FR2583582A1 - Installation productrice d'energie electrique a pile a combustible utilisant une solution aqueuse - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UNE INSTALLATION PRODUCTRICE D'ENERGIE ELECTRIQUE A PILE A COMBUSTIBLE COMPORTANT UN CIRCUIT D'ECOULEMENT POUR UNE SOLUTION AQUEUSE. CETTE INSTALLATION EST CARACTERISEE EN CE QU'ELLE COMPREND UN CONDUIT D'ALIMENTATION 96A, 96A, 146, 128 POUR RECEVOIR DE L'EAU ET DES MOYENS 12 POUR INTRODUIRE, DANS LA SOLUTION AQUEUSE, DE L'HYDROXYDE FERRIQUE ADDITIONNEL D'UN TYPE QUI RETARDE LE DEPOT DES COMPOSES A BASE DE FER A L'INTERIEUR DU CONDUIT, CES MOYENS COMPORTANT DES MOYENS POUR FORMER L'HYDROXYDE FERRIQUE ADDITIONNEL PAR LA CORROSION CONTROLEE DU FER OU D'UN COMPOSE A BASE DE FER, CES MOYENS RECEVANT DE L'EAU A PARTIR DU OU D'UN CONDUIT D'ALIMENTATION 96A, 96A, 146, 128.

Description

) La présente invention conncerne des installations productrices d'énergie

électrique à pile à combustible qui utilisent une solution aqueuse en tant que milieu fluide actif. Le milieu fluide actif peut être utilisé pour évacuer de la chaleur à partir de composants ou pour produire de la vapeur en vue du traitement d'un combustible brut. Bien que la présente invention ait été développée en vue de son utilisation dans le domaine des installations productrices d'energie électrique à pile à combustible, elle peut être également appliquée dans n'importe quel domaine utilisant des solutions aqueuses qui déposent des composés à base de

fer sur les parois de canalisations.

Les installations productrices d'énergie électrique à pile à combustible produisent de l'énergie électrique en consumant électrochimiquement un combustible et un oxydant dans une ou plusieurs piles électrochimiques. L'oxydant

peut être de l'oxygène pur ou bien un mélange de gaz conte-

nant de l'oxygène, tel que l'air. Le combustible peut être de l'hydrogène. Une source d'hydrogène est un appareil de traitement de combustible qui réforme un gaz naturel ou hydrocarbure quelconque approprié en utilisant de la chaleur

et de la vapeur afin de craquer les hydrocarbures.

On utilise typiquement un empilage de piles à com-

bustible pour exécuter la réaction électrochimique. Pendant

la réaction électrochimique, l'empilage de piles à combus-

tible produit de l'énergie électrique, un produit réaction-

nel et de la chaleur perdue. Un système de réfrigération évacue la chaleur perdue à partir de l'empilage. Le système

de réfrigération peut utiliser avantageusement un réfrigé-

rant aqueux afin de fournir à la fois de la chaleur perdue

et de l'eau (sous la formae de vapeur) à l'appareil de trai-

tement du combustible.

Le système de réfrigération comporte des circuits

d'écoulement pour le réfrigérant aqueux lesquels sont déli-

mités par des canalisations. Ces canalisations s'étendent jusqu'au séparateur de vapeur et à l'empilage de piles à combustible afin de diriger le réfrigérant aqueux vers des emplacements critiques. Ces canalisations peuvent avoir de

petits- orifices pour commander la distribution du réfrigé-

rant aqueux à travers la totalité du système de réfrigéra-

tion. Un problème que l'on rencontre avec des réfrigérants aqueux est le dépôt cumulatif de particules sur les parois des canalisations. Ces particules peuvent apparaltre sous la forme d'ions ou de minuscules parties de matières. Les particules qui sont capables de s'accumuler au point de provoquer un blocage, sont généralement des composés à base

de fer. Ces composés à base de fer sont constitués princi-

palement d'oxydes de fer, tel que la magnétite et l'hémati-

te, des sel de fer, tel que les phosphates de fer, et d'au-

tres composés qui résultent de la corrosion de fer compor-

tant certaines particules d'hydroxyde ferrique (appelé ci-

après hydroxyde ferrique du type 1). Les composés à base oe

fer peuvent se former lorsque le réfrigérant vient en con-

tact avec des matières contenant du fer. Un tel contact peut se produire tandis que le réfrigérant s'écoule à travers des

canalisations dansl'installation productrice d'énergie élee-

trique ou bien encore à travers des canalisations d'alimen-

tation vers l'installation productrice d'énergie électrique.

Le problème est particulièrement gênant avec des systèmes de réfrigération utilisant des petits orifices parce que les particules peuvent obstruer ces orifices. Une obstruction quelconque d'un orifice d'un empilage de piles à

combustible, par exemple, augmente la résistanee à l'écou-

lement à travers l'empilage et elle peut provoquer également une alimentation inapropriée en réfrigérant aqueux vers un

emplacement critique dans l'empilage de piles à combustible.

- Une façon d'établir l'effet d'un tel dépôt sur la résistance à l'écoulement à travers l'empilage consiste à traiter les canalisations d'alimentation de l'empilage de

piles à combustible comme s'il y avait un nombre égal d'ori-

fice idéaux de mêmes dimensions. Le diamètre de ces orifices de mêmes dimensions est appelé le diamètre équivalent de l'empilage de piles à combustible. Le diamètre équivalent peut être trouvé expérimentalement dans la façon suivante:

2 5 8 3 5 8 2

1.- Un établit un débit constant de refriyérant à

travers l'empilage de pile à combustible.

Z.- Or, mesure la chute de pression à travers l'empi-

laye de piles à combustible.

3.- Un calcule un diamètre équivalent pour l'empi- lage (ou pour n'importe quel autre système) par l'équation De - 2,8 (W2/,6pN2d) 1/4 lb- 7 dans laquelle: 1U De= Diamètre effectif (en unites de 25,4mm); W = débit total de réfrigérant (en unités de 453,59g/h) d =Densité du réfrigérant (en unité de 0,01602 g/cm3) N = Nombre de conduits dans l'empilage de piles à combustible P = Pression différentielle du réfrigérant aqueux à travers l'empilage de piles à combustible. (différence en unités de 6b94Pa) La figure 2 illustre un exemple de l'effet que de tels dépôts peuvent avoir sur le diamètre équivalent d'un empilage de piles à combustible dans des conditions de 2U fonctionnement réelles. Après deux mille cinq cents heures de fonctionnement (courbe A) le diamètre équivalent réel Dea

se trouve être inférieur à 70% du diamètre équivalent ini-

tial Dei. La réduction de dimension et la diminution résul-

tante du débit du réfrigérant a exigé un arrêt de l'empilage

de piles à combustible à des fins de nettoyage.

L'empilage de piles à combustible a été nettoyé, après cette période de fonctionnement, en faisant s'écouler

à travers les canalisations une solution acide sous pres-

sion. Le nettoyage a rétabli le diamètre équivalent réel Dea à 95% du diamètre équivalent initial Dei (courbe B). Après

une autre période de deux mille deux cents Iheures de fonc-

tionnement (courbe B), le diamètre équivalent a été réduit à moins de 70" du diamètre équivalent initial. De nouveau la diminution de la dimension et la réduction du débit du réfrigérant ont exigé l'arrêt de l'empilage de piles à

combustible pour une seconde opération de nettoyage. L'empi-

lage de piles à combustible a été également arrêté pour d'autres raisons après trois mille sept cents heures de fonctionnement (courbe b) avant le second nettoyage. Après

le redémarrage de l'installation productrice d'énergie élec-

trique le diamètre équivalent a été rétabli pendant une courte période (d'environ 250 heures) avant de décroitre de nouveau. On pense que le rétablissement est lié à des condi-

tions transitoires de température et de débit qui apparais-

sent pendant un arrêt et un redémarrage de l'empilage de piles à combustible. Ainsi qu'il est représenté l'effet est temporaire. L'installation productrice d'énergie électrique a été nettoyée de nouveau pendant une seconde période de temps. Après moins de seize cent heures de fonctionnemient

(courbe C), le diamètre équivalent réel a été réduit à pres-

que 70% du diamètre équivalent initial.

Ces arrêts et opérations de nettoyage périodiques qui sont imposées par le dépôt de particules, entraînent des

pertes de temps et sont coûteux.

Diverses tentatives ont été faites en vue de résou-

dre le problème du dépôt de particules à partir d'un réfri-

gérant aqueux. L'une ees tentatives a consisté à réduire la quantité de particules (y compris les particules qui sont des ions), en fournissant un réfrigérant aqueux purifié, en supprimant la corrosion par élévation du P/H du réfrigérant à des niveaux élevés compatibles avec les matières utilisées dans la construction du système et en réduisant les niveaux d'oxyyène disous en-dessous de quarante parties par milliard (4Uppb).

Des additifs chimiques sont utilisés, dans des solu-

tions fortements contaminées, pour favoriser la formation

3U d'une boue qui est évacuée périodiquement à partir du sys-

tème. Une autre tentative qui a été faite pour réduire la quantité de particules, a consisté à utiliser un réfrigérant aqueux ayant un pH d'environ 6 à 8. Des niveaux d'oxygène

dissous modérés sont permis dans l'eau (40-400ppb) pour sup-

primer la corosion. Des additifs chimiques sont généralement évités. Chacun des procédés susmentionnés utilise un débit de lavage contrôlé à partir du système, appelé soutirage, qui est nécessaire parce que la corrosion ne peut pas être

totalement éliminée et qu'un nettoyage chimique est éven-

tuellement exigé. Le réfrigérant qui est perdu, est remplacé par addition de réfrigérant aqueux. Le réfrigérant aqueux

ajouté est appelé couramment eau d'alimentation.

En dépit de l'existence de ces techniques pour le contrôle de la quantité de composés à base de fer dans des systèmes de réfrigérations comprenant un réfrigérant aqueux,

les scientifiques et ingénieurs cherchent toujours à déve-

lopper des moyens additionnels pour empêcher directement le

dépôt de composés à base de fer sur les parois de canalisa-

tions. Suivant l'invention une solution aqueuse, destinée à être utilisée dans un conduit d'une installation productrice d'énergie électrique à pile à combustible, est constituée

essentiellement d'eau qui satisfait à certaines spécifica-

tions et qui contient une quantité d'un hydroxyde ferrique d'un type qui retarde le dépôt de composés à base de fer à l'intérieur du conduit (appelé ci-après hydroxyde ferrique

du type II).

Une caractéristique importante de la présente inven-

tion est que l'eau utilisée a un pH qui est d'au moins à 5,5, une conductivité électrique qui est inférieure ou égale

à un micromho par centimètre et une teneur en matièrs soli-

des inférieure à une partie par million, cette matière solide comportant une quantité de composés à base de fer

autres que l'hydroxyde ferrique du type II. Une autre carac-

téristique de l'invention concerne l'hydroxyde ferrique se trouvant dans l'eau, cet hydroxyde ferrique étant d'un type

qui retarde le dépôt de composés à base de fer à l'inté-

rieur du conduit ( hydroxyde ferrique du type II).

On décrira ci-après,à titre d'exemples non limita-

tifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel:

La figure 1 est un schéma synoptique d'une instal-

lation productrice d'énergie électrique à piles à combusti-

ble comportant un système de réfrigération qui utilise une solution aqueuse en tant que réfrigérant et source de vapeur et elle montre en outre un système auxiliaire pour fournir

de hydroxyde ferrique du type II à l'installation produc-

trice d'énergie électrique dans certaines conditions de fonctionnement.

La figure 2 est un diagramme représentant la varia-

tion du diamètre équivalent Dea de l'empilage de piles à combustible en fonction du temps de fonctionnement dans des

conditions opérationnelles sans adjonction d'hydroxyde fer-

rique du type II; le diamètre équivalent est normalisé par

division par le diamètre équivalent initial Dei.

La figure 3 est une vue en coupe, à plus grande

échelle, d'un orifice utilisé dans le système de réfrigéra-

tion de la figure 1.

La figure 4 est un schéma synoptique d'une variante

d'exécution de l'installation productrice d'énergie électri-

que à pile à combustible représenté sur la figure 1.

La figure 5 est une vue schématique en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de l'installation productrice

d'énergie électrique représentée sur la figure 4.

La figure 6 est un diagramme représentant la varia-

tion du diamètre équivalent Dea en fonction du temps dans - des conditions opérationnelles avec adjonction d'hydroxyde ferrique du type II; le diamètre équivalent est normalisé

par division par le diamètre équivalent initial Dei.

La figure 1 représente schématiquement une instal-

lation productrice d'énergie électrique à pile à combustible qui comporte un empilage de piles à combustible 12, un appareil de traitement du combustible 14, un système de

réfrigération 16 et un système de récupération et d'alimen-

tation en réfrigérant (CRS) lb. Le système de réfrigération 16 comprend un circuit d'écoulement 20 pour un réfrigérant qui est constitué, dans la forme d'exécution illustrée, par une solution aqueuse. Un dispositif pour introduire de l'hydroxyde ferrique du type

Il dans le réfrigérant aqueux, tel que le cronduit Z2, com-

munlique avec le circuit d'écoulement 20. Ainsi qu'il est

représentée, le conduit 22 fait partie d'un système auxi-

liaire 24 pour l'alimentation de l'hydroxyde ferrique du type Il dans l'installation productrice d'énergie électrique dans des conditions de laboratoires. Suivant une variante du conduit 22 pourrait être en comimunication avec le système 18 et de récupération et d'alimentation en réfrigérant, en un

emplacement Z6.

lb L'empilage de piles à combustible 12 comporte une pluralité de piles électrochimiques qui sont représentées

par les ueux piles électrochimique 28. Chaque pile élec-

trochimique eomprent une anode 30, une cathode 32et 32 un

electrolyte 34 disposé entre l'anode et la cathode. L'6élec-

trolyte met l'anode en communication ionique avec la catho-

de. De l'air est fourni à chaque cathode par un conduit 36.

Du combustible traité est fourni à l'anode par un conduit

38. Une partie du combustible est combinée électrochimique-

ment avec une partie de l'oxygène de l'air, par l'intermé-

diaire de l'électrolyte, afin de produire de l'énergie

électrique. Le combustible traité restant est évacué à par-

tir de l'anode et il s'écoule, à travers un conduit 40, en direction de l'appareil de traitement du combustible 14 o ce combustible est brûlé. L'oxygène restant est évacué à

partir de la cathode et il est mélangé au produit d'échap-

pement de l'anode, par l'intermédiaire d'un conduit 42.

L'appareil de traitement du combustible 14 comporte un dispositif de traitement du combustible 44. Ce oispositif de traitement du combustible reçoit de la vapeur par un conduit 46 et un combustible brut, tel que du gaz naturel,

par un conduit 48. Le dispositif de traitement du combus-

tible combine d'une manière catalytique la vapeur et le combustible brut afin de produire un combustible traité tel

que l'hydrogène. Du fait que cette réaction est endother-

mique, le dispositif de traitement du combustible comporte un brûleur (non représenté) pour produire de la chaleur. Le combustible n'ayant pas réagi et provenant de l'empilage est

brûlé dans ce brûleur.

Le système de rfrigération comprend une pompeà ré-

frigérant 50 afin de mettre en circulation, sous pression,

le réfrigérant aqueux, un échangeur de chaleur 52 pour éva-

cuer la chaleur à partir du réfrigerant aqueux et un sépara-

teur de vapeur 54 pour séparer la vapeur du réfrigérant aqueux. Dans les conditions de fonctionnement normales, la température du réfrigérant aqueux atteint généralement

environ 18u C et dans des installations productrice d'éner-

gie électrique elle peut être comprise habituellement entre I600C et 2050C, avec une concentration en oxygène comprise

entre 20 et 400 ppb, la gamme de concentration la plus pro-

bable étant comprise entre 4U et 80 ppb. La vapeur séparée du réfrigérant aqueux dans le séparateur de vapeur 54

s'écoule, à travers le conduit 46, en direction du disposi-

tif de traitement du combustible 44. Un conduit 56 s'étend à

partir du séparateur de vapeur jusqu'à la pompe à réfrigé-

rant 50, afin de permettre à cette pompeà réfrigérant d'as-

pirer du refrigérant à partir du séparateur de vapeur. Un conduit de soutirage 58 s'étend à partir du conduit 56, en un point situé en aval du séparateur de vapeur et en amont de la pompe à réfrigérant. Le conduit de sou-tirage comporte un organe de commande de sou-tirage 60 pour évacuer une partie du réfrigérant aqueux, afin de commander la teneur en matière solide en évacuant une partie du réfrigérant vers

les conduits d'échappement 40, 42.

La pompe à réfrigérant 50 fournit du réfrigérant sous pression à un collecteur 62, par l'intermédiaire d'un conduit 64. Une pluralité de conduits pour le réfrigérant 3U aqueux tels que représenté par les conduits 66, s'étendent à partir du collecteur 62 à travers l'empilage de piles à combustible. Ces conduits sont espacés régulièrement sur la longueur de l'empilage de piles à combustible, ainsi qu'il

est décrit, par exemple, dans le brevet US 4 233 369.

Chaque conduit comprend un orifice 68 pour comnmander la

distribution du réfrigérant à partir du collecteur en direc-

tion de l'empilage. Le réfrigérant qui passe travers l'em-

pilyge h travers les conduits 66, est recueilli par un collecteur 7. Un conduit 72 s'étend à partir du collecteur

vers l'uchangeur de chaleur 52, afin de diriger le réfri-

gérant aqueux vers l'échangeur de chaleur o de la chaleur est extraite à partir du réfrigérant. Un conduit 74 complète la boucle de réfrigération en s'étendant à partir de

l'échangeur de chaleur jusqu'au séparateur de vapeur 54.

Le système de récupération et d'alimentation réfri-

yérant 18 comporte un condenseur 76, un dégazeur 78, une pompe de surpression 80, un système de traitement d'eau 82

et une pompe d'alimentation 84.

Le condenseur 76 reçoit directement les produits d'échappement des cathodes à partir de l'empilage de pile à

cormbustible 12, par l'intermédiaire du conduit 42, et égale-

ment les produits d'échappement des anodes à travers l'ap-

pareil de traitement du combustible 14, par l'intermédiaire du conduit 40. Ces conduits rejoignent le conduit de

soutirage 58 en aval du dispositif de traitement du combus-

tible 44 et ils dirigent la vapeur, les produits d'échappe-

ment des cathodes et les produits d'échappement des anodes

vers le condenseur.

Le condenseur extrait de la chaleur à partir de la

vapeur, des produits d'échappement des cathodes et des pro-

duits d'échappement des anodes. Il en résulte que la vapeur provenant du système de réfrigération et la vapeur d'eau se trouvant dans les produits d'échappement des cathodes et des anodes sont condensées sous la forme d'eau. L'eau condensée s'écoule à partir du condenseur, à travers un conduit 88,

vers le dégazeur 78.

Ce dégazeur 78 est adapté, au moyen d'un évent 88, de manière à recevoir l'eau condensée. Le dégazeur comprend une source d'air sous pression, représentée par une pompe à air 90, pour faire passer de l'air à travers l'évent afin de

dégazer l'eau arrivant.

L'eau dégazée est recueillie en dessous de l'évent en un emplacement qui est en communication avec la pompe de reprise 80. Cette pompe de reprise 80 aspire l'eau à partir du dégazeur, par l'intermédiaire d'un conduit 92, et elle fournit de l'eau à haute pression, à travers un conduit 94, au système de traitement de l'eau. Ce système de traitement de l'eau élimine les contaminants en suspension et dissous à

partir de l'eau, respectivement par filtration et déminé-

ralisation par échange d'ions. La réduction de l'oxygène peut être obtenue, si on le désire, par une désaération thermique à la vapeur, tandis que l'élimination des matières

organiques est réalisée par filtration par absorption, cour-

ramment au moyen de charbon actif. L'eau résultante sortant du système de traitement de l'eau est constituée par de l'eau purifiée. Un conduit 96 s'étend à partir du sytème de traitement d'eau afin de fournir de l'eau purifiée à la

pompe d'eau d'alimentation 84.

Un conduit de recirculation 98 s'étend jusqu'au dégazeur, à partir du conduit 96, pour ramener au dégazeur

une partie du débit fourni par la pompe de reprise. Le con-

duit de recirculation divise le conduit 96 en une première portion 96a communiquant avec le système de traitement d'eau et une seconde portion 96b communiquant avec la pompe d'eau d'alimentation 84. Cette pompe d'eau d'alimentation fournit du réfrigérant aqueux, ainsi que cela est nécessaire, au système de réfrigération, afin de fournir la quantité exigée de réfrigérant aqueux. Un conduit 100 s'étend à partir de

la pompe d'eau d'alimentation, à travers un clapet anti-

retour, jusqu'au système de réfrigération à cette fin. Sui-

vant une variante le conduit 100 pourrait éyalement communi-

quer avec un dispositif pour introduire de l'hydroxyde fer-

rique du type II dans le réfrigérant aqueux à l'emplacement 26. Ainsi qu'il est représenté, le conduit 22 constitue un moyen pour introduire de l'hydroxyde ferrique du type Il dans le réfrigérant aqueux et il fait partie du système

auxiliaire de laboratoire 24. Le système auxiliaire de labo-

ratoire comporte un réservoir d'eau 104, un désaérateur eau-

vapeur 106 pour stocker de l'eau à la température normale

d'environ 100 C, un échangeur de chaleur 108 à la tempéra-

ture normale de 600C, une pompe de reprise 112, un système de traitement d'eau 114 (semblable au système de traitement d'eau 82), une pompe d'eau d'alimentation 116 et un clapet l1 anti-retour dans le conduit 2Z (non représenté). Dans cette

application particulière le réservoir d'eau et le désaéra-

teur eau-vapeur forment une seule unité. Le système auxi-

liaire est adapté de manière à recevoir, aux emplacements suivant, de l'hydroxyde ferrique du type II, en amont du système de traitement d'eau, à l'endroit du réservoir d'eau L1 ou ue l'orifice de remplissage L2, et, en aval du système de traitement d'eau, par exemple à l'endroit de la pompe

d'eau d'alimentation en L3.

lU La figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle de l'orifice 68. Cet orifice a un diamètre maximal bî, un uiamètre minimal D2 et une région de transition d'étranglementl8 entre les diamètres maximal et minimal. La zone tâchetee représente le contour de l'orifice ayant, par

exemple, un diamètre minimal V3 qui peut résulter de l'ag-

glomération de particules par dépôt pendant le fonctionne-

ment de l'installation productrice d'énergie électrique à pile à combustible. On conçoit que le dépôt d'une grande quantité de particules augmente la résistance de l'orifice au passage du réfrigérant et corrélativement la résistance

opposée par l'empilage de piles à combustible au réfrigé-

rant.

La figure 4 représente une variante de l'installa-

tion productrice d'énergie électrique à pile à combustible représentée sur la figure 1, laquelle comporte un dispositif

122 pour introduire de l'hydroxyde ferrique dans le réfrigé-

rant. Le dispositif 122 comporte un dispositif 124 pour

former de l'hydroxyde ferrique à l'intérieur de l'installa-

tion productrice d'énergie électrique. Le dispositif 124 comporte un réservoir 126, une source d'eau de traitement et une source de chaleur. Vans la forme d'exécution représentée la source d'eau de traitement est le système de récupération et d'alimentation du réfrigérant b18. La source de chaleur est l'empilage de piles à combustible 12. Des moyens prévus pour transférer de la chaleur à partir de l'empilage de piles à combustible au réservoir, tels que le système de réfrigération 16, communiquent avec le réfrigérant chauffé

par l' intermediaire u ' un o',nJuit l6 eL d'usi t IJet9ulia de (om-

mande de débit 132. Cet organe oe commande de débit répond à la temperature de la solution aqueuse dans le réservoir et aux exigernses de soutirages pour l'effluent du systènme. Un conduit de dérivation 133 est prévu afin de dériver l'écoulement ainsi qu'il est nécessaire. La figure 5 est une vue en coupe schématique, à plus

grande échelle, du dispositif 124 formant l'hydroxyde fer-

rique dans l'installation productrice d'énergie électrique.

Le réservoir 126 comporte une première chambre 134, une deuxième chambre 136 et une troisième chambre 138. Cette

troisième chambre reçoit de l'eau purifiée à partir du sys-

tème de traitement d'eau, par l'intermédiaire du conduit 96 a. Un échangeur de chaleur 142, tel qu'un serpentin du conduit 128, est disposé dans la troisième chambre afin de transférer de la chaleur à l'eau purifiée et de produire de

la vapeur. Les deuxième et troisième chambres 136,138 pour-

raient être isolées à l'encontre de pertes calorifique en

direction de la première chambre.

La deuxième chambre 136 reçoit de l'eau purifiée à travers un conduit 96"a et de la vapeur à travers un conduit 144. Suivant une variante de la vapeur pourrait être fournie directement à la deuxième chambre 136 en faisant s'écouler le réfrigérant aqueux à partir du circuit d'écoulement du

réfrigérant, par exemple à travers le conduit 128 et le con-

duit 146 indiqué en tirets.

La deuxième chambre 136 est adaptée, au moyen d'une buse 148, pour mélanger la vapeur provenant du conduit 144 et l'eau de traitement provenant du conduit 96 a, et pour injecter le mélange dans la chambre. Une buse convenant bien à cet effet est celle connue sous le nom de 1/43 Siphon Spray Nozzle, fabriquée par la société Spraying Systems, Inc, North Avenue, Wharton, ILL. 60187. Après injection l'eau est recueillie dans le réservoir en laissant une interface eau-vapeur 152. Le niveau de l'eau dans la chambre 136 est commandé en poursuivant l'écoulement à travers un

conduit de trop plein 153 qui s'étend en arrière en direc-

tion du dégazeur, à travers le conduit 98. Une partie du

conduit 153 a été supprimée dans un but de clarification.

Un évent 154 est prévu pour mettre à l'échappement les gaz

libérés pendant le processus de mélangeage.

La deuxième chambre 136 comporte une source de fer disposee dans le réservoir, cette source pouvant être cons- tituée par des tiges 156 réalisées en un alliage de fer ou bien encore par un revêtement contenant du fer 158 prévu

sur les parois du réservoir. Un conduit 96'''a pour l'ex-

traction de l'eau de traitement s'étend à partir de la deu-

xième chambre, à travers la troisième chambre du réservoir puis en direction de la pompe d'eau d'alimentation 84. Un

échangeur de chaleur 162 est disposé dans la première cham-

bre 134. Cet échangeur de chaleur communique, par l'intermé-

* diaire de conduits 164a et 164b, avec une source de réfri-

gérant, telle que l'eau purifiée du conduit 96, afin d'éli-

miner la chaleur à partir de l'eau de traitement dans le

conduit 96 '''a.

Pendant le fonctionnement réel de l'installation

productrice d'énergie électrique à pile à combustible repré- senté sur la figure 1, le dépôt des composés à base de fer

(c'est-à-dire des oxydes et sels de fer comportant la magné-

tite, l'hématite, les phosphates de fer et d'autres composés

provenant de la corrosion du fer) est retardé en introdui-

sant, dans le réfrigérant aqueux, de l'hydroxyde ferrique du

type II (c'est-à-dire Fe203. XH120 ou FeOOH d'un type re-

tardant le dépôt de composés à base de fer). L'expérience a

confirmé ce résultat. Une partie des résultats de l'expé-

rienee est donnée sur la figure 6.

La courbe supérieure de la figure 6 (courbe A) est une représentation graphique de la variation, en fonction du temps, du diamètre équivalent Dea de l'empilage de piles à combustible dans des conditions opérationnelles. La courbe inférieure (courbe B), commençant au bout d'environ deux mille heures, montre la présence ou l'absence d'hydroxyde ferrique dans l'eau d'alimentation fournie au réfrigérant aqueux laquelle est alimentée par le système auxiliaire 24 à

travers le conduit 22.

D'une manière générale la figure 6 montre que la présence d'hydroxyde ferrique du type II en suspension dans l'eau d'alimentation, ainsi qu'il est mis en évidence par une teinte de couleur jaune du filtre d'eau d'alimentation apparaissant sur la courbe B, précède légèrement et corres-

pond généralement à des périodes à diamètre équivalent sta-

ble ou croissant, ainsi qu'il est indiqué par la courbe A. Des exemples sont donnés par les périodes de temps II, IV, VI. Inversement l'absence d'hydroxyde ferrique dans l'eau

d'alimentation, ainsi qu'il est mis en évidence par l'abs-

cenee d'une coloration jaune du filtre d'eau d'alimentation,

correspond à des périodes de décroissance du diamètre équi-

valent, telles que les périodes I et V. L'effet de l'injee-

tion d'hydroxyde ferrique du type II n'est pas instantané et il précéde d'une courte période de temps l'effet sur le

diamètre équivalent de l'empilage de piles à combustible.

Plus particulièrement la courbe A de la figure 6 montre le diamètre équivalent Dea de l'empilage de piles à

combustible normalisé par division par le diamètre équiva-

lent initial Dei. Le diamètre équivalent réel est Dea et il

est égal à Dei à l'instant o l'empilage de piles à combus-

tible commence à fonctionner. La courbe 8 montre l'intensité

et la couleur produite par la filtration de l'eau d'alimen-

tation à travers un papier filtre ayant une épaisseur de 0,45 micromètre, conformément aux techniques décrites par les tableaux de comparaison des filtres à membranes de Babcok et Wilcox. Ces tableaux sont publiés par la sociétée Babcok and Wilcox Compagny, Power Generation Division,

(copyright 1964, 1970) New York, New York, intitulés "hem-

3U brane Filter Comparison Chart (Fe203. XH20)"; "Membrane

Filter Comparison Chart (Fe2U3. Xii20-Fe3U4) 1.5:1"; "Hlem-

brane Filter Comparison Chart (Fe203. X1120-Fe304) 2:1"; "Membrane Filter Comparison Chart (Fe2U3. Xkt120-Fe304)

l:l",et "Membrane Filter Comparison Chart (Fe3U4)".

La comparaison des teintes laissées par l'eau d'ali-

mentation avec les tableaux de comparaison des filtres à membrane permet une estimation de la présence d'hydroxyde ferrique dans l'eau d'alimentation fournie au système de rtufrigteratioti,. Par exemple les teintes uu filtre d'eau d'alimentation montrent que l'hydroxyde ferrique était présent dans l'eau u'alimenritatiori à raison u'environ 50 à

2U0 parties par milliard. De même, lorsque l'hydroxyde fer-

rique était absent, des oxydes de fer noirs étaient fréque- rient présents à raison d'environ 100 à moins de 10 parties

par milliard.

Pendant les 2U0U premières heures de fonctionnement dans la période I avant l'addition de l'hydroxyde ferrique lu du type Il, la chute de pression à travers l'empilage a

augmenté et le diamètre effectif a diminué au fur et à me-

sure que des composés à base de fer se sont déposés sur les

parois du système de réfrigération.

Avant l'addition de l'hydroxyde ferrique du type II, le réfrigérant pour l'empilage de piles à combustible était un réfrigJérant aqueux et l'eau d'alimentation était de l'eau purifiée provenant d'un système de traitement d'eau. L'eau

purifiée était de l'eau condensée traitée, fournie à tra-

vers le conduit 100, qui avait été désionisée et desoxygénée jusqu'à un niveau de 40 à 200 parties par milliard par diverses techniques bien connues. Cette eau purifiée avait un pH supérieur à 5,5 (de preférence compris dans la gamme allant de 5,5 à 8,U), une conductivité inférieure à un ricromnho par centimètre, un niveau d'alcalinité inférieur à 0,2 ppm en carbonate de calcium, une teneur en matière

solide inférieure à une partie par million (1 ppm), compor-

tanit moins de 200 parties par milliard de composés à base

de fer autres que l'hydroxyde ferrique.

La période de temps Ia montre l'effet qui accompagne l'arrêt et le redémarrage de l'installation productrice d'énergie électrique pendant la période durant laquelle

l'eau d'alimentation était uniquement de l'eau purifiée.

L'arrêt et le redémarrage ont eu lieu respectivement aux

instants 51 et 52. Ln même temps qu'a eu lieu le redémar-

rage, de l'eau d'alimentation a été fournie par le conduit 22. L'hydroxyde ferrique du type Il a été introduit dans l'eau d'alimentation en injectant continuellement, à partir d'un instant AI, une solution uhtiydroxyue ferrique du type

II et d'eau purifiée dans le système de l'eau d'alimiienta-

tion. Cette solution d'eau d'alimentation (ou eau d'alimen-

tation) a été fournie à travers le conduit 22 avec un débit moyen permanent de 0,45 litre par minute dans le circuit d'écoulement 20 pour le réfrigérant aqueux ayant un débit

moyen en régime permanent de 19 litres par minute.

A l'instant A1 l'eau d'alimentation a été introduite

dans le réservoir d'eau à l'emplacement L1 en amont du sys-

tème de traitement d'eau 114. On pense que le système de

traitement d'eau a enlevé l'hydroxyde ferrique du réfrigé-

rant aqueux. Ceci est mis en évidence (courbe [) par l'absence de teinte jaune du filtre d'eau d'alimentation. Il résulte de l'absence d'hydroxyde ferrique que le diamètre équivalent a diminué sauf par suite de l'effet temporaire de

l'arrêt et du démarrage.

Juste avant le début de la période de temps II, à l'instant A2, la fourniture d'eau contenant de l'hydroxyde

ferrique du type II a été introduite dans l'eau d'alimenta-

tion, en aval du système de traitement d'eau, à l'emplace-

mnient L3, et le système de traitement d'eau a été rendu inae-

tif. La couleur jaune du filtre d'eau d'alimentation a réap-

paru et le diamètre équivalent a commencé se rétablir.

Pendant la période II, partant de l'instant A3, le point d'injection de l'hydroxyde ferrique a été déplacé de l'endroit situé en aval du système de traitement d'eau à l'endroit situé en amont du système de traitement d'eau, à l'orifice de remplissage L2, et le système de traitement

d'eau a été maintenu inactif.

La teinte jaune du filtre d'eau d'alimentation a

persisté et le diamètre équivalent est resté stable.

Pendant la période III commençant à l'instant A4, de l'hydroxyde, ferrique a encore été ajouté à l'emplacement L2 en amont du système de traitement d'eau, mais ce système de

traitement d'eau a été rendu aetif pendant une courte pério-

de de temps. Aussitot après que le système de traitement d'eau a été rendu actif,l'hydroxyde ferrique a disparu de l'eau d'alimentation, ceci étant mis en évidence par

l'absence de teinte jaune du filtre d'eau d'alimeiLtatlioia.

A l'instant A5, e'est-à-dire au début de la période IV, le point d'injection a été déplacé davantage vers l'amont du système de traitement d'eau, jusqu'au réservoir

L1, et ce système de traitement d'eau a été rendu inactif.

La teinte jaune du filtre d'eau d'alimentation est alors

réapparue pendant toute la période IV.

A l'instant A6 au début de la période V, l'injection a été poursuivie à l'endroit du réservoir d'eau L1, en amont du système de traitement d'eau, mais alors ce système de traitement d'eau a été rendu actif. L'hydroxyde ferrique a de nouveau disparu de l'eau d'alimentation ainsi que cela a été mis en évidence par l'absence de la teinte jaune du filtre pendant la période V. Peu après l'instant A6 un arrêt de six jours a été suivi par un redémarrage S3. Le diamètre effectif a continué à augmenter pendant une courte période après que le système de traitement d'eau a été rendu actif (sans doute à cause de l'arrêt et du redémarrage), mais la teinte jaune du filtre d'eau d'alimentation n'est jamais réapparue et le diamètre équivalent a diminué pendant le reste de la période V. Cette période comprenait l'instant après l'instant A1 o le point d'injeetion de l'hydroxyde ferrique du type II ou le point d'injection de l'hydroxyde ferrique du type II a été déplacé en aval jusqu'a l'orifice de remplissage, à l'emplacement L2 (mais encore en amont du

système de traitement d'eau actif).

Le système de traitement d'eau a été rendu finale-

ment inactif à l'instant A8, au début de la période VI. La teinte jaune du filtre d'eau d'alimentation est réapparue et

le diamètre équivalent a commencé à se rétablir.

A l'instant A9 l'installation productrice d'énergie

éleetrique est passée à travers un cycle d'arrêt et de re-

démarrage 55. Pendant l'arrêt le système de réfrigération a

été drainé et rechargé avec de l'eau contenant de l'hydro-

xyde ferrique du type II. Après l'instant A1U ce système de traitement d'eau en aval a été maintenu inactif tandis que de l'eau contenant de l'hydroxyde ferrique du type II a été continuellement fournie à l'orifice de remplissage L2. La teinte jaune du filtre d'eau d'alimentation a été maintenue

et le diamètre équivalent est demeuré stable.

Le système de traitement d'eau aval a été rendu

actif de nouveau à l'instant All jusqu'à l'instant A15 lors-

que le système de traitement d'eau a été mis en dérivation. On pense que le système de traitement d'eau a éte inactif

durant cette période parce qu'il n'a plus éliminé l'hydro-

xyde ferrique ainsi que eela a été mis en évidenee par la présence continuelle de la teinte jaune du filtre d'eau

d'alimentation.

L'hydroxyde ferrique du type II a continué à être ajouté en amont du système de traitement d'eau, aux instants A15 et A16, et il a été suivi par le remplaeement des composants du système de traitement d'eau. Les nouveaux composants du système de traitement d'eau ont éliminé les hydroxydes ferriques ainsi que cela a été émis en évidence

par l'absence de la teinte jaune du filtre d'eau d'alimen-

tation.

Ainsi le dépôt des eomposés à base de fer est re-

tardé et dans certain cas éliminé et dans d'autre cas il est inversé par l'injection d'hydroxyde ferrique du type II dans l'eau d'alimentation et par conséquent dans le réfrigérant aqueux.

Des tests subséquents ont montré que l'eau d'alimen-

tation provenant du système de récupération et d'alimenta-

tion du réfrigérant, qui a été ajoutée à l'emplacement 26, a corrigé les caractéristiques de dépôt des composés à base de fer si elle contenait seulement une partie d'eau comprenant de l'hydroxyde ferrique du type Il pour trois

parties d'eau purifiée.

Le phénomène provoquant le retard du dépôt des com-

posés à base de fer n'est pas bien compris. Une hypothèse de travail est la suivante. Les composés à base de fer sont

chargés (l'expérienee suggère négativement chargés) et en-

tourés par un nuage d'ions chargés d'une manière opposée, afin de former une couehe électrique double. Les particules

d'hydroxyde ferrique du type Il réagissent avec les cnr'po-

sés à base de fer se déposant normalement pour les uéstabi-

2583S82

liser en rétrécissant ou en éliminant la couchie double, ce qui provoque ainsi un changement du niveau de charge sur les cnmposés. I1 en résulte que les composés à base de fer sont coagulés ou agglomérés par l'hydroxyde ferrique dans une mesure telle que cela interfère sur leur dépôt sur les pa-

rois du conduit d'eau.

Il n'est pas certain que les particules d'hydroxyde ferrique d'un type qui retarde le dépôt, se présentent sous

la forme u'un ion polymère non organique ou bien d'une par-

lb ticule colloidale. Un pense qu'un paramètre critique est constitué par la dimension des particules en solution. La dimension des particules en solution est liée à la dimension de particule caractéristique Pd de la particule qui est trouvée en filtrant l'eau d'alimentation. Cette dimension Pd est exprimée en unités de longueur et elle est mesurée le long d'une ligne s'étendant entre les deux points les plus sépares l'un de l'autre sur la particule. Les composés d'hydroxyde ferrique ayant une dimension Pd, à l'instant de la mesure, qui est supérieure à un micromètre, sont suposés ne pas être actifs tandis que ceux ayant une dimension allant jusqu'à environ un dixième de micromètre sont connus comme étant actifs. En particulier on sait qu'une dimension ft de particule pouvant aller jusqu'à cent angstroms est la

dimension de particule caractéristique Pd préférée.

Ces composés d'hydroxyde ferrique peuvent être fa-

briqués par l'un quelconque de plusieur procédés. L'un de ces procénedes consiste à fabriquer les particules d'hydroxyde ferrique sous la forme d'une suspension en deux étapes. Une solution concentrée à longue durée de stockage (supérieure à

une semaine) est réalisée à la température ambiante en hy-

drolysant lentement du fer dans une solution à U,1 à 0,6 molaire ayant un pHt d'environ 1 à 2, pendant des périodes de temps allant jusqu'à trois mois. Avant l'utilisation la solution concentrée est diluée avec de l'eau distilée de manière à atteindre le degré désiré pour former la solution de pai plus élevé qui est effectivement utilisée. On pense que la durée de vie effective de la solution diluée est

également un autre paramètre critique. La durée de vie ef-

fective est plus courte que la durée de stockage de la solution concentrée et l'on pense qu'elle ne dépasse pas une semaine.

EXEM1PLL

Des particules d'hydroxyde ferrique d'un type assu-

rant le retard du dépôt de composés à base de fer dans un conduit, ont été préparées en deux étapes de la manière suivante: 1.- 20,2 grames de nitrate ferrique Fe (NO3)3. 91120 ont été dissous dans une quantité suffisante d'eau distilée, à la température ambiante, afin de produireun pli d'environ 1,5. La solution a été maintenue à la température ambiante

pendant 10 jours avant d'être utilisée pour former une solu-

tion de nitrate ferrique lentement hydrolysé. On pense que ceci à conduit à la formation d'une suspension/solution de

particules d'hydroxyde fer FeOOH (Fe2O3.H20). La spectros-

eopie par diffraction d'électrons de transmission du rési-

du laissé après évaporation de l'eau à partir d'un échantil-

ion a montré que des composés du type alpha-FeOOh (goethite) étaient présents dans le résidu. La dimension de particule caractéristique Pd de ces composés en goethite allait de 50 j' à 100 angstroms. Les cristaux de goethite peuvent exister également dans la solution ou bien ils peuvent se former uniquement pendant l'évaporation de l'eau. On pense que si la solution est réfrigérée, elle peut être stockée pendant

une longue période de temps (au moins deux mois).

2.- La seconde étape a lieu avant l'utilisation.

Avant d'effectuer le test, le pH de la solution conceentrée obtenue par l'étape 1 a été élevé à environ 3,5 à 4,0 en diluant la solution concentrée avec de l'eau distilée. On pense que la solution diluée à un tel pH est légèrement instable et qu'elle se détériore après un stockage durant 5 ou 6 jours. On pense que la dimension des particules de FeUOH augmente avec le temps et qu'après cinq à six jours la dimension des particules a augmenté jusqu'à une valeur qui

rend ces particules inefficaces pour le but visé par l'in-

vention. La solution diluée a été testée dans un appareil tel que décrit ci-dessus. L'efficacité de la solution diluée fralche (datant de moins d'une semaine) a été démontrée en inversant en cinquante heures au moins une moitié de la diminution du diamètre équivalent d'un empilage de piles à combustible qui est apparue pendant cent cinquante heures de

fonctionnement. Le diamètre équivalent a été ensuite main-

tenu constant pendant une période additionnelle de cent cinquante heures. On pense que cette suspension/solution est efficace-pour une utilisation dans de l'eau purifiée, ainsi qu'il a été dit précédement, ayant un pH supérieur à 5,5. De l'eau ayant un pH inférieur à 5,5 n'est pas considérée comme étant désirable pour des système de réfrigération pour de

telles installations à cause de l'accroissement de la corro-

sion de l'installation et de l'effet possible qu'elle a sur

le rendement de l'hydroxyde ferrique.

Un autre procédé pour préparer de l'hydroxyde fer-

rique peut être utilisé conjointement avec l'appareil repré-

senté sur les figures 4 et 5. Pendant le fonctionnement de

cette forme d'exécution de la chaleur est transférée à par-

tir du réfrigérant aqueux dans le conduit 128 à l'eau puri-

fiée se trouvant dans la troisième chambre 138, afin de produire de la vapeur. Cette vapeur s'écoule à travers le

conduit 144 en direction de la buse de pulvérisation 148.

L'eau purifiée s'écoule à travers le conduit 96''a en direc-

tion de la buse de pulvérisation, à partir du système de

traitement d'eau. L'eau purifiée a une conductivité infé-

rieure à un micromho ou un mierosiemen par centimètre (et dans la forme d'exécution représentée elle est inférieure 0,5 micromho ou microsiemen par centimètre), elle a un pH

qui est sensiblement neutre (5,5-8), elle contient une cer-

taine quantité de dioxyde de carbone dissous et elle a une

concentration en oxygène d'environ sept parties par million.

En outre l'eau contient des composés à base de fer typique-

ment en une quantité d'environ 80-100 parties par milliard.

Le fer dissous (d'une manière prédominante Fe++) est ègalem;nt precsat dans l'eau purifiée fournie à la deuxième

chambre à cause de la corrosion dans le système de récupé-

ration et d'alimentation du réfrigérant 18 et il est présent dans l'eau contenue dans le fond de la deuxième chambre 136

à cause de la corrosion des tiges de fer 156 et du revête-

ment contenant du fer 158.

La vapeur et l'eau purifiée sont mélangées d'une manière turbulente du fait de leur passage à travers la buse

de puivérisation 148 et elles sont pulvérisées dans la deu-

xième chambre 136, en direction de la surface de l'eau. La deuxième chambre fonctionne à la pression atmosphérique et l'eau dans la chambre est à une température qui favorise la formation d'hydroxyde ferrique du type Il. Dans la forme

d'exécution représentée l'eau est à une température d'envi-

ron 10Uo0C. On pense que la température de l'eau doit être comprise dans la gamme allant d'environ 82oC à environ

1210 C.

Tandis que le mélange est pulvérisé dans la deuxième chambre, des parties de l'oxygène et du dioxyde de carbone dissous sont libérées au-dessus de l'interface eau-vapeur 152. Cesgaz sont évacués à travers l'évent 154. Etant donné que la deuxième chambre est évacuée, le fond du réservoir a un faible niveau d'oxygène et un pH qui favorise le type de corosion du fer provoquant la formation d'ions ferreux. On

pense que ces ions migrent en direction de l'interface eau-

vapeur.

La libération de parties de dioxyde de carbone dis-

sous, à partir de l'eau pulvérisée dans la deuxième chambre, et l'évacuation du dioxyde de carbone à travers l'event 154

apporte un second avantage important. La libération du din-

xyde de carbone amène le pH de l'eau dans le nuage puivérisé et dans le réservoir, à la surface de l'eau, à augmenter

légèrement. L'accroissement du pH force le fer dissous pro-

venant de l'eau pénétrant avec le nuage pulvérisé et vrai-

semblablement force également le fer dissous provenant de l'eau à l'interface eau-vapeur à précipiter sous la forme d' hydroxyde ferrique du type II. On pense que cette action est favorisée par l'agitation du fer contenu dans l'eau, grâce à l'injecntion turbulente de la pulvérisation de vapeur et d'eau. La teneur en oxygène de l'eau arrivant est également ncommandée par l'évacuation afin d'éviter qu'une trop grande quantité d'oxygène ne soit présente. Si une quantité trop grande d'oxygène est presente, la vitesse d'oxydation et la précipitation subséquente sont trop rapides et ceci a pour conséquence indésirable la formation de f-e2U3 au lieu de la formation d'hydroxyde ferrique du type II qui constitue le

résultat recherché.

Après la formation de l'eau contenant l'hydroxyde ferrique du type I (FeOUIi ou Fe203. t12U d'un type retardant lu le dépôt), l'eau est refroidie à une température d'environ

6UOC dans une atmosphère à faible teneur en oxygène (infé-

rieure à 60 parties par milliard) et elle est ensuite prête à être utilisée en tant qu'eau d'alimentation dans

l'installation productrice d'energie électrique.

L'eau contenant de l'hydroxyae ferrique du type II,

qui n'est pas utilisée pendant la durée de vie de la solu-

tion préparée, retourne, par l'intermédiaire d'un conduit de reeirculation 98, au réservoir du dégazeur. L'eau est pompée

à travers le lit du système de traitement d'eau afin d'éli-

2U miner l'hydroxyde ferrique veilli et inactif ainsi que d'au-

tre composés à partir de l'eau et de fournir de l'eau puri-

fiée additionnelle à l'appareil représenté sur la figure 5.

L'additif constitué par l'hydroxyde ferrique du type Il est fourni à la boucle du réfrigérant à travers la pompe d'eau d'alimentation, ainsi qu'il est nécessaire, afin de remplacer une partie de l'eau éliminée à partir du système

de refrigération et de l'eau utilisée pour produire la va-

peur pour le dispositif de traitement du combustible 44. Le

réfrigérant aqueux qui est enlevé par la commande de souti-

3U rage, s'écoule en direction du générateur d'hydroxyde fer-

rique pour la chaleur et ensuite vers le condenseur ou

l'eau est récupérée et envoyée au dégazeur.

Le procédé pour déterminé l'état de fralcheur et la dimension de particule caractéristique associés au retard du dépôt comporte les étapes suivantes: 1.- Un régle un appareil qui simule avec précision le s)stmrne ayant jirob!&me en ce qui renfone le d4[pt Me

composés à base de fer.

2.- Un remplit le système de réfrigération avec de

l'eau purifiée.

3.- Un établit le diamètre équivalent initial du système. 4.- Un fait fonctionner le système ue réfrigération jusqu'à ce qu'une diminution de dix pourcent du diamètre

effectif apparaisse et jusqu'à ce que la vitesse de diminu-

tion soit établie en mesurant la diminution en fonction du temps. 5.- On ajoute une quantité d'hydroxyde ferrique à l'eau s'écoulant à travers l'orifice, le résidu d'hydroxyde

ferrique ayant des particules ayant une dimension de parti-

cule caractéristique Pd connue.

6.- On détermine si le dépôt de composés à base de fer a été empêché en surveillant la chute de pression et le débit afin de déterminer si le diamètre équivalent diminue à la même vitesse (dépôt non empêché), s'il diminue à une vitesse très réduite (blocage du dépôt), s'il demeure à la même valeur (blocage total de tout dépôt), ou s'il augmente ( inversion du processus de dépôt). Ce procédé est répété

avec des particules d'hydroxyde ferrique en quantités varia-

bles et ayant des degrés de fraîcheur variables, ces parti-

cules ayant une dimension de particule caractéristique qui est de plus en plus petite jusqu'à ce que l'effet désiré

soit finalement observé.

Apres avoir établi l'efficacité des particules d'hy-

droxyde ferrique, ces particules sont ajoutées au réfrigé-

rant aqueux, ce qui augmente ainsi la durée de vie du sys-

tème de réfrigération et accroit l'intervalle de temps entre les arrêts et les révisions coûteux des systèmes de réfrigération.

RLVLNDICAT1ONS

1.- Installation productriee d'énergie éleetrique à pile à combustible comportant un circuit d'ecoulement pour une solution aqueuse, un conduit pour la solution aqueuse à travers lequel s'étend le circuit d'écoulement et un eompo- sant en communication d'échange de chaleur avec une partie du circuit o'éncoulermen-t pour la solution auqueuse afin de transférer de la chaleur à cette solution aqueuse, cette solution aqueuse comportant de l'eau et des composés à base de fer qui se déposent à l'intérieur du conduit, l'eau étant capable de réagir avec son environnement afin de former des composés à base de fer, caractérisée en ce qu'elle eomprend une solution aqueuse constituée essentiellement d'eau ayant

un pH qui est d'au moins à (5,5,) une conductivité éleetri-

que qui est inférieure ou égale à un mieromho par centimètre et une teneur en matières solides inférieure à une partie par million, cette matière solide comportant une quantité de composés à base de fer autres que l'hydroxyde ferrique et en ce que l'eau contient en outre un hydroxyde ferrique étant d'un type qui retarde le dépôt de composés à base de fer à l'intérieur du conduit et un conduit d'alimentation (9b'a, 96"a, 146,128) communiquant avec un composant de l'installation productrice d'énergie électrique à pile à

combustible, pour recevoir de l'eau à partir de ce nompo-

sant, et des moyens (12) pour introduire, oans la solution aqueuse, de l'hydroxyde ferrique additionnel d'un type qui retarde le dépôt des composés à base oe fer à l'intérieur du conduit, ces moyens comportant des moyens pour former l'hydroxyde ferrique additionnel par la corrosion contrôlée

du fer ou d'un composé à base de fer, ees moyens étant dis-

posés dans l'installation et recevant de l'eau à partir du

ou d'un conduit d'alimentation (96'a,9o"a,146,128) communi-

quant avec un composant de l'installation productrice

d'énergie électrique à pile à combustible et étant en nommu-

nication avec une partie du conduit pour la solution aqueu-

se. 2.- Installation productrice d'énergie électrique à pile à combustible suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le conduit d'alimentation est un premier conduit

(96"a,146) et l'installation productrice d'énergie électri-

que (10) comporte en outre un deuxième conduit (146,128) pour faire s'écouler au moins une partie de la solution aqueuse en direction des moyens (124) assurant la formation

de l'hydroxyde ferrique additionnel. 3.- Installation productrice d'énergie électrique à pile à combustible

suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le conduit d'alimentation est un premier conduit

(96"a,146) et l'installation productrice d'énergie electri-

que (10) comporte en outre un deuxième conduit (146,128) pour faire s'écouler au moins une partie de la solution aqueuse en direction des moyens (124) assurant la formation de l'hydroxyde ferrique additionnel, afin de fournir de

l'eau pour corroder le fer ou le composé à base de fer.

4.- Installation productrice d'énergie électrique à pile à combustible suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le conduit d'alimentation est un premier conduit

(96"a,146) et l'installation productrice d'énergie électri-

* que (10) comporte en outre un deuxième conduit (146,128) pour faire s'écouler au moins une partie de la solution aqueuse en direction des moyens (124) assurant la formation de l'hydroxyde ferrique additionnel, afin de fournir de

la chaleur pour produire de la vapeur.

5.- Installation productrice d'énergie électrique à pile à combustible suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le conduit d'alimentation est un premier conduit

(96"a,146) et l'installation productrice d'énergie électri-

que (10) comporte en outre un deuxième conduit (146,128) pour faire s'écouler au moins une partie de la solution aqueuse en direction des moyens (124) assurant la formation de l'hydroxyde ferrique additionnel, afin de fournir de la vapeur aux moyens assurant la formation de l'hydroxyde

ferrique additionnelle.

b.- lnstalladtion proouctrice u'éiergie electrlque à pile à. rolgbubtible. suivant...ia revenuication.1 caracterisée eli ce que le circuit u'ecoulement (2L) pour une solution

aqueuse s'éternd à travers l'enpilage de piles à cimbusti-

hle (lk), i 'installation (lu) rcmpjorte en outre un crnnuen-

seur (76) pour noncenser l'eau provenant du circuit d'ecou-

leient (21j) pour la solution aqueuse, et le conuuit u'ali-

rentation (96'a.,. 9"a) pour recevoir l'eau provenant ou

coimposanrit de l'installation romri.unique aver le nu un cron-

denseur (76) pour rercevoir (condense) la vapeur d'eau con-

cencbee qui était contenue dans le circuit u'écnulement (2bj pour la solution aqueuse qui.s'itend....travers l'empilage de

piles à combustible (12).

7.- Installation productrice u 'energie electrique à

pile à nombustible. suivant l'une quelconque des revenuica-

tions Z,,4 ou 5 caractérisee en ce qu'elle comprend un

empilage de piles à combustible (12) qui produit e. la cha-

leur uans. les conditions oe fonctionnenent, les woyens

(122) assurant la forlw;ation d'hyoroxyde ferrique addition-

2h nel utilisent de la vapeur pour favoriser la corrosion con-

trôlée du fer ou d'un nomposé à base de fer, et l'instal-

lation (lJ.) cn)îporte en outre ue.s raoyens (128) pour trans-

férer de la nchaleur à partir a.e 1' empilage de piles à combustible (12) aux.- rmoyerns (124). assurant. la form;ation d'hydroxyde ferrique (dans l'eau). de telle façon.que l'eau soit chauffce à une temperature a'environ iủ C, afin ae produire de la vapeur pour favoriser la corrosion contrôlée

du fer ou d'un composú' à base de fer.

-.- Installation producrtrice a'6nergie électrique à 31. pile à comiustible suivant la revendication3caractérisée

en ce que. les rmonyens pour introduire de l'hydroxyde ferri-

que uais l'eau rc)lmportent ues moyens pour établir un ni-

veau u'oxygène dissous dans l'eau tel que l'eau contienne oe l'ojxygène il raisn ue 2U a LUU parties par milliard et ils cornmportent un rmoyen pour déminéraliser l'eau de telle façon que l'eau sait neutre et qu'elle ait un niveau a.'alcalinité 2_

inférieur à b,Zppm en ne qui concerne le carbonate de.al-

iunm et une teneur en matière solide qui soit inférieure à

une partie par million.