FR2809103A1 - Piece preformee comprenant au moins un agent reactif disperse dans un substrat en carbonne, notamment pour chargement de reacteur de stockage chimique d'energie thermique - Google Patents

Abstract

Le substrat de la pièce préformée (10) est constitué par une texture bidimensionnelle en fibres de carbone comprenant des couches essentiellement bidimensionnelles en fibres de carbone qui sont superposées et liées entre elles par des fibres s'étendant transversalement par rapport aux couches. La pièce préformée peut être constituée d'une première partie (12), avec le substrat au sein duquel l'agent réactif est dispersé, et d'une deuxième partie (14) en fibres de carbone exempte d'agent réactif et située le long d'un bord de la première partie.La pièce préformée est utilisable comme élément de chargement de réacteur dans une installation de réfrigération, l'agent réactif étant un sel tel que NiO2 et/ ou MnO2 réagissant chimiquement de façon réversible avec un gaz tel que l'ammoniac.

Description

Domaine de l'invention L'invention concerne une pièce préformée comprenant un substrat poreux en carbone au sein duquel est dispersé au moins un agent réactif susceptible de réagir chimiquement de façon réversible avec un gaz.

Une telle pièce est notamment utilisable comme élément de chargement de réacteur de stockage chimique d'énergie thermique. L'agent réactif peut être un sel, notamment un chlorure métallique, capable de réagir vis-à-vis d'un gaz. Une application est la réalisation de systèmes échangeurs de chaleur par voie thermochimique, en particulier pour des installations de réfrigération, le gaz étant alors typiquement du gaz ammoniac.

<U>Arrière-plan de l'invention</U> L'utilisation d'une réaction chimique réversible entre un agent réactif et un gaz, dans des systèmes échangeurs de chaleur par voie thermochimique est bien connue. On pourra par exemple se référer aux articles de Ph. Touzain et autres : "Reaction of Metal Chloride Graphite Intercalation Compounds with Ammonia" et "Thermochemical Heat Transformation : Study of the AmmonialMagnesium Chloride-GIC Pair in a Laboratory Pilot", parus dans Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1994, vol. 295, pages 231-236 et 243-248.

De tels systèmes échangeurs de chaleur ont été utilisés dans des dispositifs de réfrigération ayant une capacité de fonctionnement autonome, par exemple pour des conteneurs. En cycle de réfrigération, le gaz, typiquement du gaz ammoniac, stocké à l'état liquide dans un réservoir sous pression, est amené à travers un détendeur dans un évaporateur situé dans une enceinte à refroidir. Le gaz ammoniac provenant de l'évaporateur est admis dans un réacteur contenant un agent réactif, typiquement un chlorure métallique, avec lequel il se combine chimiquement, la réaction étant exothermique. En cycle de régénération, une réaction chimique inverse est réalisée en apportant de la chaleur dans le réacteur. Le gaz ammoniac alors libéré est amené, via un condenseur, au réservoir sous pression, où il est stocké. Des dispositifs de réfrigération de ce type sont par exemple décrits dans les documents WO 92l13244 et FR 2 703 763.

L'efficacité pratique et le rendement de ces dispositifs de réfrigération dépendent largement de la capacité du réacteur à absorber et à restituer le gaz ammoniac lors des cycles successifs de réfrigération et de régénération.

II a été proposé par le document WO 91l15 292 de charger le réacteur avec un composite actif dans lequel l'agent réactif est dispersé au sein d'un substrat poreux en carbone apte à favoriser l'accessibilité du gaz à l'agent réactif et à présenter les caractéristiques favorables de conductivité thermique. Le substrat poreux en carbone est en l'espèce formé de graphite expansé recomprimé.

<U>Objets et résumé de l'invention</U> L'invention a pour but de fournir une pièce préformée du type comprenant un agent réactif dispersé au sein d'un substrat poreux en carbone, et offrant une accessibilité accrue d'un gaz aux particules d'agent réactif dispersées dans la porosité du substrat, pour optimiser l'utilisation de l'agent réactif.

L'invention a aussi pour but de fournir une pièce préformée ayant une tenue mécanique lui permettant de supporter sans dommages et sans perte d'efficacité des cycles successifs d'absorption et de libération d'un gaz, avec les variations de volume qui en résultent.

La présente invention a encore pour but de fournir une pièce préformée qui présente des caractéristiques de conductivité thermique permettant, en particulier, une bonne évacuation de la chaleur produite par réaction avec l'agent réactif.

Conformément à un aspect de l'invention, ces buts sont atteints du fait que le substrat, au sein duquel est dispersé l'agent réactif, est constitué par une texture tridimensionnelle en fibres de carbone comprenant des couches essentiellement bidimensionnelles en fibres de carbone qui sont superposées et liées entre elles par des fibres s'étendant transversalement par rapport aux couches. L'utilisation d'une telle texture tridimensionnelle en fibres de carbone permet d'obtenir une porosité du substrat relativement homogène et facilement accessible qui favorise une dispersion sensiblement uniforme de l'agent réactif, une accessibilité des gaz dans tout le volume du substrat et une bonne conduction de la chaleur. En outre, par ses propriétés mécaniques, une telle texture n'est pas endommagée par des cycles successifs d'absorption et de libération de gaz.

Dans un mode de réalisation de la pièce, les couches de la texture tridimensionnelle sont formées de strates individuelles superposées, notamment de strates superposées à plat, qui sont liées entre elles par des fibres s'étendant transversalement.

Pour favoriser la conduction de la chaleur, en particulier vers la périphérie du substrat, les strates comprennent avantageusement des filaments continus qui s'étendent dans différentes directions. En particulier, les strates peuvent comprendre plusieurs nappes unidirectionnelles qui comportent chacune des filaments continus s'étendant parallèlement à une même direction. Les nappes sont superposées avec des directions différentes, par exemple en utilisant trois nappes qui forment entre elles des angles sensiblement égaux à 60 , et elles sont liées entre elles. La chaleur engendrée au sein du substrat par réaction entre un gaz et l'agent réactif peut alors être transmise de façon quasi isotrope vers la périphérie du substrat.

Dans un autre mode de réalisation de la pièce, les couches de la texture tridimensionnelle sont formées par enroulement d'une bande en spires superposées autour d'un axe, les spires étant liées entre elles par des fibres s'étendant transversalement, par exemple radialement, la pièce obtenue est alors une pièce cylindrique à section circulaire ou non.

Selon un autre aspect de l'invention, la pièce préformée comporte une première partie comprenant l'agent réactif dispersé au sein du substrat constitué par la texture tridimensionnelle en fibres de carbone, et une deuxième partie en fibres de carbone dépourvue d'agent réactif, la deuxième partie étant adjacente à la première, le long d'un bord de la pièce.

La présence, le long d'un bord extérieur, d'une partie en fibres de carbone dépourvue d'agent réactif permet de disposer, entre le substrat et une paroi contre laquelle la pièce est disposée, d'une interface compressible apte â assurer une bonne conduction de la chaleur.

Avantageusement, la deuxième partie, formant cette interface, est formée par la même texture en fibres de carbone que le substrat de la première partie.

De préférence, la pièce préformée a une première partie centrale formée par le substrat dans lequel l'agent réactif est dispersé, et une deuxième partie périphérique dépourvue d'agent réactif. La pièce préformée est avantageusement de forme annulaire.

L'agent réactif est un sel, tel qu'un chlorure métallique, plus particulièrement un chlorure de nickel, un chlorure de manganèse ou un mélange des deux.

Des passages peuvent être formés à travers le substrat pour favoriser la diffusion de gaz en son sein.

Selon un autre de ses aspects, l'invention a aussi pour but de fournir un procédé de fabrication d'une pièce préformée telle que définie plus haut.

Ce but est atteint par un procédé qui, selon un de ses aspects, comprend les étapes consistant à - réaliser une texture tridimensionnelle en fibres de carbone au moins par superposition de couches essentiellement bidimensionnelles en fibres de carbone et liaison des couches entre elles par des fibres s'étendant transversalement par rapport aux couches, - imprégner un substrat réalisé dans ladite texture tridimensionnelle en fibres de carbone par une composition liquide contenant l'agent réactif, et - sécher le substrat imprégné.

De préférence, avant imprégnation, on traite le substrat thermiquement à une température élevée, suffisante pour stabiliser la texture chimiquement et dimensionnellement, et augmenter la conductivité thermique.

Les couches de la texture tridimensionnelle peuvent être formées de strates individuelles superposées, notamment de strates superposées à plat.

Avantageusement, on utilise des strates qui comprennent des filaments continus s'étendant dans différentes directions, notamment des nappes unidirectionnelles superposées dans des directions différentes. Les nappes unidirectionnelles sont liées entre elles par exemple par aiguilletage.

Outre des filaments continus, les strates peuvent comporter des fibres discontinues.

Les couches de la texture tridimensionnelle peuvent en variante être formées par enroulement d'au moins une bande en spires superposées, pour former une pièce cylindrique.

Avantageusement, la liaison entre elles des couches constituant le substrat est réalisée par aiguilletage. Celui-ci est de préférence réalisé de manière que le taux de fibres transférées transversalement aux couches soit contrôlé, en particulier, soit sensiblement uniforme dans tout le substrat.

Selon un autre aspect du procédé, on adjoint au substrat imprégné et séché une partie de bord en fibres de carbone dépourvue d'agent réactif.

Avantageusement, on forme un bloc constitué par une texture tridimensionnelle en fibres de carbone, on découpe le bloc pour obtenir ledit substrat et ladite partie de bord séparés l'un de l'autre, et on rassemble la partie de bord au substrat imprégné et séché. De préférence, on forme un bloc cylindrique et l'on obtient ledit substrat et ladite partie de bord par découpe d'une couronne à la périphérie du bloc.

Selon encore un autre de ses aspects, l'invention vise aussi un chargement de réacteur de stockage chimique d'énergie thermique utilisant au moins une pièce préformée telle que définie plus haut.

Avantageusement, le chargement comprend une pluralité de pièces préformées assemblées, celles-ci étant de préférence sous forme de pièces annulaires coaxiales superposées.

<U>Brève description des dessins</U> L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un mode de réalisation d'une pièce préformée selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe suivant le plan II-II de la figure 1 ; - la figure 3, en liaison avec les figures 4A à 4D, montre des étapes successives d'un procédé de fabrication de la pièce préformée des figures 1 et 2 ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un chargement de réacteur formé de pièces telles que celles des figures 1 et 2;et - la figure 6 est une vue schématique en perspective montrant un autre mode de réalisation d'une pièce préformée conforme à l'invention.

<U>Description détaillée de modes de réalisation de l'invention</U> La description qui suit est relative à une pièce préformée dans laquelle un chlorure métallique ou un mélange de chlorures métalliques est dispersé pour réagir chimiquement de façon réversible avec un gaz frigorifique tel que le gaz ammoniac.

D'une façon plus générale, l'invention n'est pas limitée à cette application, mais englobe toutes celles pouvant impliquer une réaction chimique réversible entre un gaz et un agent réactif dispersé dans un substrat.

La figure 1 montre une pièce préformée 10 de forme cylindrique, plus particulièrement annulaire, comprenant une partie centrale 12 et une partie périphérique 14 adjacente à la partie centrale et s'étendant le long du bord périphérique extérieur 10a de la pièce 10.

La partie centrale 12 est formée par un substrat en une texture tridimensionnelle en fibres de carbone dans lequel au moins un chlorure métallique est dispersé.

La texture tridimensionnelle en fibres de carbone peut être formée au moins en partie de strates individuelles essentiellement bidimensionnelles superposées à plat et liées entre elles par des fibres s'étendant transversalement par rapport entre elles.

Des exemples de strates essentiellement bidimensionnelles utilisables dans le cadre de la présente invention sont : des tissus ; des nappes multidirectionnelles formées de plusieurs nappes unidirectionnelles superposées avec des directions différentes et liées entre elles par exemple par couture ou par aiguilletage léger ; des complexes formés de strates, telles que des tissus ou des nappes multidirectionnelles, préaiguilletées avec un voile de fibres.

La texture tridimensionnelle est obtenue à partir de fibres, fils ou câbles en carbone ou en précurseur de carbone. Dans ce dernier cas, le précurseur, par exemple une cellulose, un polyacrylonitrile (PAN) préoxydé, un brai, un composé phénolique, ou autre, peut être transformé par traitement thermique (carbonisation) après réalisation de la texture.

Avantageusement, les strates constitutives de la texture tridimensionnelle comprennent des filaments continus qui s'étendent dans plusieurs directions.

Les strates peuvent aussi comprendre des fibres (ou filaments) discontinues sous forme, comme indiqué plus haut, de voiles de fibres préaiguilletés avec les strates, ou sous forme de fibres libres déposées sur les strates lors de la fabrication du substrat, ou en réalisant une partie des fils constitutifs des strates avec des fibres discontinues.

La liaison des strates bidimensionnelles entre elles peut être réalisée par implantation de fils ou fibres à travers les strates ou par aiguilletage. Avantageusement, afin d'obtenir une densité sensiblement homogène de fibres transférées transversalement par rapport aux strates (ou fibres "en Z"), l'aiguilletage est réalisé progressivement, après chaque ajout de strate, avec contrôle permanent de la profondeur de pénétration des aiguilles. La présence de fibres discontinues favorise le prélèvement de fibres pour être transférées en Z par les aiguilles.

Des procédés de liaison par aiguilletage de strates bidimensionnelles superposées et contrôle du transport de fibres en Z sont décrits par exemple dans les documents US 4 790 052 et US5792715.

Outre le passage central 16 de la partie 12 de la pièce 10, plusieurs passages 18 peuvent être formés à travers la partie 12, s'étendant en direction axiale entre les faces opposées 10b et 10ç de la pièce 10. Les passages 18 sont par exemple répartis sur une ou plusieurs circonférences autour de l'axe de la pièce.

Le chlorure métallique formant l'agent réactif dispersé au sein du substrat est de préférence du chlorure de nickel NiC12, du chlorure de manganèse MnCl2 ou un mélange de chlorures de nickel et de manganèse.

La partie périphérique 14 est en fibres de carbone, de préférence aussi en une texture tridimensionnelle en fibres de carbone. De préférence, le substrat de la partie centrale 12 et la partie périphérique 14 sont réalisés dans la même texture, et avantageusement issus d'un même bloc de départ, mais ce n'est pas obligatoire.

La partie périphérique 14 est, dans l'exemple illustré, simplement emmanchée sur la partie centrale 12, sans autre liaison entre elles qu'une liaison éventuelle par frottement. II pourrait toutefois être envisagé une liaison par exemple par collage ponctuel, si elle est compatible avec l'usage prévu de la pièce réalisée.

Des étapes de réalisation d'une pièce préformée telle que celle des figures 1 et 2 sont indiquées sur la figure 3 et illustrées par les figures 4A à 4D.

La première étape 20 consiste à réaliser un bloc 11 de texture tridimensionnelle (figure 4A) en fibres de carbone, comme indiqué plus haut, par exemple par superposition et aiguilletage progressif de strates bidimensionnelles en fibres de carbone, de forme circulaire, jusqu'à atteindre une épaisseur correspondant à celle désirée pour la pièce à fabriquer. Avantageusement, les strates sont formées de trois nappes unidirectionnelles superposées avec leurs directions formant des angles mutuels sensiblement égaux à 60 et liées entre elles par aiguilletage léger. On pourra utiliser des strates munies en outre d'un voile de fibres discontinues préaiguilleté sur les nappes, les nappes étant formées au moins en partie de filaments continus.

Le bloc 11 est ensuite traité thermiquement à haute température (étape 22) pendant une durée relativement brève, de une à quelques minutes. Le traitement thermique est réalisé sous vide ou sous atmosphère inerte, par exemple sous azote, à une température suffisante pour augmenter la conductivité thermique de la texture en fibres de carbone et stabiliser la texture à la fois dimension nellement et chimiquement, vis-à-vis de l'agent réactif introduit ultérieurement et du gaz avec lequel l'agent réactif est destiné à réagir. La température de traitement thermique peut varier selon la nature du précurseur du carbone des fibres. Par exemple, lorsque le précurseur est un polyacrylonitrile (PAN), le traitement thermique est réalisé à une température d'au moins 1800 C, pouvant aller jusqu'à 2500 C.

Le bloc obtenu est usiné (étape 24) pour - former le passage central 16, - former les passages supplémentaires 18, et - découper la partie périphérique 14 de sorte que l'on obtient séparément un substrat 12' de la partie centrale et la partie périphérique 14 (figure 4B).

L'usinage peut être réalisé au jet d'eau sous pression. On notera que le passage central 16 pourra être obtenu en empilant des strates non pas sous forme de disques pleins et en réalisant un usinage ultérieur, mais, directement, en empilant des strates de forme annulaire.

Le substrat 12' est ensuite imprégné (étape 26) par une composition liquide contenant l'agent réactif, en l'espèce NiCl2, MnCl2 ou un mélange des deux en solution dans un solvant par exemple formé d'un mélange eau-éthanol. L'imprégnation est réalisée par immersion du substrat 12' dans un bain contenant la composition liquide. Un séchage préalable du substrat 12' est préférable. La porosité de la texture tridimensionnelle autorise une imprégnation à coeur sous pression atmosphérique. L'imprégnation pourrait aussi être réalisée sous vide.

Après imprégnation, un séchage est effectué pour éliminer le solvant (étape 28) et on obtient la partie centrale 12 (figure 4C) de la pièce à fabriquer dans laquelle le chlorure est dispersé. Selon la quantité de chlorure à introduire, il pourra être procédé à plusieurs cycles consécutifs d'imprégnation et séchage.

La texture tridimensionnelle, en particulier lorsqu'elle est obtenue par aiguilletage de strates superposées avec contrôle au taux de fibres transférées en Z, présente une porosité répartie de façon sensiblement homogène et aisément accessible. La dispersion du chlorure métallique et son accessibilité par un gaz diffusant à travers la texture sont ainsi favorisées jusqu'au coeur de la partie centrale 12.

L'étape finale 30 consiste à réunir la partie centrale 12 avec la partie périphérique 14 préalablement découpée. Cette dernière est simplement emmanchée sur la partie 12.

La figure 5 illustre un chargement 32 formé de plusieurs pièces 10 identiques superposées logées dans un réacteur de stockage chimique d'énergie thermique. Seule la paroi latérale 34 du réacteur est représentée. Cette paroi est une paroi cylindrique dont le diamètre intérieur est égal ou très légèrement inférieur au diamètre extérieur des pièces 10, de sorte que celles-ci sont empilées sans jeu dans le réacteur.

Les passages alignés 18 forment des logements dans lesquels peuvent être introduits des tubes poreux (non représentés), par exemple en graphite, qui reçoivent le gaz, par exemple le gaz ammoniac, destiné à réagir chimiquement avec le chlorure métallique dispersé dans les parties centrales 12 et à travers lesquels ce gaz peut diffuser dans ces parties centrales. Le fait que plusieurs pièces préformées sont empilées favorise aussi la diffusion du gaz aux interfaces entre les pièces. De la sorte, le gaz peut accéder à une très grande majorité des sites actifs où du chlorure métallique est présent.

Les passages centraux alignés 16 forment un logement pour un élément chauffant (non représenté) permettant d'apporter les calories nécessaires à la libération du gaz piégé chimiquement par le chlorure métallique.

La réaction d'absorption du gaz par le chlorure métallique est exothermique et peut entraîner une augmentation de volume. La chaleur produite doit être évacuée efficacement. L'utilisation, pour le substrat de la partie 12, d'une structure formée de strates bidimensionnelles en fibres de carbone facilite l'évacuation de la chaleur vers la périphérie de la partie 12. La conduction de la chaleur est de plus favorisée par l'utilisation de filaments continus. Cette conduction est encore favorisée par l'utilisation de strates avec des filaments s'étendant dans plusieurs directions, en particulier des strates formées par empilement de nappes unidirectionnelles formant entre elles des angles égaux, telles que trois nappes à 60 , la conductivité thermique étant alors sensiblement la même dans toutes les directions.

La partie périphérique 14 en fibres de carbone dépourvue de chlorure métallique n'est pas concernée directement par la réaction chimique et joue un rôle de pont thermique pour assurer un transfert efficace de la chaleur vers la paroi du réacteur. En outre, la partie périphérique 14 présente une capacité de déformation élastique qui lui permet d'absorber des variations dimensionnelles, en direction radiale, sans perturber le fonctionnement du réacteur. La largeur du bord périphérique est choisie pour autoriser ces variations dimensionnelles tout en conservant un volume utile (c'est-à-dire le volume contenant le chlorure métallique aussi grand que possible). La largeur du bord pourra être comprise entre 5 % et 30 % du rayon de la pièce préformée.

Bien que l'on ait envisagé ci-avant la réalisation d'une pièce préformée avec une partie périphérique 14 exempte d'agent réactif, on notera que la présence de cette partie périphérique n'est pas nécessaire, la pièce préformée pouvant être constituée par la seule partie centrale 12.

En outre, bien que l'on ait envisagé ci-avant la réalisation du substrat par superposition et liaison entre elles de strates individuelles superposées, il est possible, en variante, de réaliser le substrat par enroulement d'une bande en spires superposées qui sont liées entre elles. De la même manière que pour les strates, on peut utiliser pour la bande une texture fibreuse essentiellement bidimensionnelle telle que tissu, nappe multidirectionnelle, ou complexe formé de tissu ou nappe multidirectionnelle préaiguilleté avec un voile de fibres. La bande pourra être formée au moins en partie de filaments continus.

La liaison des spires entre elles peut être réalisée par aiguilletage au fur et à mesure de l'enroulement. Un procédé de liaison par aiguilletage de spires d'une bande fibreuse enroulée avec contrôle du transport des fibres transversalement par rapport aux spires, par exemple radialement, est décrit dans le document US 4 790 052 déjà cité.

On peut ainsi obtenir directement une pièce cylindrique annulaire à section circulaire, ou non, par enroulement sur un mandrin de forme appropriée.

<U>Exemple</U> Une pièce préformée telle qu'illustrée par les figures 1 et 2 a été réalisée en mettant en oeuvre le procédé de la figure 3.

Des disques de diamètre environ égal à 150 mm sont découpés dans une ou plusieurs nappes bidimensionnelles multidirectionnelles en fibres de polyacrylonitrile préoxydé (précurseur de carbone). Chaque nappe est formée par superposition, avec des directions orthogonales, et aiguilletage léger de trois nappes unidirectionnelles formant entre elles des angles de 60 . Les disques sont superposés tout en étant aiguilletés au fur et à mesure qu'ils sont superposés, comme décrit dans les documents US 4 790 052 ou US 5 792 715 déjà cités. On forme ainsi un bloc cylindrique de texture tridimensionnelle, la superposition des disques et leur aiguilletage étant poursuivis jusqu'à obtenir l'épaisseur désirée.

Le bloc est carbonisé sous azote en élevant la température jusqu'à environ 1600 C, pour transformer le précurseur en carbone. Un traitement thermique final est ensuite réalisé à une température d'environ 2200 C sous vide.

Le bloc obtenu a une porosité volumique de 80 % environ, relativement homogène et uniformément répartie en son sein.

Un usinage au jet d'eau sous pression est réalisé pour - former le passage axial central 16, - former une pluralité, de passages 18 d'axes parallèles à celui du bloc, et - découper une partie de bord périphérique annulaire 14 de largeur égale à environ 10 mm, qui est séparée de la portion centrale restante de diamètre environ égal à 130 mm.

Cette portion centrale est séchée à environ 100 C pendant 1 h, puis est imprégnée par immersion sous pression atmosphérique dans un bain formé de chlorure de nickel concentré à 350 gll dans un solvant constitué d'un mélange eau : éthanol dans un rapport volumique 15:1.

Après imprégnation, un séchage est réalisé en étuve à environ 120 C pendant plusieurs heures. Le solvant étant éliminé, on obtient la partie centrale 12 de la pièce à réaliser. Cette partie centrale contient un taux massique de chlorure de nickel de 40 % et présente une porosité volumique résiduelle de 58 %. La masse de chlorure de nickel dispersée dans le substrat en fibres de carbone pourrait être augmentée en procédant à un ou plusieurs cycles d'imprégnation/séchage successifs. Toutefois, la porosité résiduelle est alors réduite et l'efficacité mesurée par la quantité d'agent réactif accessible au gaz après plusieurs cycles de réaction d'absorption et libération peut être affectée si la masse de chlorure de nickel introduite dépasse un certain seuil.

La pièce préformée désirée est ensuite obtenue en replaçant la partie de bord périphérique 14 prédécoupée autour de la partie centrale 12. Plusieurs pièces préformées ainsi réalisées, avec une seule imprégnation, sont empilées dans un réacteur d'une installation semblable à celle décrite dans le document FR 2 703 763 précité, la paroi cylindrique du réacteur ayant un diamètre interne tel que les pièces sont introduites sans jeu, de préférence même avec une légère compression qui s'exerce essentiellement sur la partie de bord 14 dépourvue de chlorure de nickel.

Dans ce qui précède, il a été envisagé de réaliser des pièces préformées de forme générale cylindrique, la partie dépourvue d'agent réactif s'étendant tout le long du bord périphérique extérieur.

Selon les besoins, des pièces de forme générale non cylindrique, par exemple de forme prismatique, pourront bien entendu être réalisées.

Par ailleurs, une pièce ayant la forme générale désirée peut être réalisée par assemblage de plusieurs pièces élémentaires.

Ainsi, la figure 6 montre une pièce élémentaire 50 en forme de secteur annulaire ayant une première partie 52 formée par un substrat en une texture tridimensionnelle en fibres de carbone imprégnée d'agent réactif et une deuxième partie 54 en une texture tridimensionnelle en fibres de carbone dépourvue d'agent réactif s'étendant le long du bord 50a en forme d'arc de la pièce 50. La pièce 50 peut présenter un ou plusieurs passages 58 qui s'étendent entre deux faces opposées 50b et 50c.

La pièce peut être réalisée par un procédé analogue à celui décrit plus haut en référence à la figure 3. Une pièce annulaire complète est obtenue par juxtaposition de plusieurs pièces élémentaires annulaires 50.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1. Pièce préformée comprenant un substrat poreux en carbone au sein duquel est dispersé au moins un agent réactif susceptible de réagir chimiquement de façon réversible avec un gaz, caractérisée en ce que le substrat est constitué par une texture bidimensionnelle en fibres de carbone comprenant des couches essentiellement bidimensionnelles en fibres de carbone qui sont superposées et liées entre elles par des fibres s'étendant transversalement par rapport aux couches.

2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que les couches sont formées de strates individuelles superposées.

3. Pièce selon la revendication 2, caractérisée en ce que les strates comprennent des filaments continus qui s'étendent dans différentes directions.

4. Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce que les strates comprennent plusieurs nappes unidirectionnelles qui comportent chacune des filaments continus s'étendant parallèlement à une même direction, les nappes étant superposées avec des directions différentes et liées entre elles.

5. Pièce selon la revendication 4, caractérisée en ce que les strates comprennent trois nappes unidirectionnelles formant entre elles des angles sensiblement égaux à 60 .

6. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce les couches sont formées par enroulement d'une bande en spires superposées.

7. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une première partie comprenant l'agent réactif dispersé au sein du substrat constitué par la texture tridimensionnelle en fibres de carbone, et une deuxième partie en fibres de carbone dépourvue d'agent réactif, la deuxième partie étant adjacente à la première, le long d'un bord de la pièce.

8. Pièce selon la revendication 7, caractérisée en ce que la deuxième partie est formée par la même texture en fibres de carbone que le substrat de la première partie.

9. Pièce selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que la première partie est une partie centrale et la deuxième partie est une partie périphérique entourant la partie centrale.

10. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est de forme annulaire.

11. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle présente une pluralité de passages s'étendant à travers la première partie entre deux faces opposées de la pièce.

12. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'agent réactif est constitué par au moins un sel métallique.

13. Pièce selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'agent réactif est constitué par au moins un chlorure métallique.

14. Pièce selon la revendication 13, caractérisée en ce que le chlorure métallique est choisi parmi le chlorure de nickel, le chlorure de manganèse et un mélange des deux.

15. Procédé de fabrication d'une pièce préformée selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes qui consistent à - réaliser une texture tridimensionnelle en fibres de carbone au moins par superposition de couches essentiellement bidimensionnelles en fibres de carbone et liaison des couches entre elles par des fibres s'étendant transversalement par rapport aux couches, - imprégner un substrat réalisé dans ladite texture tridimensionnelle en fibres de carbone par une composition liquide contenant l'agent réactif, et - sécher le substrat imprégné.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on superpose des couches constituées de strates individuelles essentiellement bidimensionnelles.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'on utilise des strates qui comprennent des filaments continus s'étendant dans différentes directions.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les strates sont formées par superposition de plusieurs nappes unidirectionnelles comportant chacune des filaments continus s'étendant parallèlement à une même direction et liaison des nappes entre elles, les nappes étant superposées avec des directions différentes.

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que les strates sont formées par superposition d'au moins trois nappes unidirectionnelles formant entre elles des angles sensiblement égaux à 60 .

20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 et 19, caractérisé en ce que les nappes unidirectionnelles sont liées entre elles par aiguilletage.

21. Procédé selon revendication 15, caractérisé en ce que la réalisation de la texture tridimensionnelle comprend l'enroulement d'une bande en spires superposées et la liaison entre elles des couches formées par les spires.

22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, caractérisé en ce que les couches comprennent des filaments discontinus.

23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 22, caractérisé en ce que les couches essentiellement bidimensionnelles sont liées entre elles par aiguilletage.

24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 23, caractérisé en ce que l'on adjoint au substrat imprégné et séché une partie de bord en fibres de carbone dépourvue d'agent réactif.

25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'on forme un bloc constitué par une texture tridimensionnelle en fibres de carbone, on découpe le bloc pour obtenir ledit substrat et ladite partie de bord séparés l'un de l'autre, et on rassemble la partie de bord au substrat imprégné et séché.

26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'on forme un bloc cylindrique et l'on obtient ledit substrat et ladite partie de bord par découpe d'une couronne à la périphérie du bloc.

27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 26, caractérisé en ce que l'on réalise un substrat de forme annulaire.

28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 27, caractérisé en ce que l'on forme une pluralité de passages à travers le substrat s'étendant entre deux faces opposées de celui-ci.

29. Chargement d'un réacteur de stockage chimique d'énergie thermique, caractérisé en ce qu'il est formé d'au moins une pièce préformée selon l'une quelconque des revendications 1 â 14.

30. Chargement selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il est formé de plusieurs pièces préformées assemblées.

31. Chargement selon la revendication 30, caractérisé en ce que les pièces préformées sont des pièces de forme annulaire coaxiales superposées.