FR2570689A1 - Dispositif et procede de production d'hydrogene - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DE PRODUCTION D'HYDROGENE 10 POUR LE GONFLAGE DES BALLONS DE HAUTE ALTITUDE. IL COMPREND UNE ENCEINTE 12 MUNIE D'UN PASSAGE DE SORTIE 14 ET DANS LAQUELLE EST DISPOSEE UNE MATRICE UNITAIRE SOLIDE 16 D'UN HYDRURE METALLIQUE DECOMPOSABLE ENDOTHERMIQUEMENT AYANT UN POURCENTAGE PREDETERMINE DE VIDES DE MANIERE A PERMETTRE UNE LIBERATION CONTROLEE DE L'HYDROGENE LORS DE SA DECOMPOSITION, LA MATRICE D'HYDRURE AYANT UNE FORME EPOUSANT LA CONFIGURATION INTERIEURE DE L'ENCEINTE ET ETANT DIMENSIONNEE POUR REMPLIR PRATIQUEMENT LE VOLUME INTERIEUR DE L'ENCEINTE, LA MATRICE PRESENTANT UNE SERIE DE TROUS 20 REPARTIS UNIFORMEMENT; UNE SOURCE CHIMIQUE DE CHALEUR 24 DISPOSEE A L'INTERIEUR DE CHAQUE TROU POUR FOURNIR DE L'ENERGIE EXOTHERMIQUE AFIN DE DECOMPOSER L'HYDRURE; UN MOYEN 28 D'AMORCAGE DE LA REACTION POUR CHAQUE SOURCE CHIMIQUE DE CHALEUR; ET UN MOYEN 32 DISPOSE SUR L'EXTERIEUR DE L'ENCEINTE POUR METTRE EN MARCHE LE MOYEN D'AMORCAGE DE LA REACTION.

Description

La présente invention concerne des procédés et dispositifs de production

d'hydrogène en général et, plus particulièrement, des procédés et dispositifs pouvant être

appliqués au gonflage à haute altitude de ballons en pelli-

cules fines lancés par des fusées.

Les dispositifs de gonflage des ballons en pelli-

cule fine lancés par des fusées à des altitudes élevées de

l'ordre de 20 000-30 000 mètres, par exemple, doivent satis-

faire un certain nombre de conditions rigoureuses. A cause des limitations en matière de place et de poids dans la fusée, il est souhaitable que les dispositifs de gonflage aient une capacité volumétrique élevée sous un faible volume

total et soient légers. On doit pouvoir les stocker en sécu-

rité pendant de longues durées, et ils doivent être capables de libérer rapidement le gaz de gonflage de manière à ce que

le temps de remplissage d'un ballon soit de l'ordre de quel-

ques minutes seulement. En outre, à cause de la haute alti-

tude à laquelle le gonflage a lieu et de la nature fragile des pellicules fines dont on construit les ballons, il est

nécessaire d'avoir l'assurance que le dispositif ne crée au-

cune vapeur d'eau, laquelle pourrait être à l'origine, aux températures rencontrées à haute altitude, de la formation

de glace pouvant couper la pellicule, ou de substances chi-

miques susceptibles d'attaquer la pellicule ou former des

revêtements thermiques indésirables.

-2 On préfère utiliser l'hydrogène à la place d'hélium comme gaz de gonflage dans de telles applications, car il confère le pouvoir ascensionnel spécifique le plus élevé de tous les gaz éventuels qu'on pourrait utiliser pour le gonflage (son pouvoir ascensionnel est de 7% supérieur à celui de l'hélium, par exemple). 450 g d'hydrogène déplace environ 6 kg d'air, alors que 450 g d'hélium ne déplacent que 3 kg d'air. Cependant, l'utilisation des dispositifs de

gonflage à l'hydrogène soulève des problèmes, liés principa-

lement à la sécurité. On peut stocker l'hydrogène soit sous forme gazeuse, soit sous forme liquide, ou le produire dans un système chimique. Un inconvénient important des systèmes de stockage des gaz est la nécessité de faire appel à des pressions très élevées et à des récipients très lourds pour renfermer le gaz à cause de sa pression. Il y a évidemment des problèmes de sécurité qui sont inhérents à l'utilisation de récipients soumis à une haute pression. Les systèmes de stockage liquide par cryogénie éliminent la nécessité de faire appel à un stockage à haute pression, mais leur durée de vie est limitée à cause des pertes dues à la chaleur. En outre, les systèmes cryogéniques soulève des problèmes de sécurité liés à l'exposition à des matériaux surfondus et au risque d'échappement de l'hydrogène à la suite d'avaries ou

de défauts dans l'installation.

On connaît des systèmes chimiques pour la produc-

tion d'hydrogène qui emploient des composés, tels que les hydrures, libérant de l'hydrogène par réaction chimique ou décomposition thermique. De tels systèmes évitent la plupart des problèmes de sécurité liés aux systèmes de stockage à gaz comprimé et cryogéniques, et ont même fait l'obj-et de

propositions pour le gonflage de ballons et analogues em-

ployés comme balises. Cependant, les sytèmes connus de ce type ne satisfont pas les critères relatifs à la petitesse du volume total, à la légèreté, et à la production rapide de gaz qu'on exige des dispositifs de gonflage à haute altitude des grands ballons de support de charge. lancés par les fusées. Il est souhaitable de disposer de dispositifs et de procédés de production d'hydrogène à base d'hydrure comme système de gonflage à de telles fins, et tel est l'objet de la présente invention. La présente invention prévoit un dispositif et un procédé de production d'hydrogène qui sont particulièrement bien adaptés au gonflage à haute altitude des ballons et analogues. La présente invention est basée sur l'utilisation d'hydrures métalliques pouvant se décomposer thermiquement

comme milieu permettant de stocker avec sûreté de l'hydro-

gène gazeux, et sur l'utilisation de réactifs chimiques qui sont inertes, sûrs, et ont une longue durée de vie comme source de chaleur libérée rapidement pour décomposer les

hydrures métalliques afin d'en dissocier l'hydrogène.

En bref, un système de production d'hydrogène selon la présente invention comprend une enceinte renfermant

une matrice d'hydrure métallique solide, unitaire, décompo-

sable thermiquement, comprenant un pourcentage prédéterminé de vides de manière à permettre une libération contr8ôlée d'hydrogène gazeux lors de la décomposition. La matrice

d'hydrure est façonnée de manière à épouser la forme inté-

rieure de l'enceinte et à en remplir pratiquement le volume intérieur. La matrice d'hydrure comporte en outre une série de trous répartis uniformément, chaque trou recevant une

source chimique de chaleur afin de fournir l'énergie exo-

thermique requise pour la dissociation de l'hydrogène dans la matrice d'hydrure et un moyen d'amorçage de la réaction pour la source de chaleur. Un moyen permettant d'activer le moyen d'amorçage de la réaction est disposé dans la surface extérieure de l'enceinte, et celle-ci comporte un passage de

sortie pour l'évacuation de l'hydrogène gazeux libéré.

De préférence, l'enceinte est sphérique, car cette forme permet le volume de stockage maximum dans l'espace le

plus faible, d'o la minimisation du volume total du dispo-

-4-

sitif, et constitue la meilleure forme en termes de résis-

tance mécanique pour une structure pressurisée, ce qui permet de minimiser l'épaisseur et le poids des parois de

l'enceinte. La matrice d'hydrure métallique est de préféren-

ce de l'hydrure de magnésium, qu'on peut catalyser par addi- tion de 5 à 10% en poids de nickel. La source chimique de

chaleur comprend de préférence des composés chimiques inter-

métalliques ou autres composés chimiques exothermiques, car ils fournissent la chaleur la plus grande pour le poids et le volume minimaux et peuvent être mis en oeuvre de manière

fiable. La source de chaleur peut être gainée avec une céra-

mique, par exemple, en étant incluse dans des tubes insérés dans les trous de la matrice d'hydrure afin d'éviter une réaction entre l'hydrogène libéré et les métaux de la source de chaleur. Les sources de chaleur recommandées comprennent le diborure de titane et des mélanges de béryllium et de Mg(C104)2.

La description qui va suivre se réfère à la figure

annexée qui représente une vue en coupe d'un générateur

d'hydrogène gazeux selon la présente invention.

La présente invention convient particulièrement à un dispositif de production d'hydrogène pour le gonflage de

ballons lancés par des fusées à haute altitude, et sera dé-

crite dans ce contexte. Cependant, comme on le remarquera,

son domaine d'utilisation est plus vaste et la description

qui va suivre correspond simplement à un type d'application.

Comme on l'a indiqué précédemment, un dispositif

de gonflage à l'hydrogène d'un ballon lancé en haute altitu-

de à partir d'une fusée doit avoir comme caractéristiques

principales une grande capacité volumétrique et un petit vo-

lume total, un faible poids, être sûr, avoir une longue durée de vie et permettre une libération rapide des gaz de manière à obtenir une durée de remplissage du ballon de l'ordre de deux à trois minutes, par exemple. S'agissant du

volume et du poids, le volume constitue généralement le pa-

ramètre le plus astreignant, bien que volume et poids soient également importants. De plus, il importe que l'hydrogène

gazeux produit soit exempt de vapeur d'eau et d'agents con-

taminants, lesquels pourraient endommager le ballon. Le gé-

nérateur de gaz hydrogène de la présente invention, compre- nant un milieu de stockage d'hydrure métallique décomposable

thermiquement et une source chimique ayant une énergie ther-

mique spécifique élevée afin de fournir la chaleur requise

pour la dissociation de l'hydrogène, satisfait les condi-

tions précédentes d'une manière admirable et présente

d'autres caractéristiques et avantages importants qui appa-

raîtront à la description suivante.

Comme le montre la figure, un générateur d'hydro-

gène 10 selon la présente invention comprend un récipient ou enceinte 12 à paroi fine, de préférence de forme sphérique

et pouvant être réalisé en acier inoxydable, par exemple.

Une forme sphérique est recommandée car elle permet le volu-

me de stockage maximum dans l'espace minimum, et constitue la configuration la meilleure à utiliser pour un récipient sous pression. Un orifice de sortie de gaz 14, par exemple tubulaire, est ménagé dans la paroi du récipient 12 et est

destiné à être relié à un tube (non représenté) de remplis-

sage du ballon. A l'intérieur du récipient 12 est disposée une matrice 16 d'hydrure métallique unitaire solide (que

l'on va décrire ci-après) comportant une balle sphérique so-

lide d'hydrure métallique ayant des dimensions telles

qu'elle remplit sensiblement le volume intérieur du réci-

pient. Pour permettre la mise en place de la matrice d'hydrure dans le récipient, celui-ci peut être constitué, comme cela est bien connu, de deux sections hémisphériques qui sont réunies autour de la matrice. La matrice d'hydrure peut en outre comporter plusieurs trous 20 qui peuvent la traverser complètement. A l'intérieur de chaque trou on a

disposé une source de chaleur 24 mise en marche électrique-

ment et présentant une énergie thermique spécifique élevée - 6 - (la source sera décrite plus pleinement ci-après). On peut revêtir les sources de chaleur 24 d'un matériau inerte à

l'hydrogène, tel qu'une céramique ou autre matériau appro-

prié, de manière à éviter qu'il y ait réaction entre l'hydrogène gazeux libéré par la matrice d'hydrure et les matériaux des sources de chaleur, par exemple en enfermant les sources dans des tubes cylindriques 26 en céramique montés à l'intérieur des trous 20. Un allumeur électrique 28 comprenant une amorce électrique classique, par exemple,

peut être prévu pour chaque source de chaleur et être con-

necté par un fil électrique 30 à un dispositif de mise en marche électrique 32, constitué, par exemple, d'une pile et

d'un commutateur (non représentés). Le cas échéant, une cou-

che d'isolant thermique 34 peut entourer la surface exté-

rieure du récipient 12, bien qu'on puisse s'en dispenser car les pertes de chaleur pendant la dissociation de l'hydrogène seront inférieures à environ 1% de l'énergie calorifique

émise par la source de chaleur.

En général, les milieux de stockage des hydrures

métalliques sont caractérisés par une grande capacité volu-

métrique de stockage par rapport au stockage de l'hydrogène

gazeux ou liquide. Cependant, la plupart des hydrures métal-

liques contiennent des pourcentages d'hydrogène relativement faibles par unité de poids d'hydrure. Par conséquent, le choix de l'hydrure particulier constituant la matrice 16

doit être fait d'une façon judicieuse pour éviter les péna-

lités en matière de poids dont on aurait sinon à souffrir.

Le tableau 1 suivant indique le pourcentage en poids d'hydrogène et la capacité volumétrique de stockage de plusieurs hydrures métalliques différents par rapport au stockage d'hydrogène gazeux comprimé, avec utilisation d'un récipient sous pression en filament composite enroulé, (par exemple en filament du matériau dit Kevlar) équipé d'un revêtement en aluminium, permettant de stocker l'hydrogène à

des pressions de l'ordre de 50 MPa.

-7-

TABLEAU 1

COMPARAISON DES MILIEUX DE STOCKAGE DE L'HYDROGENE

Milieu Poids d'hydrogène Capacité de en % * stockage H2 g/ml MgH2 7,6 0, 132 TiH2 4,0 0,187

VH2 3,8 0,234

FeTiH2 1,9 0,123 7TiFe 07Mn0,2Hl,91,72 0,09 LaNi5H6,7 1,5 0,126

LH2 100 0,07

H2 gazeux à MPa, 298 K 100 0,04 MPa, 298 K 100 0,008 * Le poids du conteneur ou de la source de chaleur n'est pas

inclus.

Parmi les hydrures métalliques cités ci-dessus, l'hydrure de magnésium (MgH2) et l'hydrure de vanadium (VH2) sont intéressants au point de vue poids minimum et capacité de stockage volumétrique. Cependant, le choix d'un hydrure optimum particulier dépend non seulement de son poids et de son volume, mais également de la relation entre ses caractéristiques physiques et thermiques. Les propriétés physiques les plus importantes d'un hydrure métallique pour un système léger, de petit volume extérieur, présentant une capacité de stockage volumétrique élevée sont sa pression de dissociation en fonction de la température et sa pression en

fonction de l'isotherme de composition. Cette dernière pro-

priété détermine la vitesse de dissociation de l'hydrogène

en fonction de la température.

La caractéristique souhaitable de la pression en -8- fonction de la temperature de l'hydrure doit être telle que

les pressions soient très faibles aux températures de stoc-

kage, et seulement modérées à sa température de dissociation de l'hydrogène. Comme le gonflage d'un ballon n'implique qu'une seule réaction de dissociation, au lieu d'une opéra- tion cyclique comme cela est le cas des autres applications connues faisant appel à des hydrures, il est souhaitable sur

le plan de la sécurité d'utiliser un hydrure ayant une tem-

pérature de dissociation relativement élevée.

L'hydrure de magnésium est l'hydrure recommandé car il présente l'avantage d'un poids minimum, de pressions très faibles aux températures de stockage, et seulement de pression modérées, (d'environ 0,2 MPa, par exemple) à des

températures de l'ordre de 350 C, auxquelles la décomposi-

tion est assez rapide. A des altitudes d'environ 21.000 mètres, une pression de 0,2 MPa est suffisamment élevée pour

donner un bon débit gazeux dans le ballon. L'hydrure de ma-

gnésium doit également être préféré à l'hydrure de vanadium, car ce dernier se décompose rapidement à une température plutôt basse, ce qui pourrait être à l'origine de problèmes

de sécurité.

L'utilisation d'hydrure de magnésium pour consti-

tuer la matrice 16 d'hydrure métallique du générateur d'hydrogène 10 permet d'obtenir un système de stockage de l'hydrogène ayant un volume de seulement 40% de celui d'un

gaz comprimé stocké à une pression de 50 MPa, et de seule-

ment environ 70% de celui d'hydrogène stocké à l'état liqui-

de. Aux températures ambiantes normales de stockage, l'hydrure de magnésium ne libère aucun hydrogène. Même à des

températures beaucoup plus élevées, par exemple dans un in-

cendie, sa pression de génération de l'hydrogène est assez faible (de l'ordre de 0,2 MPa à 350 C). Par conséquent, il permet d'éviter les problèmes inhérents de sécurité qui sont

associés au stockage des gaz comprimés et autorise l'utili-

sation d'un récipient assez léger, tel qu'un réservoir en -9- acier inoxydable ayant une paroi de 0,8 min. De plus, l'hydrure de magnésium a une durée de vie de stockage assez longue, de l'ordre de plusieurs années. Comme on l'a indiqué précédemment, la matrice d'hydrure 16 est de préférence un corps unitaire solide ayant un pourcentage prédéterminé de

vides et de canaux de manière à maîtriser la vitesse de li-

bération de l'hydrogène dissocié. On peut former la matrice

en soumettant de manière répétée une sphère solide de magné-

sium à la chaleur et à de l'hydrogène gazeux jusqu'à ce

qu'il y ait transformation du magnésium en hydrure de magné-

sium et obtention du volume désiré des vides. De préférence,

le volume des vides est de l'ordre de 20-25%. Cette cons-

truction permet un meilleur contrôle de la caractéristique de dégagement d'hydrogène de la matrice d'hydrure que dans

le cas o la matrice est, par exemple, granulaire. De préfé-

rence, l'hydrure de magnésium est catalysé par l'addition

d'environ 5-10% en poids de nickel.

De manière à dissocier rapidement l'hydrogène stocké dans la matrice d'hydrure de magnésium, il doit y

avoir application de chaleur extérieure pour porter la tem-

pérature de l'hydrure à sa température de décomposition, à savoir environ 340 C. Par 450 g d'hydrogène libéré par la matrice, il faut fournir à celle-ci une chaleur extérieure de l'ordre de 37200 kJ/kg d'hydrogène produit (environ 2580 kJ/kg de MgH2). La source de chaleur permettant de fournir

cette chaleur extérieure a de préférence un poids et un vo-

lume minimaux, ce qui nécessite une source ayant une énergie thermique spécifique élevée, et pouvant être mise en oeuvre d'une manière fiable. Une source chimique de chaleur mise en

oeuvre électriquement, comprenant des composés intermétalli-

ques ou autres réactifs chimiques du type thermite peut être utilisée à cet effet. Par exemple, la réaction du beryllium et du Mg(ClO)2 libère 15600 kJ/kg et plus de 37 x 106

-kJ par mètre cubique. Le pourcentage en volume de ces réac-

tifs par rapport au volume total du récipient ne serait que

- 10 -

de l'ordre de 13%. Un autre avantage de l'utilisation des composés intermétalliques comme source de chaleur est qu'ils ne produisent pas de gaz lorsqu'ils réagissent, lesquels devraient être évacués et pourraient provoquer des agents de contamination fâcheux. Comme on l'a indiqué précédemment, selon les réactifs particuliers utilisés, il peut s'avérer nécessaire de gainer les réactifs de la source de chaleur, par exemple en les disposant dans un tube en céramique, de manière à les isoler de l'hydrogène libéré par la matrice d'hydrure. Le tableau 2 suivant donne les caractéristiques de certains composés intermétalliques pouvant être utilisés

pour constituer de la source de chaleur.

TABLEAU 2

CARACTERISTIQUES DES REACTIFS INTERMETALLIQUES

*Chaleur Chaleur Température Température Corps expéri- volumétrid'allumage moyenne de en mentale de que de dans l'air réaction réaction réaction réaction C C kJ/kg 106kJ/m3 Li, B 4780 5,9 200 2500 Ti, B2 5120 12,5 550 3000 Ti, C 3000 8,5 600 2050 Be, C2 7310 15,5 1200 2740 * gaz inerte ** Théorique Le diborure de titane, par exemple, constitue un

bon choix comme une source de chaleur. Il présente une cha-

leur de réaction relativement élevée et une température d'allumage relativement haute, supérieure à 540 C dans l'air, valeur souhaitable pour éviter un allumage prématuré

dans un environnement chaud, tel qu'un feu, mais il est ca-

- 11 -

pable d'amorcer l'allumage en une fraction de seconde en

utilisant le filament d'une lampe chauffée électriquement.

Le poids et le volume d'une source de chaleur en diborure de titane en pourcentage du poids et du volume de la matrice d'hydrure de magnésium sont de l'ordre de 36% et 28%, res- pectivement. Le tableau 3 suivant donne les dimensions et le poids d'un générateur en hydrure de magnésium/diborure de

titane capable de produire 4,5 kg d'hydrogène.

TABLEAU 3

DIMENSIONS ET POIDS DU GENERATEUR POUR PRODUIRE

4,5 KG D'HYDROGENE.

Poids MgH2 59,4 kg Diborure de titane et revêtement 33,7 kg Enceinte 4,5 kg Pile d'amorçage et accessoires divers 3,6 kg Poids total 101,2 kg Dimensions Sphère 45,7 cm de diamètre extérieur L'hydrogène stocké dans la matrice d'hydrure de magnésium peut se libérer rapidement dans le temps désiré, à savoir de l'ordre de 2 à 3 minutes, dans la mesure o la température de la matrice peut être maintenue à une valeur d'environ 350 C. Pour le générateur du tableau 3, la chaleur

qui doit être transférée à la matrice et le temps de fourni-

ture requis sont indiqués dans le tableau 4 suivant:

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TABLEAU 4

CHALEUR NECESSAIRE POUR PRODUIRE 4,5 kg d'HYDROGENE Augmentation de 15 C à 350 C de la température du générateur d'hydrogène 35.600 kJ (capacité calorifique estimée = 1 J/kg- C) Energie endothermique pour dissociation 168.800 kJ Energie totale 204.400 kJ Vitesse de transfert de la chaleur (Fourniture de 2 minutes) 6,12.106 kJ/h Comme le montre le tableau 4, pour donner 4,5 kg d'hydrogène, la source de chaleur doit produire une énergie nette de 204.400 kJ, et fournir cette énergie à une cadence de 6, 12.106 kJ/heure. Pour satisfaire ces conditions de fourniture d'énergie, il est souhaitable que les tubes 24 de la source de chaleur soient répartis uniformément dans la matrice d'hydrure. On peut déterminer facilement le nombre de tubes, leur diamètre, et leur espacement pour obtenir la surface de transfert de chaleur permettant de satisfaire la

cadence de fourniture d'énergie.

- De plus, il est nécessaire d'avoir l'assurance que la surface des canaux de circulation est suffisante pour que l'hydrogène produit soit libéré par le générateur. A cause de la relation logarithmique entre la pression d'un gaz et

de la température, l'élévation de la température à l'inté-

rieur de la matrice sera faible pour des augmentations im-

portantes de la pression du gaz, et l'effet de l'établisse-

ment de la pression sur le transfert de la chaleur sera mi-

nimal. Pour maintenir une pression maximum de l'hydrogène de l'ordre de 34,5 kPa ou moins, par exemple, on peut maîtriser la vitesse à laquelle l'hydrogène gazeux est dissocié de la matrice en règlant le volume des vides de la matrice par

- 13 -

rapport aux dimensions de l'ouverture de sortie 14 du réci-

pient. Il est souhaitable que le volume des vides de la ma-

trice soient de l'ordre de 20-25%, car à mesure que ce vo-

lume augmente, le volume du générateur nécessaire à la four-

niture du volume requis de gaz croît et la conductibilité thermique de la matrice métallique diminue. Un volume des vides de l'ordre de 20-25% ne réduira pas la conductibilité

thermique de la matrice d'une valeur appréciable à la tempé-

rature de dissociation de l'hydrure de magnésium.

L'utilisation de composés intermétallique comme

source de chaleur pour la matrice d'hydrure est une caracté-

ristique particulièrement importante et avantageuse de la

présente invention. Les composés intermétalliques sont iner-

tes, sûrs et ont une durée de vie de stockage relativement

longue. En outre, la disposition des composés intermétalli-

ques à l'intérieur de tubes en céramique a pour effet d'iso-

ler les produits de la réaction et d'assurer que l'hydrogène libéré par la matrice d'hydrure est propre et exempt des

agents de contamination qui pourraient endommager la pelli-

cule fine dont est constitué le ballon. S'agissant de la sé-

curité, il faut simplement avoir l'assurance qu'il ne se

produira pas un allumage prématuré de la source de chaleur.

Par conséquent, le dispositif de mise en marche électrique 32 doit avoir une faible probabilité de faux allumage, ce

qui est assez facile à obtenir avec les techniques classi-

ques. Comme on peut l'apprécier d'après ce qui précède, la présente invention permet d'obtenir un générateur

d'hydrogène particulièrement simple et extrêmement avanta-

geux qu'on peut utiliser comme source d'hydrogène pour le

gonflage d'un ballon lancé à partir d'une fusée à haute al-

titude. Les générateurs d'hydrogène de la présente invention ne souffrent pas des inconvénients des systèmes de stockage de gaz comprimés ou d'hydrogène liquide, sont légers et ont une capacité volumétrique élevée, et peuvent présenter une

- 14 -

grande cadence de production de l'hydrogène. D'autres appli-

cations du générateur d'hydrogène de la présente invention

concerne son utilisation dans une source délivrant des poin-

tes élevées de puissance pendant de courtes durées et son emploi en conjonction avec des dispositifs de transformation

de l'énergie tels que les générateurs magnéto-hydrodynami-

ques à cycle ouvert, les piles à combustible, et les machi-

nes de conversion dynamique d'énergie fonctionnant suivant

le cycle Brayton ou le cycle Stirling, par exemple.

- 15 -

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de production d'hydrogène (10) ca-

ractérisé en ce qu'il comprend une enceinte (12) munie d'un

passage de sortie (14) et dans laquelle est disposée une ma-

S trice unitaire solide (16) d'un hydrure métallique décompo-

sable endothermiquement comportant un pourcentage prédéter-

miné de vides de manière à permettre une libération contrô-

lée de l'hydrogène lors de sa décomposition, la matrice

d'hydrure ayant une forme épousant la -configuration inté-

rieure de l'enceinte et étant dimensionnée pour remplir pra-

tiquement le volume intérieur de l'enceinte, la matrice pré-

sentant une série de trous (20) répartis uniformément; une source chimique de chaleur (24) disposée à l'intérieur de chaque trou pour fournir de l'énergie exothermique afin de

décomposer l'hydrure; un moyen (28) d'amorçage de la réac-

tion pour chaque source chimique de chaleur; et un moyen (32) disposé sur l'extérieur de l'enceinte pour mettre en

marche le moyen d'amorçage de la réaction.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que l'hydrure métallique est de l'hydrure de magné-

sium.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractéri-

sé en ce que l'hydrure de magnésium est catalysé par addi-

tion de 5-10% en poids de nickel.

4. Dispositif selon la revendication 2, caractéri-

sé en ce que le pourcentage prédéterminé de vides est de

l'ordre de 20-25% du volume de la matrice.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que la source chimique de la chaleur (24) est cons-

tituée d'un ou plusieurs composés intermétalliques.

6. Dispositif selon-la revendication 5, caractéri-

sé en ce que la source chimique de chaleur (24) est revêtue

d'un matériau qui est inerte vis-à-vis de l'hydrogène.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractéri-

sé en ce que les sources chimiques de chaleur sont disposées

- 16 -

à l'intérieur de tubes en céramique (26) qui sont reçus dans

les trous (20).

8. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que la source chimique de chaleur (24) comprend du diborure de titane.

9. Dispositif selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que la source chimique de chaleur (24) comprend du

béryllium et du Mg(C104)2.

10. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'enceinte (12) est sphérique.

11. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le moyen (28) d'amorçage de la réaction et le

moyen de mise en marche (32) fonctionnent électriquement.

12. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce qu'il est dimensionné de manière à être disposé à l'intérieur d'une fusée et destiné à procéder au gonflage à

haute altitude d'un ballon lancé par la fusée.

13. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'enceinte (12) comporte un isolant thermique

(34) sur sa surface extérieure.

14. Procédé de production d'hydrogène, caractérisé en ce qu'il consiste à: - disposer à l'intérieur d'une enceinte (12) comportant un passage de sortie (14) une matrice unitaire solide (16) d'un hydrure métallique pouvant se décomposer endothermiquement et ayant un pourcentage prédéterminé de vides de manière à permettre une libération contrô6lée d'hydrogène lors de sa décomposition, la matrice présentant plusieurs trous (20) répartis uniformément, la matrice ayant une forme épousant

la configuration intérieure de l'enceinte et étant dimen-

sionnée de manière à remplir pratiquement cette enceinte; - placer à l'intérieur de chaque trou une source chimique de chaleur (24) ayant une énergie spécifique élevée; - amorcer la réaction de la source chimique de chaleur afin de produire de la chaleur et décomposer thermiquement

- 17 -

l'hydrure pour libérer l'hydrogène; et

- recueillir de l'hydrogène libéré au passage de sortie (14).

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé

en ce que l'hydrure est de l'hydrure de magnésium.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la catalyse de l'hydrure de

magnésium par addition de 5-10% en poids de nickel.

17. Procédé selon la revendication 14, caractérisé

en ce que les vides représentent 20-25% en volume de la ma-

trice d'hydrure.

18. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la source chimique de chaleur (24) comprend un ou

plusieurs composés intermétalliques.

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre le revêtement des composés in-

termétalliques avec un matériau qui est inerte vis-à-vis de l'hydrogène.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé

en ce que le matériau est constitué d'une céramique.

21. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la source chimique de chaleur (24) est constituée

de diborure de titane.

22. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la source chimique de chaleur (24) esL constituée

de béryllium et de Mg(C104)2.