FR3127227A1 - Composite for thermochemical reactor - Google Patents
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Abstract
Composite pour réacteur thermochimique Composite (1) pour réacteur thermochimique comportant : - une mousse (2) en métal comportant une pluralité de cellules (3) ouvertes, la taille moyenne d’une cellule (3) étant comprise entre 50µm et 500µm, - des cristallites (5) de sels hydrophiles aptes à réagir de manière réversible avec de la vapeur d’eau dans une réaction d’hydratation pour former des cristallites (5) d’hydrates de sels, les cristallites (5) étant retenues au sein des cellules (3) de la mousse (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 1Composite for thermochemical reactor Composite (1) for thermochemical reactor comprising: - a metal foam (2) comprising a plurality of open cells (3), the average size of a cell (3) being between 50 µm and 500 µm, - crystallites (5) of hydrophilic salts capable of reversibly reacting with water vapor in a hydration reaction to form crystallites (5) of hydrates of salts, the crystallites (5) being retained within the cells (3) foam (2). Figure for abstract: Fig. 1
Description
La présente invention concerne un composite pour réacteur thermochimique, un procédé de fabrication d’un tel composite, une unité de stockage et restitution d’énergie par voie thermochimique ainsi qu’un procédé d’utilisation d’une telle unité de stockage et restitution d’énergie par voie thermochimique.The present invention relates to a composite for a thermochemical reactor, a method for manufacturing such a composite, a thermochemical energy storage and release unit and a method for using such an energy storage and release unit. energy by thermochemical means.
Pour générer de la chaleur, il est connu de réaliser un module de réacteur thermochimique basé sur la réaction exothermique d’hydratation de poudres de sels par de la vapeur d’eau, pouvant fournir plusieurs centaines de kilojoules par kilogramme de poudre de sels. L’avantage de cette réaction est qu’elle est réversible, moyennant l’apport de chaleur.To generate heat, it is known to produce a thermochemical reactor module based on the exothermic reaction of hydration of salt powders by steam, which can provide several hundred kilojoules per kilogram of salt powder. The advantage of this reaction is that it is reversible, with the addition of heat.
Cependant, au fur et à mesure des cycles d’hydratation mis en œuvre sur les mêmes poudres de sel, celles-ci se compactent, ce qui conduit à une perte de porosité. La perte de porosité impacte la capacité d’hydratation par la diminution des surfaces d’échanges et de la cinétique de transport de la vapeur d’eau.However, as hydration cycles are carried out on the same salt powders, they become compacted, which leads to a loss of porosity. The loss of porosity impacts the hydration capacity by reducing the exchange surfaces and the water vapor transport kinetics.
De plus, un autre inconvénient de ce procédé est la faible conductivité thermique du sel.Moreover, another disadvantage of this method is the low thermal conductivity of the salt.
Il existe ainsi un besoin pour bénéficier d’un module de réacteur thermochimique qui n’ait pas ces deux inconvénients et qui permette un bon rendement thermique, stable dans le temps après mise en œuvre d’un grand nombre de cycles d’hydratation.There is thus a need to benefit from a thermochemical reactor module which does not have these two drawbacks and which allows good thermal efficiency, stable over time after implementation of a large number of hydration cycles.
Il existe encore un besoin de disposer d’une unité de stockage et restitution d’énergie par voie thermochimique à l’aide d’un tel module de réacteur, ainsi qu’un procédé d’utilisation d’une telle installation.There is still a need to have a unit for storing and restoring energy by thermochemical means using such a reactor module, as well as a method for using such an installation.
L’invention répond à tout ou partie de ces besoins et elle y parvient grâce à, selon l’un de ses aspects, un composite pour réacteur thermochimique comportant :The invention meets all or part of these needs and it achieves this thanks to, according to one of its aspects, a composite for a thermochemical reactor comprising:
- une mousse en métal comportant une pluralité de cellules ouvertes, la taille moyenne d’une cellule étant comprise entre 50µm et 500µm, notamment entre 50 µm et 300 µm,- a metal foam comprising a plurality of open cells, the average size of a cell being between 50 μm and 500 μm, in particular between 50 μm and 300 μm,
- des cristallites de sels hydrophiles aptes à réagir de manière réversible avec de la vapeur d’eau dans une réaction d’hydratation pour former des cristallites d’hydrates de sels, les cristallites étant retenues au sein des cellules de la mousse.- crystallites of hydrophilic salts capable of reversibly reacting with water vapor in a hydration reaction to form crystallites of salt hydrates, the crystallites being retained within the cells of the foam.
Grâce à l’invention, on bénéficie d’un composite pour réacteur thermochimique qui permet de conserver l’agencement des cristallites de manière à préserver les surfaces d’échange, les cristallites étant piégées dans les cellules ouvertes de la mousse.Thanks to the invention, there is a composite for a thermochemical reactor which makes it possible to preserve the arrangement of the crystallites so as to preserve the exchange surfaces, the crystallites being trapped in the open cells of the foam.
Les cristallites sont de préférence accrochées le long des réticules des cellules de la mousse. Cela leur permet d’avoir une position stable au sein du composite. Cela permet en même temps d’avoir une bonne circulation de la vapeur d’eau au travers des cellules.The crystallites are preferably attached along the reticles of the cells of the foam. This allows them to have a stable position within the composite. This allows at the same time to have a good circulation of water vapor through the cells.
La configuration du composite permet ainsi d’assurer les transferts de masse, c’est-à-dire de vapeur d’eau, à travers le milieu réactif formé par les cristallites, afin de permettre leur hydratation optimale et la formation d’hydrates de sels à partir des sels hydrophiles.The configuration of the composite thus makes it possible to ensure the transfer of mass, that is to say of water vapour, through the reactive medium formed by the crystallites, in order to allow their optimal hydration and the formation of hydrates of salts from hydrophilic salts.
De plus, le squelette de la mousse en métal permet d’assurer simultanément :In addition, the skeleton of the metal foam simultaneously ensures:
- la tenue mécanique du composite ;- the mechanical strength of the composite;
- la conservation de la surface spécifique d’échanges du milieu réactif des cristallites de sels en maintenant les cristallites sensiblement isolées les unes des autres et en limitant leur agglomération au cours des cycles d’hydratation,- conservation of the specific exchange surface of the reactive medium of the salt crystallites by maintaining the crystallites substantially isolated from each other and by limiting their agglomeration during the hydration cycles,
- la perméabilité optimale du composite à l’advection de la vapeur d’eau qui est le réactant, et- the optimal permeability of the composite to the advection of water vapor which is the reactant, and
- le transport de chaleur générée au sein du composite par la réaction d’hydratation des cristallites de sel vers un échangeur extérieur, qui assure l’exploitation thermique pour des applications de chauffage domestique et de production d’eau chaude, par exemple.- the transport of heat generated within the composite by the hydration reaction of the salt crystallites to an external exchanger, which ensures thermal exploitation for domestic heating and hot water production applications, for example.
Par « taille moyenne », on entend le diamètre apparent d’une cellule. Elle est obtenue par la moyenne arithmétique réalisée sur un grand nombre, c’est-à-dire supérieur à 10, de cellules.By “average size”, we mean the apparent diameter of a cell. It is obtained by the arithmetic mean carried out on a large number, that is to say greater than 10, of cells.
Pour mesurer la taille moyenne d’une cellule, c’est-à-dire de la porosité de la mousse, on peut utiliser la méthode de l’interception linéaire. Il s’agit :To measure the average size of a cell, i.e. the porosity of the foam, the linear intercept method can be used. It's about :
i) de tracer sur un cliché photographique de la mousse (projection 2D) des segments de droites dans des directions aléatoires,i) to draw on a photographic plate of the foam (2D projection) straight line segments in random directions,
ii) de décompter le nombre N d’intersections de chaque ligne avec les réticules métalliques délimitant les cellules de la mousse.ii) to count the number N of intersections of each line with the metal crosshairs delimiting the cells of the foam.
La longueur des segments d’interception permet d’obtenir à partir de N un diamètre apparent des cellules, qui pourra être corrigé par un facteur de 1,6 pour tenir compte de l’approximation par projection sur une image 2D de la structure 3D réelle. On obtient ainsi un nombre de cellules par cm, ce qui permet de définir une taille moyenne de cellule. Les cellules sont formées de parois ouvertes appelées réticules. Les cellules donnent sa porosité à la mousse.The length of the intercept segments makes it possible to obtain from N an apparent diameter of the cells, which can be corrected by a factor of 1.6 to take into account the approximation by projection on a 2D image of the real 3D structure . A number of cells per cm is thus obtained, which makes it possible to define an average cell size. Cells are made up of open walls called reticles. The cells give the foam its porosity.
Les cristallites ont de préférence une taille moyenne comprise entre 10 µm et 150µm, de préférence encore entre 10 µm et 100 µm.The crystallites preferably have an average size of between 10 μm and 150 μm, more preferably between 10 μm and 100 μm.
Pour mesurer la taille moyenne des cristallites, on peut utiliser la méthode de l’interception linéaire décrite plus haut.To measure the average crystallite size, the linear intercept method described above can be used.
La taille moyenne des cellules inférieure à 500 µm permet d’incorporer une grande quantité de cristallites, en limitant avantageusement la taille moyenne des cristallites inférieure à 100 µm afin d’obtenir de grandes surfaces spécifiques d’échanges.The average cell size of less than 500 µm makes it possible to incorporate a large quantity of crystallites, advantageously limiting the average size of the crystallites to less than 100 µm in order to obtain large specific exchange surfaces.
La morphologie de la porosité des cellules de la mousse est par exemple de type tétrakaidécaèdre, tétradécaèdre ou octaèdre tronqué.The morphology of the porosity of the cells of the foam is for example of the tetrakaidecahedron, tetradecahedron or truncated octahedron type.
Le métal peut occuper plus de 10% du volume total de la mousse, par exemple 15%. La porosité peut donc s’établir entre 90% et 95% du volume total de la mousse.The metal can occupy more than 10% of the total volume of the foam, for example 15%. The porosity can therefore be between 90% and 95% of the total volume of the foam.
Les sels hydrophiles ont de préférence une enthalpie d’hydratation supérieure à 200 kJ/kg de matière.Hydrophilic salts preferably have an enthalpy of hydration greater than 200 kJ/kg of material.
Les hydrates de sels des cristallites peuvent être choisis dans le groupe constitué par CaCl2-(2 à 6)H2O, MgCl2-(1 à 6)H2O, Na2S-(0,5 à 9)H2O, MgSO4-7H2O et Na2SO4-10H2O, cette liste étant non exhaustive.The crystallite salt hydrates may be chosen from the group consisting of CaCl 2 -(2 to 6)H 2 O, MgCl 2 -(1 to 6)H 2 O, Na 2 S-(0.5 to 9)H 2 O, MgSO 4 -7H 2 O and Na 2 SO 4 -10H 2 O, this list being non-exhaustive.
Cette liste de sels/hydrates de sels illustre les différents degrés d’hydratation envisagés. Les sels peuvent être utilisés purs ou mixés en proportions variables. Le choix est essentiellement déterminé par des contraintes économiques, notamment le coût au kilogramme du sel, et techniques, notamment le contrôle de degré d’hydratation.This list of salts/salt hydrates illustrates the different degrees of hydration considered. The salts can be used pure or mixed in variable proportions. The choice is essentially determined by economic constraints, in particular the cost per kilogram of salt, and technical constraints, in particular the control of the degree of hydration.
Le métal constitutif de la mousse est par exemple choisi dans le groupe constitué par l’aluminium, le nickel, le cuivre et leurs alliages.The constituent metal of the foam is for example chosen from the group consisting of aluminum, nickel, copper and their alloys.
Le composite peut comporter un liant organique, de préférence insoluble dans l’eau, notamment choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques, aptes à résister à des températures comprises entre 50°C à 150°C. Un tel liant peut recouvrir, notamment par enduction, au moins une partie des réticules des cellules de la mousse, de préférence au moins 75% de la surface des réticules, voire plus de 90%, notamment la totalité de la surface des réticules des cellules de la mousse.The composite may comprise an organic binder, preferably insoluble in water, chosen in particular from the group consisting of thermoplastic polymers, capable of withstanding temperatures between 50°C and 150°C. Such a binder can cover, in particular by coating, at least part of the reticles of the cells of the foam, preferably at least 75% of the surface of the reticles, or even more than 90%, in particular the entire surface of the reticles of the cells. foam.
Par le fait qu’il est insoluble dans l’eau, le liant organique permet de fixer des micro-cristallites de sel (nucléi) sur les réticules, lesquelles peuvent par la suite croître à partir d’une solution saturée en sel, ou bien servir de sites de nucléation à de nouvelles cristallites qui précipitent à partir de la solution.By the fact that it is insoluble in water, the organic binder makes it possible to fix micro-crystallites of salt (nuclei) on the reticles, which can subsequently grow from a solution saturated with salt, or else serve as nucleation sites for new crystallites that precipitate from solution.
Le liant est de préférence thermorésistant dans une gamme de températures allant de 50°C à 150°C.The binder is preferably heat resistant over a temperature range of 50°C to 150°C.
Le liant est avantageusement thermoélastique afin d’assurer le maintien des cristallites au cours de cycles thermiques lors de l’utilisation du composite.The binder is advantageously thermoelastic in order to ensure the maintenance of the crystallites during thermal cycles during the use of the composite.
La présence du liant, notamment thermoélastique, peut assurer la protection de la mousse vis-à-vis de la corrosion qui a lieu en présence de sels et de vapeur d’eau.The presence of the binder, in particular thermoelastic, can ensure the protection of the foam against the corrosion which takes place in the presence of salts and water vapour.
Le liant peut être organique, durcissant de façon irréversible par polymérisation.The binder can be organic, hardening irreversibly by polymerization.
La mousse présente par exemple une forme de plaque, une forme parallélépipédique ou une forme cylindrique, appropriée au conditionnement (contenant) du composite (contenu), afin de constituer des modules thermochimiques modulables. La forme de plaques est appropriée à un conditionnement en plateformes. La forme cylindrique est recommandée pour un conditionnement en tubes. La forme de la mousse peut être définie arbitrairement par l’utilisation qui est faite du composite. Il en est de même pour les dimensions de la mousse, qui peuvent varier entre 5 et 50 cm, selon le conditionnement et l’application voulues.The foam has for example a plate shape, a parallelepiped shape or a cylindrical shape, suitable for packaging (containing) the composite (content), in order to constitute modular thermochemical modules. The form of sheets is suitable for packaging in platforms. The cylindrical shape is recommended for packaging in tubes. The shape of the foam can be arbitrarily defined by the use made of the composite. The same is true for the dimensions of the foam, which can vary between 5 and 50 cm, depending on the packaging and the desired application.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un composite pour réacteur thermochimique tel que défini plus haut, le procédé comportant une étape de fabrication de la mousse consistant à imprégner, avec le métal de la mousse à l’état fondu, la porosité d’une matrice granulaire sacrificielle, notamment une matrice sacrificielle en sel commun (NaCl).Another subject of the invention, according to another of its aspects, in combination with the foregoing, is a process for manufacturing a composite for a thermochemical reactor as defined above, the process comprising a foam manufacturing step consisting to impregnate, with the metal of the foam in the molten state, the porosity of a sacrificial granular matrix, in particular a sacrificial matrix in common salt (NaCl).
La forme des cellules de la mousse peut être déterminée par la nature de la matrice sacrificielle, c’est-à-dire par la géométrie des cristallites de NaCl.The shape of the foam cells can be determined by the nature of the sacrificial matrix, i.e. by the geometry of the NaCl crystallites.
La mousse en métal est avantageusement fabriquée pour répondre spécifiquement aux contraintes techniques de contrôle de la porosité ouverte et de sa taille moyenne.The metal foam is advantageously manufactured to specifically meet the technical constraints of controlling the open porosity and its average size.
L’imprégnation peut se faire par succion ou par injection.Impregnation can be done by suction or by injection.
L’étape de fabrication de la mousse est prévue de manière à permettre d’obtenir la taille moyenne des cellules souhaitée pour la mousse, c’est-à-dire comprise entre 50µm et 500µm.The foam manufacturing step is planned in such a way as to make it possible to obtain the average size of the cells desired for the foam, that is to say between 50 μm and 500 μm.
Le procédé comporte avantageusement une étape d’insertion des cristallites de sel dans la mousse.The method advantageously includes a step of inserting salt crystallites into the foam.
Cette étape vise à substituer au sel commun, qui est utilisé en tant que matériau modèle, un hydrate de sel approprié, tel que : 1) les chlorures de formule générale MCl1 ou 2-nH2O, où n désigne un nombre entier de molécules d'eau et M désigne un cation alcalino-terreux ou métallique bivalent tel que Ca, Mg, 2) les sulfures, comme par exemple Na2S, 3) les sulfates, comme par exemple MgSO4, Na2SO4.This step aims to replace the common salt, which is used as a model material, with an appropriate salt hydrate, such as: 1) the chlorides of general formula MCl 1 or 2 -nH 2 O, where n denotes an integer number of water molecules and M denotes an alkaline-earth or bivalent metal cation such as Ca, Mg, 2) sulphides, such as for example Na 2 S, 3) sulphates, such as for example MgSO4, Na2SO4.
L’étape d’insertion, selon un premier mode de réalisation, peut comporter :The insertion step, according to a first embodiment, may comprise:
- le trempage de la mousse dans un bain d’une solution saline, notamment d’une solution saline saturée,- soaking the foam in a bath of a saline solution, in particular a saturated saline solution,
- l’évaporation de la solution, et- the evaporation of the solution, and
- la réalisation d’une précipitation directe des cristallites au sein des cellules de la mousse lors de l’évaporation de la solution. Celle-ci est avantageusement stimulée par chauffage, dont la température est adaptée à la cinétique de précipitation, laquelle dépend du type de sel.- the realization of a direct precipitation of the crystallites within the cells of the foam during the evaporation of the solution. This is advantageously stimulated by heating, the temperature of which is adapted to the precipitation kinetics, which depends on the type of salt.
Il en résulte une distribution spatiale hétérogène en densité, c’est-à-dire en quantité, et en tailles de cristallites. Selon la cinétique de précipitation, la taille des cristallites peut varier entre quelques µm et plusieurs centaines de µm. La cinétique de précipitation influence la densité, la morphologie et la taille des cristallites. La cinétique est contrôlée par la température et l’humidité ambiante, qui impose la cinétique d’évaporation, ainsi que par la nature du sel utilisé.This results in a heterogeneous spatial distribution in density, i.e. in quantity, and in crystallite sizes. Depending on the precipitation kinetics, the size of the crystallites can vary between a few µm and several hundred µm. Precipitation kinetics influence crystallite density, morphology and size. The kinetics are controlled by the temperature and the ambient humidity, which imposes the evaporation kinetics, as well as by the nature of the salt used.
Dans le cas de ce premier mode de réalisation, le procédé peut également comporter une étape, préalable à l’étape d’insertion, d’ensemencement de la mousse par des micro-cristallites, comportant le trempage de la mousse dans une solution saline, notamment une solution saline saturée, et le séchage à l’air ambiant.In the case of this first embodiment, the method can also comprise a step, prior to the insertion step, of seeding the foam with micro-crystallites, comprising soaking the foam in a saline solution, including a saturated saline solution, and drying in ambient air.
Il en résulte une distribution homogène de micro-cristallites fines, de taille moyenne inférieure à 100 µm le long des réticules de la mousse, mais en faible quantité. Cette étape préalable d’ensemencement de la mousse peut favoriser la croissance de cristallites à partir des micro-cristallites ensemencées lors de l’étape d’insertion ultérieure.This results in a homogeneous distribution of fine micro-crystallites, with an average size of less than 100 μm along the reticles of the foam, but in small quantities. This preliminary step of seeding the foam can promote the growth of crystallites from the micro-crystallites seeded during the subsequent insertion step.
Selon un deuxième mode de réalisation, l’étape d’insertion comporte :According to a second embodiment, the insertion step comprises:
- l’humidification de la mousse ou l’enduction de la mousse avec un liant organique, de préférence insoluble dans l’eau, et- moistening the foam or coating the foam with an organic binder, preferably insoluble in water, and
- la réalisation d’un tamisage/vibrage d’une poudre de cristallites de sel à travers le réseau de la mousse.- carrying out sieving/vibration of a powder of salt crystallites through the network of the foam.
La poudre de cristallites de sel peut être finement calibrée, avec une taille moyenne de particules inférieure à 100µm.The salt crystallite powder can be finely graded, with an average particle size of less than 100µm.
Il résulte de ce mode de réalisation une distribution homogène de cristallites agglomérées le long des réticules de la mousse. Elles peuvent servir de sites de nucléation, d’où peuvent croître des cristallites par précipité à partir d’une solution saturée, comme décrit dans le premier mode de réalisation, sans avoir à recourir à l’ensemencement par trempage initial en solution saturée et séchage.This embodiment results in a homogeneous distribution of agglomerated crystallites along the reticles of the foam. They can serve as nucleation sites, from which can grow crystallites by precipitate from a saturated solution, as described in the first embodiment, without having to resort to seeding by initial soaking in saturated solution and drying. .
Quelle que soit l’étape d’insertion des cristallites mise en œuvre parmi les deux modes de réalisation décrits plus hauts, cette étape permet de garder la porosité de la mousse ouverte pour permettre les transferts de masse, c’est-à-dire de vapeur d’eau, à travers le matériau réactif constitué par les cristallites.Whatever the step of inserting the crystallites implemented among the two embodiments described above, this step makes it possible to keep the porosity of the foam open to allow the mass transfers, that is to say to water vapour, through the reactive material constituted by the crystallites.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, une unité de stockage et restitution d’énergie par voie thermochimique, comportant au moins un module de réacteur thermochimique comportant au moins un composite tel que défini plus haut et une enceinte d’échangeur thermique permettant la circulation d’un fluide caloporteur à l’intérieur de l’enceinte et logeant ledit au moins un module de réacteur thermochimique.Another subject of the invention, according to another of its aspects, in combination with the foregoing, is a thermochemical energy storage and release unit, comprising at least one thermochemical reactor module comprising at least one composite such as defined above and a heat exchanger enclosure allowing the circulation of a heat transfer fluid inside the enclosure and housing said at least one thermochemical reactor module.
Ledit au moins un module de réacteur thermochimique comporte avantageusement un contenant, de préférence métallique, logeant au moins un composite et présentant au moins une ouverture pour permettre les échanges de vapeur d’eau entre le composite et un réservoir de condensation de la vapeur d’eau.Said at least one thermochemical reactor module advantageously comprises a container, preferably metallic, housing at least one composite and having at least one opening to allow the exchange of water vapor between the composite and a condensation tank of the steam. water.
L’unité comporte avantageusement une pluralité de modules de réacteurs thermochimiques. Les modules de réacteurs thermochimiques peuvent être traversés par un ou plusieurs tubes de liaison ajourés qui présentent sur leur longueur au moins une ouverture débouchant dans chaque module. Le ou chaque tube de liaison peut être relié audit réservoir de condensation et être configuré pour permettre les échanges de vapeur d’eau entre le composite et ledit réservoir. Les contenants des modules de réacteurs thermochimiques sont avantageusement en contact, extérieurement, avec le fluide caloporteur. Le ou les tubes de liaison peuvent traverser plusieurs modules de réacteurs thermochimiques.The unit advantageously comprises a plurality of modules of thermochemical reactors. Thermochemical reactor modules can be crossed by one or more perforated connecting tubes which have along their length at least one opening opening into each module. The or each connecting tube can be connected to said condensation tank and be configured to allow the exchange of water vapor between the composite and said tank. The containers of the modules of thermochemical reactors are advantageously in contact, externally, with the heat transfer fluid. The connecting tube(s) can pass through several modules of thermochemical reactors.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui a été défini plus haut, un procédé d’utilisation d’une unité de stockage et restitution d’énergie par voie thermochimique telle que définie plus haut, comportant les étapes suivantes :Another subject of the invention, according to another of its aspects, in combination with what has been defined above, is a method of using a unit for storing and restoring energy by thermochemical means as defined above. , comprising the following steps:
- Etape a : étape de stockage d’énergie dans ladite unité comportant le chauffage dudit au moins un module de réacteur thermochimique de manière à déshydrater au moins partiellement les cristallites d’hydrates de sel et à libérer de la vapeur d’eau qui est évacuée, notamment par le ou les tubes de liaison, puis condensée dans un réservoir de condensation,Step a: step of storing energy in said unit comprising heating said at least one thermochemical reactor module so as to at least partially dehydrate the crystallites of salt hydrates and to release water vapor which is evacuated, in particular via the connecting tube(s), then condensed in a condensation tank,
- Etape b : étape de restitution d’énergie dans ladite unité dans laquelle la vapeur d’eau est réintroduite, notamment par le ou les tubes de liaison, dans le ou les composites dudit au moins un module de réacteur thermochimique et dans laquelle la production de chaleur dégagée par la réaction d’hydratation des hydrates de sel chauffe le fluide caloporteur qui est acheminé vers une ou des installations domestiques.Stage b: energy restitution stage in said unit in which the water vapor is reintroduced, in particular through the connecting tube(s), into the composite(s) of said at least one thermochemical reactor module and in which the production of heat released by the hydration reaction of the salt hydrates heats the heat transfer fluid which is routed to one or more domestic installations.
Les conditions d’opération, notamment la gamme de températures et la pression partielle de vapeur d’eau, dépendent du type de sel d’hydrate et du degré d’hydratation admissible. La température de fusion de l’hydrate de sel baisse avec le degré d’hydratation.The operating conditions, in particular the temperature range and the partial water vapor pressure, depend on the type of hydrate salt and the allowable degree of hydration. The melting temperature of salt hydrate decreases with the degree of hydration.
Les conditions d’opération sont donc définies par le degré d’hydratation désiré pour éviter la déliquescence et la fusion. Ces deux états doivent être évités pour conserver le caractère pulvérulent à porosité ouverte du composite. Par exemple, si on utilise le sel CaCl2à son degré d’hydratation maximal (6 molécules d’eau), la température de fusion est de seulement 30°C.The operating conditions are therefore defined by the degree of hydration desired to avoid deliquescence and melting. These two states must be avoided to preserve the powdery character with open porosity of the composite. For example, if the CaCl 2 salt is used at its maximum degree of hydration (6 molecules of water), the melting point is only 30°C.
Les gammes de températures de fonctionnement du réacteur thermochimique et les degrés d’hydratation de l’hydrate de sel préconisés dépendent du sel considéré. Par exemple, si on utilise le sel CaCl2, le degré d’hydratation est avantageusement limité à 2 ou 3 pour une hydratation totale de degré 6, avec des plages de température de 50 à 150°C.The operating temperature ranges of the thermochemical reactor and the degrees of hydration of the recommended salt hydrate depend on the salt considered. For example, if the CaCl 2 salt is used, the degree of hydration is advantageously limited to 2 or 3 for a total hydration of degree 6, with temperature ranges of 50 to 150°C.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequelThe invention may be better understood on reading the detailed description which follows, non-limiting examples of implementation thereof, and on examining the appended drawing, on which
Claims (17)
- une mousse (2) en métal comportant une pluralité de cellules (3) ouvertes, la taille moyenne d’une cellule (3) étant comprise entre 50 µm et 500 µm,
- des cristallites (5) de sels hydrophiles aptes à réagir de manière réversible avec de la vapeur d’eau dans une réaction d’hydratation pour former des cristallites (5) d’hydrates de sels, les cristallites (5) étant retenues au sein des cellules (3) de la mousse (2).Composite (1) for a thermochemical reactor comprising:
- a metal foam (2) comprising a plurality of open cells (3), the average size of a cell (3) being between 50 µm and 500 µm,
- crystallites (5) of hydrophilic salts capable of reversibly reacting with water vapor in a hydration reaction to form crystallites (5) of hydrates of salts, the crystallites (5) being retained within cells (3) of the foam (2).
- le trempage de la mousse (2) dans un bain d’une solution saline, notamment d’une solution saline saturée,
- l’évaporation de la solution, et
- la réalisation d’une précipitation directe des cristallites (5) au sein des cellules (3) de la mousse (2) lors de l’évaporation de la solution.Method according to the preceding claim, comprising a step of inserting salt crystallites (5) into the foam (2), the insertion step comprising:
- soaking the foam (2) in a bath of a saline solution, in particular a saturated saline solution,
- the evaporation of the solution, and
- the realization of a direct precipitation of the crystallites (5) within the cells (3) of the foam (2) during the evaporation of the solution.
- l’humidification de la mousse (2) ou l’enduction de la mousse (2) avec un liant organique, de préférence insoluble dans l’eau, et
- la réalisation d’un tamisage/vibrage d’une poudre de cristallites (5) de sel à travers le réseau de la mousse.Method according to claim 10, comprising a step of inserting the salt crystallites (5) into the foam (2), the insertion step comprising:
- moistening the foam (2) or coating the foam (2) with an organic binder, preferably insoluble in water, and
- carrying out a sieving/vibration of a powder of crystallites (5) of salt through the network of the foam.
- Etape a : étape de stockage d’énergie dans ladite unité (100) comportant le chauffage dudit au moins un module (10) de réacteur thermochimique de manière à déshydrater au moins partiellement les cristallites (5) d’hydrates de sel et à libérer de la vapeur d’eau (E) qui est évacuée, notamment par le ou les tubes de liaison (16), puis condensée dans un réservoir de condensation (112),
- Etape b : étape de restitution d’énergie dans ladite unité (100) dans laquelle la vapeur d’eau (E) est réintroduite, notamment par le ou les tubes de liaison (16), dans le ou les composites (1) dudit au moins un module (10) de réacteur thermochimique et dans laquelle la production de chaleur dégagée par la réaction d’hydratation des hydrates de sel chauffe le fluide caloporteur (F) qui est acheminé vers une ou des installations domestiques.
- Step a: step of storing energy in said unit (100) comprising heating said at least one thermochemical reactor module (10) so as to at least partially dehydrate the crystallites (5) of salt hydrates and to release the water vapor (E) which is evacuated, in particular via the connecting tube(s) (16), then condensed in a condensation tank (112),
- Step b: energy restitution step in said unit (100) in which the water vapor (E) is reintroduced, in particular through the connecting tube(s) (16), into the composite(s) (1) of said at at least one thermochemical reactor module (10) and in which the production of heat released by the hydration reaction of the salt hydrates heats the heat transfer fluid (F) which is routed to one or more domestic installations.
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