D'autres caractéristiques et avantages do l'invention rossortiront do la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et on regard dos dessins annexas sur lesquels :
- la Fige 1 ost un schéma do circuit d'un appareil construit conformément à l'invention ;
- la Fige 2 est une vue en plan d'une cellule électrolytique de <EMI ID=9.1>
- la Fie. 3 est une vue en coupe suivant la lieue 3-3 de la Fig. 2 ; <EMI ID=10.1> Fig. 3 ;
- la Fig. 5 est uno vuo en coupe do la cellule électrolytique avec certaines parties supérieures enlevées ; <EMI ID=11.1> Fig. 2 ;
- la Fige 8 est une vue en coupe verticale d'une variante do réalisation d'une cellule électrolytique ;
- la Fil:. 9 est uno vue en coupe suivant la ligne 9-9 de la Fige 8 ; <EMI ID=12.1>
- la Fig. Il est un schéma do circuit pour un appareil présentant encore une autre modification.
L'appareil représenté sur les Fig. 1 à 7 comprend une cellule électrolytique désignée par la référence générale 11 et comprenant une anodo 12 et une cathode 13. L'appareil comporte un circuit électrique approprie pour engendrer dos impulsions haute tonsion d'énergie électrique qui sont appliquées entre l'anode 12 et la cathodo 13. Spécifiquement, le circuit est tel qu'il engendre les impulsions haute tension nécessaires- à partir d'une source d'énergie électrique en courant continu qui peut être, par exemple, uno batte-.
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recevant la tension d'entrée positive et la ligne 17 raccordée à la borne 15 peut être considérée comme une ligne négative commune pour le circuit ou ligne de retour. La ligne 16 comporte un interrupteur
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Comme représenta sur la Fig. 1 , le circuit électrique comprend un circuit générateur d'impulsions qui comprend un transistor uni-
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condensateurs C2 et C3. Ce circuit produit des impulsions qui sont utilisées pour déclencher un transistor de puissance au silicium NPN Q2, qui, à son tour, applique, par l'intermédiaire d'un condensateur C4, des impulsions de déclenchement à un thyristor T1.
La résistance R1 et le condensateur C2 sont connectés en série dans une ligne 21 qui est raccordée à l'un des contacts fixes d'un relais RL1 . La bobine 26 du relais RL1 est connectée entre la ligne
16 et une ligne 27 qui est raccordée entre le contact mobile du relais et la ligne négative commune 17, par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé par la pression, normalement fermé 10. La conduite 20 de la pression de commande de l'interrupteur 19 est
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collectrice de gaz de la cellule électrolytiquo 11 afin d'assurerun raccordement de commando au moyen duquel l'interrupteur 19 est ouvert lorsque le gaz contenu dans la chambre collectrice atteint une certaine pression. Cependant, sous réserve que l'interrupteur 19 reste fermé, le relais RL1 fonctionne lorsque l'interrupteur de commando principal 18 est fermé pour établir une connexion entre les lignes 21 et 27 et connecter ainsi le condensateur C2 à la ligne négative commune 17. Le rôle principal du relais RL1 est de provoquer un léger retard dans l'établissement de cette connexion entre le condensateur G2 et la ligne négative commune 17, lorsque le circuit est initialement mis sous tension.
Ceci retarde la génération des impulsions de déclenchement appliquées au thyristor T1 jusqu'à ce qu'une condition électrique requise ait été obtenue dans les circuits d'un transformateur qui seront décrits ci-après. Il est préférable que le relais RL1 soit hermétiquement scellé et qu'il possède une armature compensée de sorte qu'il puisse fonctionner dans une position quelconque et puisse résister à des chocs ou vibrations importantes.
Lorsque la connexion entre le condensateur C2 et la ligne 17
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de sortie positives sur la ligne 24 à une fréquence d'impulsions qui est déterminée par le rapport R1:C2 et a une intensité d'impulsion déterminée par le rapport R2:R3, Ces impulsions changent le condensateur C3. Le condensateur électrolytique Cl est connecté
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commune 17 pour éliminer tous les parasites statiques du circuit.
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sorte qu'à l'entrée du transistor Q1 les impulsions ont une forme en dent de scie. Ceci commande la forme des -impulsions engendrées dans les circuits suivants et la forme en dent de scie a été choisie étant donne qu'on considère qu'elle produit le fonctionnement le plus satisfaisant du circuit générateur d'impulsions. On doit cependant insister sur le fait que d'autres formes d'impulsions, telles que des impulsions de forme d'onde rectangulaire, pourraient être utilisées. Le condensateur C3, qui est charge par les impulsions de
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fournir les signaux dé déclenchement au transistor Q2. La résistance
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positif de limitation du courant de porte pour le transistor Q2.
Les signaux de déclenchement produits par le transistor Q1 sous l'action du réseau constitué par le condensateur C3 et la résistance R4 sont sous la forme de signaux positifs ayant la forme de pointes à fronts très raides. Le collecteur du transistor Q2 est connecté à la ligne d'alimentation 16 par l'intermédiaire de la résistance R6 tandis que l'émetteur de ce transistor est connecté à la ligne
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résistances R5 et R6 commandent l'intensité des impulsions de courant appliquées à un condensateur CI+ qui se décharge, par l'intermédiaire d'une résistance R7, dans la ligne négative commune 17 de façon ainsi à appliquer dos signaux de déclenchement à la porto du thyristor T1. Une polarisation négative est appliquée à la porte du thyristor par la ligne négative commune 17 par l'intermédiaire de
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thyristor par les appels de courant.
Les impulsions de déclenchement appliquées à la porte du thyristor T1 sont des pointes de courant très vives qui se produisent
à la morne fréquence que les impulsions à forme d'onde en dent de scie établies par le transistor unijonction Q1. Il est préférable que cette fréquence soit de l'ordre de 10.000 impulsions par seconde <EMI ID=26.1>
du thyristor qui pourraient autrement entraver le fonctionnement du transistor Q1 . Du fait des hautes tensions qui circulent dans le
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dissipation de la chaleur.
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l'enroulement secondaire 32 d'un transformateur de premier étage TRI. Les deux extrémités de l'enroulement 32 du transformateur sont
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33, à la ligne négative commune 17 pour assurer le redressement des deux alternances du signal de sortie du transformateur.
Le transformateur de premier étage TR1 comporte trois enroulements primaires 34, 35, 36 enroulés avec l'enroulement secondaire
32 autour d'un noyau 37. Ce transformateur peut être de construction classique en demi-cuvette avec un noyau en ferrite. L'enroulement secondaire peut être enroulé sur un gabarit d'enroulement disposé
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être enroulés suivant une disposition bifilaire autour de l'enroulement secondaire. L'autre enroulement primaire 35 peut être alors
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34 et 36 sont connectés, d'un côté, par une ligne 38, à la tension positive uniforme de la ligne de circuit 16 et los autres côtés des enroulements 34 et 36 sont respectivement raccordés par des lignes
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est connecté entre les lieues 39, 40 pour servir de filtre empêchant toute différence de potentiel entre les collecteurs des transistors
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enroulement 35 comprend uno prise centrale à laquelle est raccordée une ligne 44 connectée, par 1 'intermédiaire d'une résistance R9, à
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Lorsque lo courànt est initialement applique au circuit, les transistors Q3 et Q4 sont dans leur état non conducteur et aucun
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la tension positive de la ligne 16 provoque l'application, par
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appliqué à la prise 'centrale de l'enroulemcnt 35 et le signal agit de façon à déclencher une oscillation alternative haute fréquence
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signal de déclenchement appliqué à la prise centrale do l'enroulement 35 est déterminé par le réseau de résistance formé par les résistances R9 et R10 de telle sorte que sa grandeur n'est pas
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mais est suffisant pour déclencher l'un de ces transistors. Par conséquent, un seul des transistors est amorcé par le signal de déclenchement initial pour provoquer l'écoulement d'un courant dans l'enroulement primaire qui lui correspond, 34 ou 36. Le signal nécessaire pour maintenir le transistor à l'état conducteur est bien inférieur à celui nécessaire pour le déclencher initialement, de sorte que, lorsque le transistor devient conducteur, une partie du signal appliqué à la prise centrale de l'enroulement 35 est détournée sur le transistor non conducteur pour le déclencher. Lorsque le second transistor est ainsi amorcé pour devenir conducteur, le
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étant donné que les émetteurs des deux transistors sont directement connectés l'un à l'autre, le signal de sortie positif du second transistor provoque le blocage du transistor déclenché en premier lieu. Lorsque le courant dans le collecteur du second transistor retombe, une partie du signal appliqué à la prise centrale de l'enroulement 35 est redétournée sur le collecteur du premier transistor qui est redéclenché. On voit ainsi que le cycle se répète alors indéfiniment de sorte que ces transistors Q3 et Q4 sont alternative-ment déclenchés et bloqués suivant une séquence très rapide. Ainsi, des impulsions de courant se propagent en une succession alternée dans les bobines primaires 34, 36 à une fréquence très élevée, cette ; fréquence étant constante et indépendante des changements de la
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rapidement dans les enroulements primaires 34 et 36, qui se poursuivent tant-.que 1 ! interrupteur' de commando principale 18 reste fermé,
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fréquence dans l'enroulement secondaire 32 du transformateur,
Un condensateur tampon C5, shunté par une résistance R8, est connecté par une ligne 46 à la ligne 31 raccordée au secondairo du
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teur qui est appliqué par l'intermédiaire d'une ligne 47 à un transformateur de second étage TR2.
Lorsque le thyristor T1 est déclenché pour devenir conducteur, la pleine charge du condensateur tampon C5 est déchargée dans le transformateur du second étage TR2. En même temps, le transformateur de premier étage TR1 cesse de fonctionner, du fait de ce courtcircuit momentané entre ses bornes, et, par conséquent, le thyristor est désamorcé, c'est à dire qu'il devient non conducteur. Ceci permet à la charge de s'accumuler à nouveau dans le condensateur tampon C5 pour être déchargée lorsque le thyristor est ensuite déclenché par un signal reçu du transistor Q2.
Ainsi, au cours de chacun des intervalles pendant lesquels le thyristor est à son état non conducteur, les impulsions alternant rapidement dans les enroulements primaires 34, 36 du transformateur TR1 produites par les transistors Q3, Q4 oscillant continuellement produisent, par l'intermédiaire du couplage réalisé par le transformateur, des impulsions de sortie à une tension relativement élevée qui accumulent une charge élevée dans le condensateur C5 et cette charge est déchargée brusquement lorsque le thyristor est déclenché. Dans un appareil typique utilisant une alimentation de 12 volts en courant continu appliquée aux bornes 14, 15 des impulsions de l'ordre de 22 ampères sous 300 volts peuvent être produites sur la ligne 47.
Comme précédemment mentionné, le relais RL1 est prévu dans le circuit pour établir un retard dans la connexion du condensateur
C2 à la ligne négative commune 17. Ce retard, bien que très court, est suffisant pour permettre aux transistors Q3 et Q4 de commencer
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premier signal de déclenchement soit appliqué au thyristor T1 pour provoquer la décharge du condensateur.
Le circuit comporte un transformateur de second étage TR2. Ce transformateur est un transformateur survolteur qui comprend un
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autour d'un noyau commun 51 et il produit des impulsions de très
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la Fig. 1, l'enroulement secondaire 4[deg.] est connecté non seulement entre l'anode et la cathodo mais également, en retour, au côté. négatif de l'enroulement primaire 48. Le transformateur de second étage est incorporé à l'anode de la cellule électrolytique 11. Sa construction matérielle et la manière suivant laquelle ses connexions électriques sont établies seront expliquées en détail ciaprès,
Dans un appareil type, le signal de sortie du transformateur de premier étage TR1 est. constitué par dos impulsions de 300 volts ayant une intensité de l'ordre do 22 ampères et une fréquence de
10.000 impulsions par seconde avec un facteur d'utilisation légère-
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tation en courant continu uniforme de 12 volts et 40 ampères appliquée aux bornes 14, 15 en utilisant les éléments do circuit ciaprès :
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R2 résistance de 220 ohms, 1/2 watt, tolérance 2%
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R4 résistance de 22 kiloohms, 1/2 watt, tolérance 2% R5 résistance de 100 ohms, 1/2 watt, tolérance 2'il.
R6 résistance de 220 ohms, 1/2 watt, tolérance 2% R7 résistance de 1 kiloohms, 1/2 watt, tolérance 2% R8 résistance de 10 mégohms, 1 watt, tolérance 5% R9 résistance de 100 ohms, 5 watts, tolérance 10%
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C1 condensateur électrolytique, 2200 micro farads, 16 volts
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C4 condensateur 1 microfarads, 100 volts, tolérance 10%
C5 condensateur au papier, 1 microfarads, 1000 volts, Ducon
5 S10A C6 condensateur 0,022 microfarads, 160 volts
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Q2 transistor de puissance au silicium NPN, 2N 3055 Q3 transistor do puissance au silicium NPN, 2N 3055 Q4 transistor de puissance au silicium NPN, 2N 3055
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D2 diode A 14 P <EMI ID=59.1>
PS1 interrupteur commandé par la pression P 658 A - 10051
TR1 noyaux de transformateur en demi-cuvette 36/22-341
gabarit d'enroulement 4322 - 021 - 30390 bobiné pour donner un rapport de transformation entre secondaire et primaire de 18:1
enroulement secondaire 32 = 380 tours
enroulement primaire 34- = 9 tours
enroulement primaire 36 .= 9 tours
enroulement primaire 35 = 4 tours
Chacun des transistors Q2, Q3, et Q4 doit être monté sur un dispositif de dissipation de chaleur et un tel dispositif approprié
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cuits peuvent être montés dans un récipient en acier et les transistors montés sur un dispositif de dissipation de chaleur peuvent être adaptés sur la surface extérieure du récipient en acier. Alternativement, il est possible de monter au moins le transistor Q2 à l'intérieur de la boîte si un dispositif de dissipation do chaleur approprié ayant une superficie étendue est prévu à l'intérieur de la boite.
La construction matérielle de la cellule électrolytique 11 et du transformateur de second étage TR2 a été représentée sur les Fig. 2 à 7. La cellule comporte une enveloppe extérieure 71 comprenant une paroi périphérique tubulaire 72 et des organes de fermeture
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est constitué par un couvercle bombé 75 et par un disque électriquement isolant 76 qui sont maintenus appliqués contre la base de la
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ment espacés 77. L'organe de fermeture supérieur 73 est constitué par une paire de plaques supérieures 78, 79 disposées face à face et
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81 vissés dans,des trous taraudés formés dans 3. 'extrémité supérieure de la paroi périphérique 72.
L'anode 12 do la cellule est de forme générale tubulaire. Elis est disposée verticalement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et est serrée entre des isolateurs supérieur et inférieur 82 et 83. L'isolateur supérieur 82 comporte une partie formant un bossage
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bord extérieur est serré entre la plaque de fermeture supérieure 79 et l'extrémité supérieure de ,la paroi périphérique 72. L'isolateur <EMI ID=65.1>
partie de rebord annulaire 87 entourant le bossage central et une partie tubulaire extérieure 88 s'étendant vers le haut à partir du bord extérieur do la partie de rebord 87. Les isolateurs 82, 83 sont moulés en une matière électriquement isolante qui est également
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une matière appropriée à cette fin.
Lorsqu'ils sont maintenus assemblés par les organes de fermeture supérieur et inférieur, les isolateurs 82, 83 forment une enceinte à l'intérieur de laquelle l'anode 12 et le transformateur de second étage TR2 sont disposés. L'anode 12 est de forme générale tubulaire et elle est simplement serrée entre les isolateurs 82, 83 avec sa périphérie intérieure cylindrique positionnée sur les par-
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une chambre qui est fermée par les bossages des deux isolateurs et qui est remplie d'une huile de transformateur appropriée. Un joint torique 90 est adapté entre le bossage 86 et l'anode pour empêcher la fuite d'huile hors de la chambre de transformateur.
Le noyau 51 du transformateur est formé par une barre d'acier doux feuilletée de section carrée ayant approximativement 19,05 mm
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isolateurs et ses extrémités sont positionnées à l'intérieur d'évi-
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transformateur est directement enroulé sur le noyau 51 . tandis que
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d'huile.
La cathode 13 est réalisée sous la forme d'un tube à fentes
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tubulaire extérieure 88 de l'isolateur 83. La cathode 13 comporte huit fentes longitudinales régulièrement espacées 91 de sorte qu' elle est essentiellement composée de huit bandes de cathode 92 disposées entre les fentes et seulement raccordées entre elles à leurs parties supérieures et inférieures.
L'anode ot la cathode sont toutes deux fabriquées en nickel massif. La périphérie extériorise de l'anode est usinée pour former
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périmètre de l'anodo, mesuré sur sa surface externe, est égal aux largeurs combinées des bandes de cathode mesurées sur la surface intérieure de ces bandes de sorte que sur la majeure partie de leur longueur, l'anode et la cathode ont des surfaces utiles égales. Cette égalisation des surfaces n'a pas, en général, été disponible dans les agencements anode-cathode cylindriques de la technique antérieure.
L'espace annulaire 95 entre l'anode et la cathode sert de chambre à solution d'électrolyte. Cette chambre est divisée par une membrane tubulaire 96 formée par une pellicule de nickel dont l'épaisseur ne dépasse pas 0,38 mm perforée de trous dont le diamètre ne dépasse pas 0,10 mm, à une densité de perforations de 775 trous au centimètre carré. Cette membrane perforée sert de barrière pour empêcher le mélange de l'hydrogène et de l'oxygène engendrés respectivement à la cathode et à l'anode, tout en permettant; l'écoulement du courant électrolytique entre les électrodes. Les extrémités de la membrane s'adaptent dans des fentes annulaires formées dans les rebords- périphériques des isolateurs supérieur et inférieur 82 et 83 de telle sorte qu'elle est électriquement isolée de tous les autres éléments de la cellule.
Cette barrière peut alternativement être formée par une pièce fortement tendue en une matière de treillis en fil de nylon ayant une ouverture de maille suffisamment petite, c'est à dire telle que les ouvertures des mailles ne laissent pas
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de treillis peut être tendue entre les bagues d'extrémité d'un support en matière plastique adapté entre les fentes annulaires formées dans les isolateurs 82, 83.
Initialement, la chambre 95 est remplie approximativement à
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droxyde de potassium dans de l'eau distillée. Ensuite, au fur et à mesure que la réaction progresse, l'eau est épuisée et la perte d'eau est compensée par de l'eau fraîche admise dans la partie extérieure de la chambre 95 par un ajutage d'entrée 97 formé dans la plaque de fermeture supérieure 78. La solution d'électrolyte passe de la partie extérieure à la partie intérieure de la chambre 95 à travers les trous de la membrane 96. On notera cependant que la membrane 96 n'est perforée qu'au-dessous du niveau de la solution
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l'hydrogène et de l'oxygène à l'intérieur de la cellule. Les trous, <EMI ID=81.1>
bien qu'ils soient suffisamment grands pour permettre**Le'passage de la solution d'électrolyte à travers eux, sont suffisamment petits pour empêcher le passage des bulles d'hydrogène et d'oxygène qui sont normalement produites au cours de la réaction. Dans le cas où la barrière d'arrêt des gaz est formée par un treillis en fil do
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réaliser une barrière pleine au-dessus du niveau de la solution d'électrolyte.
L'ajutage 97 comporte un passage d'écoulement 98 qui s'étend jusqu'à une soupape d'admission d'électrolyte 99 commandée'par un flotteur 101 monté dans la chambre 95. La soupape 99 comporte un manchon 102 monté à l'intérieur d'une ouverture s'étendant vcrs le bas à travers la plaque de fermeture supérieure 79 et le rebord périphérique 85 de l'isolateur supérieur 82 et qui comporte un siège de soupape qui coopère avec une aiguille de pointeau 103. L'aiguille de pointeau 103 est légèrement sollicitée vers le haut par un res-
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la pression de la solution d'électrolyte à l'intérieur do l'ajutage
97 est suffisante pour repousser l'aiguille vers le bas à 1 ' encontre de l'action de ce ressort pour permettre l'admission de la solution. d'électrolyte dans la chambre 95 jusqu'à ce que le flotteur 101 soulève l'aiguille de pointeau en l'appliquant fortement contre le siège de soupape. Le flotteur coulisse verticalement sur une paire de tiges de guidage à section en étoile 106 qui s'étendent entre les isolateurs supérieur et inférieur 82 et 83 et qui sont également fabriquées en polytétrafluoroéthylène, Ces tiges traversent des trous appropriés 107 formés dans le flotteur.
La profondeur du flotteur 101 est choisie telle que la solution
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espace à gaz qui permet la dilatation des gaz produits, due au dégagement de chaleur à l'intérieur de la cellule.
Au fur et à mesure que l'électrolyse de la solution d'électrolyte à l'intérieur do la chambre 95 se poursuit, de l'hydrogène gazeux est produit à la cathode et de l'oxygène gazeux est produit à l'anode. Ces gaz se dégagent en bouillonnant vers le haut dans la
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compartiments intérieur et extérieur délimités par la membrane 96
et on notera que la solution d'électrolyte est introduite dans la partie de la chambre qui est remplie d'oxygène plutôt que dans celle' <EMI ID=87.1>
l'hydrogène qui remonterait par l'ajutage d'arrivée de 1' électrolyte
97.
Les faces attenantes des plaques de fermeture supérieures 78,
79 comportent des rainures annulaires qui se correspondent et forment à l'intérieur de l'organe de fermeture supérieur des passages collecteurs de gaz extérieur et intérieur 108 et 109. Le passage extérieur 108 est circulaire et il communique avec le compartiment
à hydrogène de la chambre 95 par l'intermédiaire do huit orifices
111 s'étendant vers le bas à travers la plaque de fermeture supérieure 79 et le rebord périphérique de l'isolateur supérieur 82,
en des emplacements adjacents aux bandes de cathode 92. L'hydrogène gazeux s'écoule vers le haut à travers les orifices 111 dans le
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et pénètre dans un réservoir 113 :formé par une enveloppe en matière
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moyen d'un goujon fileté central 115 et fermée de façon étanche par un joint d'étanchéité 116. La partie inférieure de l'enveloppe 114 est remplie d'une charge d'eau 117 et l'hydrogène pénètre à l'intérieur du réservoir par un tube 118. La soupape 112 comporte un manchon 119 comprenant un siège de soupape pour la soupape à queue
121 qui est sollicitée vers le bas par un ressort 122 et également par le poids de l'eau qui agit sur elle.
L'hydrogène est évacué du réservoir 113 par l'intermédiaire d'un tube coudé en crosse 123 qui est raccordé à un passage de sor-
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125 qui peut fournir l'hydrogène soit à un dispositif de stockage soit directement au point de consommation.
L'oxygène est évacué de la chambre 95 par l'intermédiaire du passage annulaire intérieur 109 formé dans l'organe de fermeture supérieure. Le passage 109 n'est pas circulaire mais présente une configuration échancrée de façon à s'étendre autour de l'orifice d'arrivée d'électrolyte. L'oxygène pénètre dans le passage par sept orifices 131 qui traversent la plaque de fermeture supérieure 79 et la partie de rebord annulaire de l'isolateur supérieur 82. L'oxygène s'écoule vers le haut à partir du passage 109 par une soupape
de retenue 132 dans un réservoir 133 formé par une enveloppe en
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pour l'évacuation de l'hydrogène et ne sera pas décrite en détail..
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d'une charge d'eau et que l'oxygène est évacua par un tube coudé en crosse 135 et un passage do sortie 136 formé dans la plaque do fermeture supérieure 78 qui se termine par un ajutage do distribution d'oxygène 137.
Le tube de détection do pression 20 de l'interrupteur de commande 19 est raccordé directement à la partie supérieure de la
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de fermeture supérieure 78 et dans l'isolateur supérieur 82 pour détecter la pression d'hydrogène à l'intérieur de la partie supérieure de cette chambre. Si cette pression s'élève au-dessus d'un niveau prédéterminé, l'interrupteur 19 fonctionne pour déconnecter
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l'application du signal négatif au condensateur C2, qui est nécessaire pour maintenir le fonctionnement continu du circuit générateur d'impulsions afin d'engendrer les impulsions de déclenchement appliquées au thyristor T1 et, par conséquent, ces impulsions de déclen-
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condensateur tampon C5 reste simplement chargé jusqu'à ce que la pression d'hydrogène dans la chambre 95 tombe au-dessous du niveau prédéterminé et, à ce moment, des impulsions de déclenchement sont
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un moteur Õ. combustion interne sans stockage intermédiaire et l'appareil produit alors le gaz en fonction de la demande. La rigidité
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naturellement, être choisie pour permettre l'échappement de l'hydro-. gène et do l'oxygène dans les proportions dans lesquelles ils sont produits par 1 'électrolyse , c'est à dire dans le rapport do 2:1 en volume.
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Les connexions électriques du transformateur de deuxième otage TR2 ont été représentées sur la Fig. 3. Les deux extrémités do l'enroulement primaire 48 du transformateur sont connectées par des
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haut à travers la partie formant bossage central de l'isolateur supérieur 82. Les extrémités supérieures des conducteurs 158, 159 font saillie vers le haut et forment dos broches à l'intérieur d'une douille 161 formée dans la partie supérieure de l'isolateur supérieur 82. Le dessus de la douille 161 est fermé par un couvercle
162 qui est maintenu en place par un goujon fileté central 163 et comporte un passage 164 par lequel les fils provenant du circuit extérieur peuvent passer afin d'être connectés aux conducteurs 158
159 par un connecteur approprié quelconque (non représenté) disposé à l'intérieur de la douille 161.
Les extrémités de l'enroulement secondaire 49 sont connectées entre l'anode et la cathode et une connexion supplémentaire est effectuée avec le conducteur 158 connecté au cûté négatif de l'enroulement primaire. Spécifiquement, une extrémité de l'enroulement
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entièrement comprise à l'intérieur de l'anode. L'autre extrémité de l'enroulement 49 est connectée à la cathode par un fil 142 qui s'étend vers le bas à travers un trou formé dans l'isolateur inférieur 83 puis s'étend horizontalement pour sortir do l'enveloppe 71 entre le disque isolant inférieur 76 et l'isolateur 83. La face supérieure du disque 76 et la face inférieure de l'isolateur 83 sont
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traverse une ouverture tonnée dans la cathode et un manchon isolant
145 adapté dans une ouverture alignée formée dans la paroi 72 de
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la périphérie intérieure de la cathode par le serrage d'un boulon de blocage 147 et l'extrémité du fil 142 comporte un oeil qui est serré entre l'écrou 147 et une rondelle 148 par le serrage d'un écrou
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crou 147 et le manchon 145 et des joints d'étanchéité toriques 152,
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lo manchon 145 et la paroi 72 de l'enveloppe pour empocher les fuitede la solution d'électrolyte. La borne de connexion est recouverte <EMI ID=112.1>
le fil 156.
Si l'on admet que .le signal d'entrée appliqué au transformateur de second étage TR2 est de 22 ampères sous 300 volts et que le rapport de transformation est de 100:1, la tension de sortie appliquée entre l'anode et la cathode est alors de 30.000 volts à une fréquence d'impulsion de 10.000 impulsions_par seconde avec une intensité de 220 milliampères. Cette impulsion de sortie produit une décharge entre l'anode et l'électrolyte qui provoque la production d'un rayonnement électromagnétique de courte longueur d'onde et également d'un courant pulsé à l'intérieur de l'électrolyte. A l'intérieur de l'espace entre l'anode et la cathode, il existe un champ magnétique pulsé dû à l'enroulement secondaire du transformateur et ceci contribue à la génération du rayonnement à courte longueur d'onde. Spécifiquement, un rayonnement ayant une longueur d'onde comprise
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radiolyse de l'électrolyte pendant que le flux de courant électrolytique assure la libération des produits de décomposition de la radiolyse.
La configuration de l'anode et de la cathode et la disposition du transformateur de second étage à l'intérieur de l'anode sont d'une grande importance. L'anode et la cathode étant construites en
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citation de ce transformateur fortement conductrices du flux magnétique pour créer un fort champ magnétique dans l'espacc entre-
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modifient la forme de ce champ magnétique de telle sorte que les
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secter les lignes de champ s'étendant à partir de la cathode, comme indiqué par les ensembles respectifs de lignes en traits interrompue A et B dessinées sur une partie de la chambre a électrolyte repré-
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dans la solution d'électrolyte sont concentrés le long de ces lignes de champ et se déplacent,, en fait, le long de ces lignes. Ainsi <EMI ID=121.1>
rapides au rayonnement à courte longueur d'onde et les ions contenus dans la solution d'électrolyte est considérablement accrue par la génération de ce champ magnétique particulier. En outre, il existe une possibilité considérablement accrue do collisions entre les ions eux-mêmes, étant donné que ces derniers ont tendance à se heurter aux intersections des lignes de champ A et B avec une libération consécutive améliorée d'hydrogène et d'oxygène gazeux. Ainsi, la configuration de l'anode et de la cathode qui produit des lignes de
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améliorer le rendement du procédé de radiolyso et également pour libérer les produits de la décomposition, à savoir l'hydrogène et l'oxygène. Cette configuration particulière a également pour effet d'entraîner un accroissement de la superficie de l'anode ot permet de réaliser une disposition dans laquelle l'anode et la cathode ont des superficies égales, ce qui est extrêmement désirable afin de réduire au minimum les pertes électriques. Il est également désirable que les surfaces de l'anode et de la cathode au niveau desquelle' le gaz est produit soient dépolies, par exemple par sablage. Ceci
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être toutes deux en nickel mais ceci n'est pas essentiel et elles peuvent être, alternativement, formées en acier nickelé ou elles peuvent être fabriquées en platine ou revêtues d'un placage de platine.
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dissement toiles quo les ailettes 150. Le positionnement du transfor matcur à l'intérieur do l'anode permis également; d'effectuer les
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au moyen de conducteurs courts, bien protégés,
Lo condensateur tampon C5 détermine le rapport du temps de
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pendant de la fréquence des impulsions. La fréquence d'impulsions
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<EMI ID=130.1> le signal d'entrée en forme de dent de scie et les impulsions de sortie constituées par dos impulsions de sortie très pointuos du circuit oscillateur préféré, le facteur d'utilisation des impulsions pro-
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réduire les problèmes de chauffage dans les cléments du circuit oscillateur aux fréquences d'impulsions élevées utilisées. Un facteur d'utilisation pouvant atteindro environ 0,1 au maximum, qui pourrait être obtenu par exemple avec un signal d'entrée de forme d'onde rectangulaire, serait réalisable mais, à une fréquence d'impulsions de 10.000 impulsions par seconde, un certain nombre des éléments du circuit oscillateur devraient être capables de résister
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serait un minimum qui pourrait être obtenu avec le type de circuit oscillateur représente.
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fonctionnement de moteurs à combustion interne et autres utilisation:
connues dans la technique. Typiquement, elle peut avoir un diamètre d'environ 20 centimètres et une hauteur d'environ 20 centimètres, de sorte qu'on peut constater qu'elle est extrêmement compacte.
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ces. Dans ce mode de réalisation, cependant, les signaux de sortie du transformateur de second étage TR2 ne sont pas appliques directement entre l'anode 12 et la cathode 13 mais sont, par contre, appli-
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par exemple de 12 volts, est appliquée entre l'anodo et la cathode,
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apportées à la partie inférieure de la cellule électrolytique comprennent notamment un accroissement de l'épaisseur do la partie formant bossage central de 1'.isolateur inférieure 83. Le bossage
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isolant 76 do l'appareil procèdent est supprimé et le couvercle bom-
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couvercle est fixé au fond de l'enveloppe extérieure 71 'par de longs goujons filetés 77A qui s'étendent à travers des trous verticaux formés dans le bord 202.
Les générateurs de rayonnement 201 sont disposas directement au-dessous de la chambre à électrolyte sur les côtés diamétralement
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disposées de façon à tonner entre elles un intervalle et le support comporte une encoche 210 qui expose 1 ' intervalle entre les électrodes. L'extrémité extérieure de l'électrode 205 comporte une tête bombée 206 et un ressort 207 est comprimé entre la tête 206 et
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sous la forme d'un barreau de tungstène cylindrique muni d'un capu-
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engagée dans une fente 212 formée dans l'extrémité d'une ti�c de laiton 213 montée dans un trou perce diamétralement à travers le
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formateur sont appliqués à la tige de laiton 213 par 1'intermédiaire du noyau 5.1 du transformateur, d'un ressort 214 et d'un goujon
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trou taraudé formé au centre de la tige 213. Comme représenté sur
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a aucune connexion entre l'enroulement secondaire et la cathode. Au lieu de cela, une alimentation constante en courant continu de 12
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l'extrémité inférieure de la cathode.
L'application des impulsions de 30.000 volts à la tige 213 a pour effet que J'un des générateurs de rayonnement 201 fonctionne pour engendrer un rayonnement gamma de forte intensité qui irradie l'électrolyte contenu entre l'anode et la cathode. L'énergie haute tension se décharge dans le générateur de rayonnement qui présente la plus faible résistance électrique de sorte qu'il n'y a qu'un
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Si, cependant, l'un des générateurs cesse de fonctionner, l'autre se met à fonctionner. Les impulsions rapides de différence de potentiel
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d'un rayonnement gamma du fait de l'impossibilité d'établir un flux de courant entre les électrodes qui soit suffisant pour transmettre
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trode 205 accroît la résistance au passade des électrons, et par conséquent, la production d'un rayonnement gamma d'une longueur
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Le champ magnétique intense induit par l'enroulement secondaire du transformateur TR2 favorise oralement la génération du rayonne-
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intensité relativement élevée par une décharge disruptive à l'air libre. Un perfectionnement encore plus important pourrait être obte-
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vide.
Comme dans le cas du mode de réalisation précèdent, les lignes
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cathode et qui s'intersectent établissent des trajets préférentiels
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l'intérieur de l'électrolyte se déplacent également le long de ces lignes de champ de sorte que la probabilité de collisions entre les ions et les électrons très rapides à l'intérieur de l'électrolyte est considérablement accrue ot il y a également une probabilité accrue de collisions des ions aux intersections des lignes de champ. Ainsi, un taux de décomposition élevé par radiclyse est obtenu ainsi qu'une libération des produits de la décomposition produites par l'électrolyse.
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telle que représentée reste inchangée mais au lieu d'appliquer une tension constante de 12 volts un courant continu entre 1 ' anode et:
lu cathode, l'anode est connectée, par 1 'intermédiaire d'un dispo-
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pratique, il est nécessaire de fournir une tension additionnelle, appelée surtension, et ceci dépend des caractéristiques physiques
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la surtension est dépassée, aucune amélioration n'est obtenue et la
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chaleur. L'objet du dispositif do commande 300 est d'assurer que la surtension nécessaire est fournie mais que la tension additionnelle fournie est réduite au minimum. Il peut également servir à empêcher
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peut, par exemple, comporter une diode ou un certain nombre de diodes en série pour produire un abaissement de la tension du côté sortie du relais et un accroissement correspondant du courant. Il peut, alternativement, comporter des moyens pour produire une tension pulsée en courant continu appliquée à l'anode 12. Divers cir-
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en particulier, un circuit de bascule astable pourrait être utilisée Si un courant pulsé est utilisé, il est nécessaire de maintenir la
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minute ; autrement, le courant induit dans 1'électrolyte prend une caractéristique de courant alternatif qui retarde l'électrolyse.
Les expériences effectuées sur de petits dispositifs, tels que ceux représentés, ont indique) qu'afin de produire le rayonnement
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vent être d'au moins 10.000 volts sinon aucun rayonnement gamma appréciable n'est produit. Bien quo des accroissements de la tension produisent un rayonnement accru, la tension et la puissance de rayonnement en résultant doivent être adoptées aux caractéristiques
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circuit électrique déjà décrit produit environ 30.000 volts et le demandeur a trouvé que cette valeur est optimale pour l'appareil <EMI ID=175.1>
les problèmes do chauffage dans le'circuit électrique, que la fréquence d'impulsions do la décharge électrique soit supérieure à
5.000 impulsions par seconde et de préférence" do l'ordre do 10.000 impulsions par seconde.
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longueur d'onde doit avoir une intensité d'au moins 6 millirontgens à l'heure pour produire une radiolyse significative de l'eau dans un appareil selon la présente invention. L'intensité du rayonnement requis dépend naturellement des dimensions de l'installation et de la quantité d'électrolyte irradiée, mais on pense qu'une dose de
6 millirontgens à l'heure doit être considérée comme un minimum absolu pour obtenir un résultat significatif, même dans un petit appareil. L'appareil construit conformément aux Fig. 8 à 10 a produit un rayonnement gamma de sortie compris entre 26 et 28 millirontgens à l'heure, ce qui est tout à fait convenable pour produire une radiolyse rapide dans un tel appareil.
L'appareil représenté a été décrit à titre de simple exemple et l'invention n'est pas limitée aux détails de cet appareil particulier. On comprendra que la présente invention permet la production d'hydrogène et d'oxygène en grande quantité pour des objets tels que la production d'énergie dans ces installations fixes importantes. De telles installations nécessiteraient des puissances d'entrée électriques bien plus importantes et les circuits électriques devraient être construits d'une manière appropriée correspondante.
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1 - Procède d'élcctrolyso suivant lequel on fait circuler un courant électrique entre une anodo et une cathode on contact avec
un conducteur électrolytique dispose entre l'anode et la cathode,
ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte l'étape qui consiste à irradier le conducteur électrolytique avec un rayonnement
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tout en provoquant simultanément la circulation du courant électrique entre l'anode et la cathode.