OA20834A - Process for the cold production of dihydrogen from rock formations resulting in a residue giving bitumen and fertilizer - Google Patents

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OA20834A OA1202100267 OA20834A OA 20834 A OA20834 A OA 20834A OA 1202100267 OA1202100267 OA 1202100267 OA 20834 A OA20834 A OA 20834A
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Abeminanchi Esaïe AFOHOUNHA
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Abstract

La présente invention est un procédé de production de dihydrogène gazeux (H2) à froid, à partir de formations rocheuses qui sont des argiles et des kaolins riches en aluminosilicates. Le procédé conforme à l'invention consiste à libérer l'hydrogène piégé dans les interstices ou mailles des polymères inorganiques. Le procédé selon l'invention se réalise en plusieurs étapes dans un réacteur indilatable approprié, en présence de sodium, d'eau et de catalyseur, sans chauffage préalable pour atteindre progressivement une température élevée. Les formations rocheuses sont d'abord broyées puis introduites dans un réacteur en présence de sodium, d'eau et de catalyseur. La réaction se déclenche et dégage du dihydrogène gazeux (H2) qui sert de combustible. Après la formation du dihydrogène, on recueille un résidu solide et un résidu liquide qui servent à produire du bitume très adapté au climat tropical ou du fertilisant très efficace ou à rendre le béton totalement imperméable à l'eauThe present invention is a process for producing gaseous dihydrogen (H2) in the cold, from rock formations which are clays and kaolins rich in aluminosilicates. The process according to the invention consists in releasing the hydrogen trapped in the interstices or meshes of the inorganic polymers. The process according to the invention is carried out in several stages in a suitable non-expandable reactor, in the presence of sodium, water and catalyst, without prior heating to gradually reach a high temperature. The rock formations are first crushed and then introduced into a reactor in the presence of sodium, water and catalyst. The reaction starts and releases gaseous dihydrogen (H2) which serves as fuel. After the formation of dihydrogen, a solid residue and a liquid residue are collected which are used to produce bitumen very suitable for tropical climates or very effective fertilizer or to make concrete completely waterproof.

Description

Mandataire :Representative :

O Titre : Procédé de production à froid de dihydrogène à partir de formations rocheuses aboutissant à un résidu donnant du bitume et de l'engrais.O Title: Process for the cold production of dihydrogen from rock formations resulting in a residue giving bitumen and fertilizer.

Abrégé :Abbreviated:

La présente invention est un procédé de production de dihydrogène gazeux (H2) à froid, à partir de formations rocheuses qui sont des argiles et des kaolins riches en aluminosilicates. Le procédé conforme à l'invention consiste à libérer l'hydrogène piégé dans les interstices ou mailles des polymères inorganiques.The present invention is a process for the production of dihydrogen gas (H2) in the cold, from rock formations which are clays and kaolins rich in aluminosilicates. The process in accordance with the invention consists in releasing the hydrogen trapped in the interstices or meshes of the inorganic polymers.

Le procédé selon l'invention se réalise en plusieurs étapes dans un réacteur indilatable approprié, en présence de sodium, d'eau et de catalyseur, sans chauffage préalable pour atteindre progressivement une température élevée.The process according to the invention is carried out in several stages in a suitable indilatable reactor, in the presence of sodium, water and catalyst, without prior heating in order to gradually reach a high temperature.

Les formations rocheuses sont d'abord broyées puis introduites dans un réacteur en présence de sodium, d'eau et de catalyseur. La réaction se déclenche et dégage du dihydrogène gazeux (H2) qui sert de combustible.The rock formations are first crushed and then introduced into a reactor in the presence of sodium, water and catalyst. The reaction starts and releases dihydrogen gas (H2) which serves as fuel.

Planche UniqueSingle Board

Après la formation du dihydrogène, on recueille un résidu solide et un résidu liquide qui servent à produire du bitume très adapté au climat tropical ou du fertilisant très efficace ou à rendre le béton totalement imperméable à l'eau.After the formation of dihydrogen, a solid residue and a liquid residue are collected which are used to produce bitumen very suitable for tropical climates or very effective fertilizers or to make concrete totally impermeable to water.

O.A.P.I. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroun) - Tel. (237) 222 20 57 00-Site web: http:/www.oapi.int- Email: oapi@oapi.intO.A.P.I. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroon) - Tel. (237) 222 20 57 00 - Website: http:/www.oapi.int - Email: oapi@oapi.int

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DESCRIPTION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION

Procédé de production à froid de dihydrogène à partir de formations rocheuses aboutissant à un résidu donnant du bitume et de l’engraisProcess for the cold production of dihydrogen from rock formations resulting in a residue giving bitumen and fertilizer

L'invention concerne un procédé de production industrielle de dihydrogène gazeux sans chauffage préalable et ayant pour matière première, l’argile et le kaolin qui sont des formations rocheuses très riches en aluminosilicates.The invention relates to a process for the industrial production of dihydrogen gas without prior heating and having as raw material, clay and kaolin which are rock formations very rich in aluminosilicates.

Le procédé selon l’invention donne après production du dihydrogène, un résidu hétérogène constitué de solide ou boue et de liquide pouvant être transformés en bitume pour le revêtement des voies et en engrais pour l’agriculture.The process according to the invention gives, after production of dihydrogen, a heterogeneous residue consisting of solid or sludge and liquid that can be transformed into bitumen for road surfacing and fertilizer for agriculture.

L'hydrogène est l'élément chimique de numéro atomique 1, de symbole H. L'hydrogène présent sur Terre est presque entièrement constitué de l'isotope 1H encore appelé protium; il comporte environ 0,01 % de deutérium (2H). Ces deux isotopes sont stables. Un troisième isotope, le tritium (3H) est instable et est produit dans les explosions nucléaires. L’hydrogène est présent dans l’univers, c’est même la molécule qui y est la plus commune. Dans l'atmosphère terrestre, il n’existe néanmoins qu’en très faible quantité (de l’ordre de 0,5 ppm). Sur Terre, on trouve essentiellement l’hydrogène sous forme combinée à l’oxygène dans l’eau (H2O), au carbone (CH4, C2H6, etc.) mais aussi directement sous forme gazeuse.Hydrogen is the chemical element with atomic number 1, symbol H. The hydrogen present on Earth is almost entirely made up of the 1 H isotope also called protium; it contains about 0.01% deuterium ( 2 H). Both of these isotopes are stable. A third isotope, tritium ( 3H ) is unstable and is produced in nuclear explosions. Hydrogen is present in the universe, it is even the molecule which is the most common there. In the Earth's atmosphere, however, it only exists in very small quantities (about 0.5 ppm). On Earth, hydrogen is mainly found in a form combined with oxygen in water (H2O), with carbon (CH4, C2H6, etc.) but also directly in gaseous form.

En effet, de plus en plus d’indices montrent que des émanations naturelles substantielles de dihydrogène existent : la molécule pourrait, de ce fait, acquérir le statut de source d'énergie primaire, à l’instar des énergies fossiles. Comparé à ces dernières, le dihydrogène (H2) offre les avantages, du point de vue environnemental, de n’émettre que de l'eau (H2O) lors de sa combustion, ainsi qu’une densité énergétique massique 2 à 3 fois supérieure à celle des hydrocarbures. Le dihydrogène naturel, comparé au dihydrogène de synthèse pourrait constituer une géo-ressource « propre » à valoriser dans le contexte de la transition énergétique et de recherche de carburants décarbonés.Indeed, more and more clues show that substantial natural emanations of dihydrogen exist: the molecule could, therefore, acquire the status of primary energy source, like fossil fuels. Compared to the latter, dihydrogen (H2) offers the advantages, from an environmental point of view, of emitting only water (H2O) during its combustion, as well as a mass energy density 2 to 3 times higher than that of hydrocarbons. Natural dihydrogen, compared to synthetic dihydrogen, could constitute a "clean" geo-resource to be developed in the context of the energy transition and the search for carbon-free fuels.

Plusieurs phénomènes entraînent en effet une génération continue d’hydrogène dans la croûte terrestre. L’interaction eau/roche, la dîagénèse, va libérer l'hydrogène de l’eau lors de phénomènes d’oxydation, phénomènes que l’on observe dans différents contextes géologiques. Dès qu’il y a, par exemple, du fer « ferreux » (Fe2+) en contact avec de l’eau (de mer ou de pluie), il s’oxyde en fer ferrique (Fe3+) et libère de l’hydrogène. La même réaction peut aussi se faire (2] avec d’autres métaux comme le magnésium ; elle est rapide et efficace à haute température vers 300°C mais aussi possible à des températures plus basses. Les minéraux des roches émises par les volcans sous-marins des rides médio-océaniques, en particulier l’olivine, s’oxydent au contact de feau et libèrent de l’hydrogène.Several phenomena indeed lead to a continuous generation of hydrogen in the earth's crust. The water/rock interaction, diagenesis, will release hydrogen from the water during oxidation phenomena, phenomena that are observed in different geological contexts. As soon as there is, for example, "ferrous" iron (Fe 2+ ) in contact with water (sea or rain), it oxidizes to ferric iron (Fe 3+ ) and releases hydrogen. The same reaction can also take place (2] with other metals such as magnesium; it is fast and effective at high temperatures around 300°C but also possible at lower temperatures. Minerals in rocks emitted by subterranean volcanoes Marine materials from mid-ocean ridges, especially olivine, oxidize on contact with water and release hydrogen.

L’histoire de ia production d'hydrogène débute avec les expériences de Cavendish en 1766. L'alchimiste Paracelse, qui vivait au XVIe siècle, a entrevu le gaz; un siècle plus tard, Robert Boyle parvint à le recueillir, mais ne le distingua pas de l’air ordinaire. En 1603, Théodore de Mayerne l’enflamma, et John Mayow, vers la fin du XVIIe siècle, le distingua de l’air. Enfin, au commencement du XVIIIe siècle, Nicolas Lémery en constata aussi l’inflammabilité. Ce n’est qu'en 1766 que ce gaz fut étudié par Cavendish. En 1783, Antoine Lavoisier découvre que Γ« air inflammable» de Cavendish, qu'il baptise hydrogène (du grec «formeur d’eau »), réagit avec l’oxygène pour former de l’eau.The history of hydrogen production begins with Cavendish's experiments in 1766. The alchemist Paracelsus, who lived in the 16th century, saw the gas; a century later, Robert Boyle managed to collect it, but did not distinguish it from ordinary air. In 1603, Théodore de Mayerne ignited it, and John Mayow, towards the end of the XVII E century, distinguished it from the air. Finally, at the beginning of the 18th century, Nicolas Lémery also noted its flammability. It was not until 1766 that this gas was studied by Cavendish. In 1783, Antoine Lavoisier discovered that Cavendish's "flammable air", which he baptized hydrogen (from the Greek for "water-former"), reacted with oxygen to form water.

La découverte de l’«air inflammable» comme on l’appelait est donc ancienne. Théodore de Mayerne et Paracelse l’obtenaient par réaction entre [«huile de vitriol» (de l’acide sulfurique) diluée et versée sur du fer ou du zinc. En 1870, le gaz produit pour les besoins des ballons à gaz n'utilise pas d’autre moyen. Au XXIe siècle, le gros du dihydrogène requis est produit à partir du méthane présent dans le gaz naturel, par catalyse hétérogène.The discovery of “flammable air” as it was called is therefore ancient. Théodore de Mayerne and Paracelse obtained it by reaction between "oil of vitriol" (from sulfuric acid) diluted and poured over iron or zinc. In 1870, the gas produced for the needs of gas balloons did not use any other means. In the 21st century, most of the dihydrogen required is produced from the methane present in natural gas, by heterogeneous catalysis.

Dans d’autres composés, l’hydrogène est interstitiel. La molécule d’hydrogène se dissocie et les atomes d’hydrogène s’installent dans les trous du réseau cristallin. Très souvent, il n’y a pas de stœchiométrie ; il s’agit plutôt d’une solution. L'hydrogène piégé dans le réseau peut y émigrer, réagir avec les impuretés présentes et dégrader les propriétés du matériau.In other compounds, the hydrogen is interstitial. The hydrogen molecule dissociates and the hydrogen atoms settle into the holes in the crystal lattice. Very often, there is no stoichiometry; it is more of a solution. The hydrogen trapped in the network can migrate there, react with the impurities present and degrade the properties of the material.

Par exemple, l’hydrure de palladium n’est pas encore tout à fait considéré comme un composé bien qu'il se forme probablement PdHz. La molécule de dihydrogène partage un électron avec le palladium d’une manière encore inconnue et se cache dans les espaces de la structure du cristal de palladium. Le palladium absorbe jusqu’à 900 fois son propre volume d'hydrogène à la température ambiante et est ainsi, peut être la meilleure manière de transporter l’hydrogène pour les piles à énergie des véhicules. L’hydrogène est libéré en fonction de la température et de la pression mais non en fonction de la composition chimique.For example, palladium hydride is not quite considered a compound yet although it probably forms PdHz. The dihydrogen molecule shares an electron with palladium in a yet unknown way and hides in the gaps of the palladium crystal structure. Palladium absorbs up to 900 times its own volume of hydrogen at room temperature and is thus, perhaps the best way to transport hydrogen for vehicle power cells. Hydrogen is released as a function of temperature and pressure but not as a function of chemical composition.

Le protocole de Kyoto, signé !e 11 décembre 1997, vise à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le dihydrogène apparaît donc à cet effet comme un vecteur énergétique d’avenir. Le dihydrogène (Hz) est massivement utilisé dans l'industrie, essentiellement pour leThe Kyoto Protocol, signed on December 11, 1997, aims to reduce greenhouse gas emissions. Dihydrogen therefore appears to be an energy carrier of the future. Dihydrogen (Hz) is widely used in industry, mainly for

[3] raffinage des huiles lourdes et la production d’ammoniac (engrais). Son utilisation est notamment prévue dans les transports, via la pile à combustible. Depuis 1970, des essais concluant ont permis d’utiliser le dîhydrogène dans des moteurs à combustion interne, c’est le cas des véhicules Hydrogen RE de Mazda et de la BMW Hydrogen 7, présentés en 2006. Accessoirement certains garages proposent un décalaminage à l’hydrogène pour nettoyer les moteurs en les faisant fonctionner avec de l’hydrogène produit par électrolyse.[3] refining of heavy oils and production of ammonia (fertilizer). Its use is particularly planned in transport, via the fuel cell. Since 1970, conclusive tests have allowed the use of hydrogen in internal combustion engines, this is the case of Mazda's Hydrogen RE vehicles and the BMW Hydrogen 7, presented in 2006. Incidentally, some garages offer descaling with hydrogen to clean engines by running them with hydrogen produced by electrolysis.

Sur le plan industriel ou artificiel, le dîhydrogène (H2) est produit par une pluralité de méthodes, toutes basées essentiellement sur des réactions chimiques :Industrially or artificially, hydrogen (H2) is produced by a number of methods, all based essentially on chemical reactions:

- Le reformage du méthane : c’est une réaction chimique qui consiste à produire de l'hydrogène à partir du méthane présent dans le gaz naturel ou du biométhane. Deux principaux procédés de reformage du méthane existent : le vaporeformage et le reformage à sec.- Methane reforming: this is a chemical reaction that consists of producing hydrogen from the methane present in natural gas or biomethane. There are two main methane reforming processes: steam reforming and dry reforming.

^Vaporeformage du méthane : le vaporeformage aussi appelé reformage à la vapeur, en anglais steam reforming du méthane (steam methane reforming ou SMR) consiste à faire réagir celui-ci avec la vapeur d'eau en présence d'un catalyseur. Cette transformation a lieu à haute température (840 à 950 °C), sous une pression modérée (20 à 30 bar) et selon une réaction fortement endothermique : CH4 + H2O CO + 3 H? ; ΔΗ°29β = +206,2 kJ mol-1 (1)^ Steam methane reforming: steam reforming also called steam reforming, in English steam reforming of methane (steam methane reforming or SMR) consists in reacting it with steam in the presence of a catalyst. This transformation takes place at high temperature (840 to 950°C), under moderate pressure (20 to 30 bar) and according to a highly endothermic reaction: CH4 + H2O CO + 3 H? ; ΔΗ°29β = +206.2 kJ mol -1 (1)

Le monoxyde de carbone produit dans la réaction réagit aussi avec l’eau selon une réaction faiblement exothermique : CO + H2O θ CO2 + H2 ; ΔΗΟ298 = -41,1 kJ mol1 (2)The carbon monoxide produced in the reaction also reacts with water according to a weakly exothermic reaction: CO + H2O θ CO2 + H2; ΔΗ Ο 298 = -41.1 kJ mol 1 (2)

Ce procédé de vaporeformage se compose de deux réactions : la première est la réaction du méthane avec l’eau qui produit un gaz riche en CO et en H2, contenant aussi du CO2 provenant de la réaction (2). Elle a lieu vers 800 à 900 °C sous une pression de 25 bar, le catalyseur est le nickel. La seconde, appelée shift conversion, se produit à plus basse température, elle est la réaction du gaz à l'eau (entre l’eau et le CO) qui fournit du H? additionnel et du CO2. Pour cela, on peut utiliser un ou deux réacteurs selon le rendement de conversion recherché (HTS ou LTS) : le premier est porté à environ 400 °C (HTS : high température shift), avec comme catalyseur le fer-chrome, le deuxième à une température plus basse (200 °C) (LTS : low température shift), le catalyseur est le cuivre-fer. En aval de ces deux réacteurs, on trouve généralement une unité de décarbonation afin de retirer le CO2 formé par la shift conversion (1).This steam reforming process consists of two reactions: the first is the reaction of methane with water which produces a gas rich in CO and H2, also containing CO2 from reaction (2). It takes place around 800 to 900°C under a pressure of 25 bar, the catalyst is nickel. The second, called shift conversion, occurs at lower temperature, it is the reaction of water gas (between water and CO) which provides H? additional and CO2. For this, one or two reactors can be used depending on the desired conversion efficiency (HTS or LTS): the first is brought to around 400°C (HTS: high temperature shift), with iron-chromium as a catalyst, the second at at a lower temperature (200°C) (LTS: low temperature shift), the catalyst is copper-iron. Downstream of these two reactors, there is generally a decarbonation unit to remove the CO2 formed by the shift conversion (1).

* Reformage à sec du méthane : le reformage à sec du méthane est un procédé qui utilise CH4 et CO2 : CH4 + CO2 θ 2CO + 2 H2 ; ΔΗ°298 = +247 kJ mol1 (3)* Dry methane reforming: dry methane reforming is a process that uses CH 4 and CO2: CH 4 + CO2 θ 2CO + 2 H 2 ; ΔΗ° 2 98 = +247 kJ mol 1 (3)

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Cette réaction est fortement endothermique, le domaine de température dans lequel elle est thermodynamiquement favorable se situe au-dessus de 640 °C, Cette réaction présente trois intérêts majeurs : à l'équilibre, le rapport H2/CO est égal à l'unité. Ce ratio est très recherché pour le procédé Fischer-Tropsch et d'autres applications industrielles. Ensuite, cette réaction consomme du gaz carbonique qui est un constituant du biogaz et un gaz à effet de serre. Enfin, cette réaction est l'une des réactions les plus importantes pour convertir le biogaz en hydrogène ou en gaz de synthèse.This reaction is highly endothermic, the temperature range in which it is thermodynamically favorable is above 640°C. This reaction has three major advantages: at equilibrium, the H2/CO ratio is equal to unity. This ratio is highly sought after for the Fischer-Tropsch process and other industrial applications. Then, this reaction consumes carbon dioxide which is a constituent of biogas and a greenhouse gas. Finally, this reaction is one of the most important reactions for converting biogas into hydrogen or syngas.

Le vaporeformage des hydrocarbures et du méthane en particulier, qui constitue le principal constituant du gaz naturel, du biogaz et l'essentiel du biométhane, est une méthode fortement utilisée pour produire de l’hydrogène.The steam reforming of hydrocarbons and methane in particular, which constitutes the main constituent of natural gas, biogas and most of biomethane, is a method widely used to produce hydrogen.

Décomposition de l’eau : elle peut se faire avec l’eau froide, l’eau chaude et l’eau bouillante ou encore de la vapeur d’eau :Decomposition of water: it can be done with cold water, hot water and boiling water or even steam:

* Décomposition de l’eau froide : l’eau froide est décomposé par l’aluminium amalgamé, c’est-à-dire un alliage d'aluminium et de mercure qui est faite par le frottement du papier d’aluminium avec du chlorure mercurique humide : 2AI + 6 H2O =$ 2 AI(0H)3 + 3 Hz * Décomposition de l’eau chaude : l'eau chaude est décomposé par le couple zinccuivre selon la réaction suivante : Zn + 2 H2O => Zn(OH)? + Hz * Décomposition de l’eau bouillante : l’eau bouillante est lentement décomposée par le magnésium ; Mg + 2 HzO => Mg(OH)z + Hz * Décomposition de la vapeur d’eau : la vapeur d’eau est décomposée par action sur du magnésium, du zinc ou du fer chauffé. La réaction, du fer sur la vapeur d’eau est réversible, selon les conditions expérimentales. Les équations de réactions sont les suivantes :* Decomposition of cold water: cold water is decomposed by aluminum amalgam, i.e. an alloy of aluminum and mercury which is made by rubbing aluminum foil with mercuric chloride wet: 2AI + 6 H2O =$ 2 AI(0H)3 + 3 Hz * Decomposition of hot water: hot water is decomposed by the zinc-copper couple according to the following reaction: Zn + 2 H2O => Zn(OH) ? + Hz * Decomposition of boiling water: boiling water is slowly decomposed by magnesium; Mg + 2 HzO => Mg(OH)z + Hz * Decomposition of water vapour: water vapor is decomposed by action on heated magnesium, zinc or iron. The reaction of iron on water vapor is reversible, depending on the experimental conditions. The reaction equations are as follows:

Mg + HzO => MgO + H2 ; Zn + H2O => ZnO + Hz et Fe + H2O <=> Fe3Û4 + 4Ha.Mg + H2O => MgO + H2; Zn + H2O => ZnO + Hz and Fe + H2O <=> Fe3Û4 + 4Ha.

* Décomposition de l’eau par le potassium : l'hydrogène s'obtient en décomposant l'eau par le potassium : ce métal, très-facilement oxydable, s'empare de l'oxygène en libérant Hz. Les produits obtenus sont de la potasse et de l'hydrogène : 2HzO + 2K 2KOH + Hz* Decomposition of water by potassium: hydrogen is obtained by decomposing water by potassium: this metal, very easily oxidized, seizes oxygen by releasing Hz. The products obtained are potash and hydrogen: 2HzO + 2K 2KOH + Hz

- Action d'un acide sur un métal : l’hydrogène est préparé en laboratoire par action des acides sur les métaux : l’acide sulfurique dilué contenant un volume d'acide concentré pour cinq volumes d’eau, ou l’acide chlorhydrique dilué contenant un volume d’acide concentré pour quatre volumes d’eau, est ajouté au zinc granulé. Du sulfate de zinc ou du chlorure de zinc sont formés, de l’hydrogène est libéré. Ce métal, sous l’influence de l'acide, décompose l’eau, passe à l’état- Action of an acid on a metal: hydrogen is prepared in the laboratory by the action of acids on metals: dilute sulfuric acid containing one volume of concentrated acid for five volumes of water, or dilute hydrochloric acid containing one part concentrated acid to four parts water, is added to the granulated zinc. Zinc sulfate or zinc chloride are formed, hydrogen is released. This metal, under the influence of acid, decomposes water, passes to the state

[5] d’oxyde de zinc qui se combine à l’acide, et l’hydrogène devient libre. Les équations de réactions sont : Zn(s) + hbSO^aq) H2(g) + ZnS04(aq) et Zn + 2HC1 —> ZnCh + Hz[5] of zinc oxide which combines with the acid, and the hydrogen becomes free. The reaction equations are: Zn(s) + hbSO^aq) H2(g) + ZnS04(aq) and Zn + 2HC1 —> ZnCh + Hz

- Électrolyse : aujourd’hui, ia qualité d'hydrogène la plus pure disponible dans le commerce est fabriquée par électrolyse de l'eau. L'hydrogène pur est mieux préparé par électrolyse avec des électrodes de nickel et d'une solution chaude saturée d'hydroxyde de baryum. Le gaz est passé sur toile de platine chaud qui oxyde tout oxygène résiduel dans les gaz, et il est ensuite séché par passage sur des pastilles d'hydroxyde de potassium et sur de la poudre de pentoxyde de phosphore redistillé.- Electrolysis: today, the purest grade of hydrogen commercially available is produced by electrolysis of water. Pure hydrogen is best prepared by electrolysis with nickel electrodes and a hot saturated solution of barium hydroxide. The gas is passed through hot platinum gauze which oxidizes any residual oxygen in the gases, and is then dried by passing over potassium hydroxide pellets and redistilled phosphorus pentoxide powder.

Cependant, même si l’impact environnemental de ce procédé est moindre, son coût de production est beaucoup plus élevé.However, even if the environmental impact of this process is lower, its production cost is much higher.

- Production d'hydrogène à partir de la biomasse : elle se fait par méthanisation ou par thermolyse des déchets peu fermentescibles ou biomasse.- Production of hydrogen from biomass: it is done by methanation or by thermolysis of poorly fermentable waste or biomass.

La méthanisation ou biométhanisation est un processus biologique de dégradation des matières organiques en absence d'oxygène; la biomasse est transformée par des microorganismes anaérobies par hydrolyse, acidogénèse et acétogénèse en produits précurseurs de méthane et un résidu solide appelé digestat. Les précurseurs de méthane donnent le méthane selon les réactions suivantes : CO2 + 4H2 CHU + 2H2O et CH3COOH -> CH4 + CO2. Le méthane obtenu est ensuite transforme en dîhydrogène par reformage catalytique.Anaerobic digestion or biomethanation is a biological process of degradation of organic matter in the absence of oxygen; the biomass is transformed by anaerobic microorganisms by hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis into methane precursor products and a solid residue called digestate. Methane precursors give methane according to the following reactions: CO2 + 4H2 CHU + 2H2O and CH3COOH -> CH 4 + CO2. The methane obtained is then converted into hydrogen by catalytic reforming.

La thermolyse consiste en une succession de traitements réalisés, tout d'abord, en l'absence d'oxygène entre les températures de 300 à 600°C, Puis, en présence de vapeur d'eau et d'oxygène à haute température allant de 900 à 1300°C. La biomasse ligno-cellulosique capte l’énergie solaire pour produire un ensemble de molécules, (cellulose, hémicellulose et lignine), de composition équivalente à C6H9O4 qui est ensuite transformé en dîhydrogène selon la réaction suivante : C6H9O4+ 2H2O —> 6CO + 6,5H2.Thermolysis consists of a succession of treatments carried out, first of all, in the absence of oxygen between temperatures of 300 to 600°C, then, in the presence of water vapor and oxygen at high temperature ranging from 900 to 1300°C. Lignocellulosic biomass captures solar energy to produce a set of molecules, (cellulose, hemicellulose and lignin), of composition equivalent to C6H9O4 which is then transformed into hydrogen according to the following reaction: C6H9O4 + 2H2O —> 6CO + 6, 5H2.

Aucun des procédés de production de dîhydrogène décrits n'utilise des formations rocheuses comme matière première et ne se fait à la température ambiante. De plus, la production industrielle de dîhydrogène se fait à partir d’une autre source d’énergie au prix d’un coût énergétique et environnemental important. Et même si l’existence d’émanations naturelles de dîhydrogène est aujourd'hui avérée, son intérêt économique reste à démontrer. Il apparaît donc le besoin pour l’humanité de rechercher des voies plus adéquates pour la production du dîhydrogène.None of the hydrogen production processes described uses rock formations as raw material and does not take place at room temperature. In addition, the industrial production of hydrogen is made from another source of energy at the cost of a significant energy and environmental cost. And even if the existence of natural emanations of hydrogen is now proven, its economic interest remains to be demonstrated. It therefore appears the need for humanity to seek more suitable ways for the production of hydrogen.

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La présente invention a pour but de mettre au point un procédé de production de dihydrogène écologique, simple et moins onéreux à partir de produits naturels facilement accessibles.The aim of the present invention is to develop a process for the production of ecological, simple and less expensive dihydrogen from easily accessible natural products.

Ce but est atteint par le procédé de production de dihydrogène (Hz) à froid, à partir de formations rocheuses qui sont des argiles et des kaolins riches en aluminosilicates et constitués des polymères inorganiques ou minéraux. Il s'agit donc des polymères dont le squelette ne comporte pas d'atomes de carbone et contenant de l'hydrogène décarboné. Le procédé de production de dihydrogène conforme à l'invention consiste à libérer l’hydrogène piégé dans les interstices ou mailles des polymères inorganiques et permet d'obtenir du dihydrogène pur de haute densité.This goal is achieved by the process of cold dihydrogen (Hz) production, from rock formations which are clays and kaolins rich in aluminosilicates and made up of inorganic or mineral polymers. These are therefore polymers whose skeleton does not contain carbon atoms and containing decarbonated hydrogen. The dihydrogen production process in accordance with the invention consists in releasing the hydrogen trapped in the interstices or meshes of the inorganic polymers and makes it possible to obtain pure dihydrogen of high density.

Le procédé selon l’invention se réalise en plusieurs étapes dans un réacteur indilatable approprié, en présence de sodium, d'eau et de catalyseur, sans chauffage préalable pour atteindre progressivement une température élevée.The process according to the invention is carried out in several stages in a suitable indilatable reactor, in the presence of sodium, water and catalyst, without prior heating to gradually reach a high temperature.

Les formations rocheuses que sont des argiles et des kaolins, riches en aluminosilicates sont d’abord broyées pour donner une poudre fine qui est ensuite introduite dans un réacteur rigide et étanche pouvant supporter de fortes pressions. Après addition de sodium, d’eau et de catalyseur, la réaction se déclenche et dégage du dihydrogène gazeux (Hz). Le dihydrogène ainsi obtenu est stocké et conditionné pour servir de combustible.The rock formations that are clays and kaolins, rich in aluminosilicates are first ground to give a fine powder which is then introduced into a rigid and sealed reactor that can withstand high pressures. After addition of sodium, water and catalyst, the reaction starts and releases hydrogen gas (Hz). The dihydrogen thus obtained is stored and conditioned to serve as fuel.

Le procédé de production de dihydrogène selon l’invention donne naissance à deux types de résidu : un solide et un liquide.The dihydrogen production process according to the invention gives rise to two types of residue: a solid and a liquid.

- le résidu solide sert de liant très adapté au climat tropical ; il est mélangé au gravillon, au latex gras et à du ciment, le tout arrosé du résidu liquide pour réaliser le bitumage étanche, solide et amortissant des voies, qui peut durer au moins cinquante ans ;- the solid residue serves as a binder very suitable for the tropical climate; it is mixed with gravel, fatty latex and cement, all sprinkled with the liquid residue to make the waterproof, solid and damping bitumen of the tracks, which can last at least fifty years;

- et le résidu liquide, dopé de nitrate, de potassium, de phosphore, de chlore et de soufre, donne un fertilisant ou engrais pour l’agriculture qui entraîne une croissance ultra-rapide des plantes, à même de tripler le rendement à l’hectare. Mais tout seul, ce résidu liquide est mélangé au béton pour le rendre totalement imperméable à l’eau.- and the liquid residue, doped with nitrate, potassium, phosphorus, chlorine and sulphur, gives a fertilizer or manure for agriculture which leads to ultra-rapid plant growth, capable of tripling the yield per hectare. But on its own, this liquid residue is mixed into the concrete to make it completely waterproof.

Le procédé de production de dihydrogène (Hz) selon l’invention possède de nombreux avantages qui sont les suivants :The process for producing dihydrogen (Hz) according to the invention has many advantages which are as follows:

[7][7]

- sa mise en œuvre est moins onéreuse et n’entraine pas la mise en place d’installations gigantesques et sophistiquées ;- its implementation is less expensive and does not entail the installation of gigantic and sophisticated installations;

- la matière première pour sa mise en œuvre est facilement accessible et disponible ;- the raw material for its implementation is easily accessible and available;

- il est écologique car n'entrainant pas de formation de dioxyde de carbone (CO2) ;- it is ecological because it does not lead to the formation of carbon dioxide (CO2);

- il produit des résidus solide et liquide à usages très utiles dans le domaine du bâtiment et des travaux publics.- it produces solid and liquid residues with very useful uses in the field of building and public works.

Les autres caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante qui se rapporte à un exemple de réalisation non limitatif défini par la planche 1, comportant la figure 1.The other characteristics of the invention will appear more clearly on reading the following description which relates to a non-limiting example of embodiment defined by plate 1, comprising figure 1.

La figure 1 est un diagramme qui illustre le procédé selon l’invention et l'exploitation des sousproduits.Figure 1 is a diagram which illustrates the process according to the invention and the exploitation of the by-products.

L’invention est un procédé de production de dihydrogène écologique, simple et moins onéreux à partir de formations rocheuses qui sont des argiles et des kaolins riches en aluminosilicates et constitués des polymères inorganiques ou minéraux. Il s'agit donc des polymères dont le squelette ne comporte pas d’atomes de carbone et contenant de l’hydrogène décarboné.The invention is a process for the production of ecological, simple and less expensive dihydrogen from rock formations which are clays and kaolins rich in aluminosilicates and made up of inorganic or mineral polymers. These are therefore polymers whose skeleton does not contain carbon atoms and containing decarbonated hydrogen.

Le procédé de production de dihydrogène conforme à l'invention démarre à froid, sans chauffage extérieur, pour atteindre progressivement une température élevée. Il consiste à libérer l’hydrogène piégé dans les interstices ou mailles des polymères inorganiques pour donner du dihydrogène pur et de haute densité.The dihydrogen production process according to the invention starts cold, without external heating, to gradually reach a high temperature. It consists in releasing the hydrogen trapped in the interstices or meshes of the inorganic polymers to give pure and high-density dihydrogen.

Le procédé selon l’invention se réalise en plusieurs étapes dans un réacteur indilatable approprié, en présence de sodium, d'eau et de catalyseur, sans chauffage préalable. On peut résumer les étapes comme suit :The process according to the invention is carried out in several stages in a suitable indilatable reactor, in the presence of sodium, water and catalyst, without prior heating. The steps can be summarized as follows:

Le broyage : l’argile et le kaolin, riches en aluminosilicates sont d’abord broyées pour obtenir une poudre fine ;Grinding: clay and kaolin, rich in aluminosilicates, are first ground to obtain a fine powder;

- préparation du réacteur : le mélange de poudre d’argile et de kaolin précédemment obtenu est introduit dans un réacteur rigide et étanche pouvant supporter de fortes pressions ;- preparation of the reactor: the mixture of clay powder and kaolin previously obtained is introduced into a rigid and sealed reactor capable of withstanding high pressures;

- Déclenchement de la réaction : à la poudre contenue dans le réacteur, on ajoute du de sodium, de l’eau et un catalyseur. Aussitôt la réaction se déclenche et dégage du dihydrogène gazeux (H2) et la température du réacteur augmente progressivement pour atteindre une valeur élevée ;- Triggering of the reaction: to the powder contained in the reactor, sodium, water and a catalyst are added. Immediately the reaction starts and releases gaseous dihydrogen (H2) and the temperature of the reactor increases gradually to reach a high value;

18]18]

Stockage et conditionnement : le dihydrogène dégagé est stocké et conditionné pour servir de combustible.Storage and packaging: the dihydrogen released is stored and packaged to serve as fuel.

Après dégagement du dihydrogène, les polymères inorganiques ; l'argile et le kaolin ayant servi de matière première entraînent la formation de deux types de résidus ou déchets : un résidu 5 solide et un résidu liquide due à la présence d'eau. Ces résidus sont formatés pour être utilisés comme bitume et comme fertilisants ou engrais. Ainsi donc :After release of dihydrogen, inorganic polymers; the clay and the kaolin having served as raw material lead to the formation of two types of residue or waste: a solid residue and a liquid residue due to the presence of water. These residues are formatted to be used as bitumen and as fertilizers or fertilisers. Thus :

- le résidu solide sert de liant très adapté au climat tropical. Il est mélangé à du gravillon, à du latex gras et à du ciment, l’ensemble imbibé du résidu liquide, pour donner un bitume étanche, imperméable à l’eau, solide et amortissant qui sert au revêtement ou au bitumage des ίο voies et pouvant résister aux intempéries durant au moins cinquante ans ;- the solid residue serves as a binder very suitable for the tropical climate. It is mixed with gravel, fatty latex and cement, the whole soaked in the liquid residue, to give a waterproof, waterproof, solid and shock-absorbing bitumen which is used for coating or bitumenizing ίο tracks and able to resist bad weather for at least fifty years;

- le résidu liquide, dopé de nitrate, de potassium, de phosphore, de chlore et de soufre, constitue un fertilisant ou un engrais très efficace pour l’agriculture. Ce fertilisant ainsi obtenu entraîne une croissance ultra-rapide des plantes, à même de tripler le rendement à l'hectare. Mais ce résidu liquide, est ajouté seul au béton pour le rendre totalement imperméable à l’eau- the liquid residue, doped with nitrate, potassium, phosphorus, chlorine and sulphur, constitutes a very effective fertilizer for agriculture. This fertilizer thus obtained leads to ultra-rapid plant growth, capable of tripling the yield per hectare. But this liquid residue, is added alone to the concrete to make it completely impermeable to water.

Claims (9)

1- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (H?) caractérisé en ce que ledit procédé consiste à faire réagir à froid, de la poudre fine d’argile et de kaolin très riches en aluminosilicates avec du sodium et de l’eau en présence d’un catalyseur pour obtenir du dihydrogène gazeux (H2) et un résidu pouvant donner du bitume et de l’engrais,1- Industrial process for the production of dihydrogen gas (H?) characterized in that said process consists in reacting cold, fine powder of clay and kaolin very rich in aluminosilicates with sodium and water in the presence a catalyst to obtain gaseous dihydrogen (H2) and a residue that can give bitumen and fertilizer, 2- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (H2) à partir de polymères inorganiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le principe dudit procédé consiste à libérer l’hydrogène piégé dans les interstices ou mailles des polymères inorganiques et permet d’obtenir du dihydrogène pur,2- Industrial process for the production of dihydrogen gas (H2) from inorganic polymers according to claim 1, characterized in that the principle of said process consists in releasing the hydrogen trapped in the interstices or meshes of the inorganic polymers and makes it possible to obtain pure dihydrogen, 3- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (Hz) à partir de polymères inorganiques selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la libération du dihydrogène au cours dudit procédé, conduit à la formation d’un résidu hétérogène constitué de boue et de liquide.3- Industrial process for the production of gaseous dihydrogen (Hz) from inorganic polymers according to claims 1 and 2, characterized in that the release of dihydrogen during said process leads to the formation of a heterogeneous residue consisting of sludge and of liquid. 4- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (H2) à partir de polymères inorganiques selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le résidu solide ou boue est utilisé comme liant très adapté au climat tropical.4- Industrial process for the production of hydrogen gas (H2) from inorganic polymers according to claims 1 and 3, characterized in that the solid residue or sludge is used as a binder very suitable for the tropical climate. 5- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (H2) à partir de polymères inorganiques selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que le résidu solide, mélangé avec du gravillon, du latex gras et du ciment, le tout imbibé du résidu liquide, donne un bitume très étanche, solide et amortissant qui sert au revêtement des voies.5- Industrial process for the production of gaseous dihydrogen (H 2 ) from inorganic polymers according to claims 1, 3 and 4, characterized in that the solid residue, mixed with gravel, fatty latex and cement, all soaked of the liquid residue, gives a very waterproof, solid and damping bitumen which is used for surfacing the tracks. 6- -Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (Hz) à partir de polymères inorganiques selon les revendications 1, 4 et 5, caractérisé en ce que le bitume réalisé avec les résidus solide et liquide peut durer au moins cinquante ans.6- -Procédé industrial production of hydrogen gas (Hz) from inorganic polymers according to claims 1, 4 and 5, characterized in that the bitumen produced with the solid and liquid residues can last at least fifty years. 7- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (Hz) à partir de polymères inorganiques selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le résidu liquide, dopé7- Industrial process for the production of gaseous dihydrogen (Hz) from inorganic polymers according to claims 1 and 3, characterized in that the liquid residue, doped [ίο] de nitrate, de potassium, de phosphore, de chlore et de soufre, donne un fertilisant ou engrais pour l’agriculture.[ίο] of nitrate, potassium, phosphorus, chlorine and sulphur, gives a fertilizer or manure for agriculture. 8- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (H2) à partir de polymères8- Industrial process for the production of dihydrogen gas (H2) from polymers 5 inorganiques selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le résidu liquide est mélangé au béton pour le rendre totalement imperméable à l’eau.5 inorganic materials according to claims 1 and 3, characterized in that the liquid residue is mixed with the concrete to make it totally impermeable to water. θ- Procédé industriel de production de dihydrogène gazeux (H2) à partir de polymères inorganiques selon les revendications 1, 3 et 7, caractérisé en ce que le fertilisant ainsiθ- Industrial process for the production of gaseous dihydrogen (H2) from inorganic polymers according to claims 1, 3 and 7, characterized in that the fertilizer thus 10 réalisé entraîne une croissance ultra-rapide des plantes, à même de tripler le rendement à l’hectarer10 achieved results in ultra-rapid plant growth, capable of tripling the yield per hectare
OA1202100267 2021-05-27 Process for the cold production of dihydrogen from rock formations resulting in a residue giving bitumen and fertilizer OA20834A (en)

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