WO2014091094A1 - Energy generation system, motor vehicle and generator set comprising such a system - Google Patents

Energy generation system, motor vehicle and generator set comprising such a system Download PDF

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WO2014091094A1
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heat exchanger
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Angi LE FLOCH
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Hynergy Ag
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    • F02M25/12Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a system for generating energy.
  • the present invention relates to the admission of hydrogen and oxygen to the air mixture of a heat engine fueled by fuel.
  • Hydrogen engines are known.
  • the disadvantage of this type of hydrogen engine is the risk of explosion, leakage because the engine is under pressure.
  • these hydrogen engines are very complicated to manufacture because the pressure is important.
  • Fuel cell technology uses reservoirs that store hydrogen at high pressure such as 700 bar. Such storage on a vehicle endangers the passengers of the vehicle and the people around up to ten meters. In addition, it is necessary to have electrical energy to make such a pressure vessel so that the carbon footprint of the use of fuel cells is not profitable.
  • Another disadvantage is the weight of such technology; typically the vehicle weighs 40% more than a conventional vehicle. However, for a vehicle launched at 90km / h, its consumption is almost proportional to its weight.
  • the purpose of the present invention is to provide an energy generation system for improving the creation of hydrogen and oxygen to reduce fuel consumption a thermal engine while reducing the risks associated with the storage of hydrogen and oxygen.
  • the invention proposes a system for generating energy, remarkable in that it comprises a first generator producing electrical energy, an electrolyzer producing, from electricity and water, oxygen and hydrogen, a heat exchanger producing a high pressure gas from a refrigerant, a turbine producing rotational energy from the high pressure gas and arranged to drive the generator in rotation, and an engine thermal generating rotational energy, said engine being powered by hydrogen, oxygen and fuel.
  • generator is meant an electric generator for producing electrical energy from another form of energy.
  • combustion engine By “heat engine”, it should be noted that the engine performs work using a combustion process, such as a combustion engine or a turbine engine.
  • the generator can be coupled to the rotation of the turbine directly or indirectly.
  • the generator can be connected directly to the axis of rotation of the turbine or through an intermediate.
  • “Turbine” means a rotary device intended to use the kinetic energy of a liquid fluid such as water, or gaseous (steam, air, combustion gas), to rotate a shaft integral with the blades turbine, such as a centrifugal turbine (better efficiency) or volumetric.
  • fuel is a fuel that powers the engine.
  • the energy generation system comprises a second generator generating electrical energy and coupled to the rotation of the heat engine.
  • the second generator can be coupled to the rotation of the motor directly or indirectly.
  • the second generator can be connected directly to the axis of rotation of the engine or by means of a belt, a pinion or other.
  • the heat exchanger consists of a plate heat exchanger or a tube heat exchanger.
  • the energy generating system comprises the means for cooling the first generator or second generator to lower the operating temperature.
  • the cooling means makes it possible to maintain a temperature of less than 100 ° so as to avoid the drop in the generation of the magnetic field and to ensure the proper functioning of the generator without any degradation.
  • the cooling means does not prevent transferring the heat dissipated to a fluid in order to transfer said heat to a heat transfer oil.
  • the goal is to recover the heat and not to dissipate it. It can be used any means of heat recovery.
  • the power generation system includes a cooling means of the electrolyzer for lowering the operating temperature.
  • the cooling means makes it possible to maintain a temperature of less than 100 ° in order to ensure the good performance of the electrolyser.
  • said first generatrix or second generator comprises at least one rotor consisting of several permanent magnets and a magnet holding device to ensure the proper maintenance of the position of the magnets.
  • the locking means can encapsulate the magnets to prevent damage to the system.
  • the cooling means comprises a circuit of a fluid passing through the generator and an exchanger for cooling the fluid.
  • the fluid is water.
  • the energy generating system comprises means for measuring the electrode voltage and means for regulating the voltage of each electrode.
  • the means of limiting the voltage of each electrode avoids overheating of the electrolysis system can significantly reduce the efficiency of electrolysis.
  • the invention comprises a means for regulating the injection time of the fuel in the engine.
  • the energy generation system also comprises means for filtering a gas, said gas filtration means being disposed inside an electrolytic liquid reservoir supplying the electrolyzer.
  • the electrolyser comprises electrodes of thickness of the order of 0.1 to 3 mm and spacing means for separating each electrode by a distance of the order of 0.5 mm to 20 mm.
  • the magnets are rare earth neodymium.
  • the rotor and the stator are arranged at a distance of the order of 0.1 and 2 mm.
  • the present invention also relates to an aircraft comprising a system for generating energy.
  • the present invention also relates to a motor vehicle or a generator comprising a system for generating energy.
  • Motor vehicle means any land, sea, rail or air vehicle that propels itself with the aid of an engine.
  • Generating set means an autonomous device capable of generating electricity.
  • FIG. 1 represents a schematic view of the invention
  • FIG. 2 represents a perspective view of a generator
  • FIG. 3 represents a perspective view of the electrolyser
  • FIG. 4 represents an exploded view of the generator of FIG. 2,
  • FIG. 5 represents an exploded view of an electrolyser of FIG. 3,
  • FIG. 6 represents a perspective view of a reservoir
  • FIG. 7 represents an exploded view of the reservoir of FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a schematic view of an example of an invention.
  • the principle is to transform water into hydrogen and oxygen by an electrolyser powered by the generator.
  • the use of hydrogen and oxygen makes it possible to reduce, on the one hand, pollution by reducing, for example, CO 2 particles and, on the other hand, the consumption of the engine.
  • a mixture of hydrogen and oxygen reduces between 50 and 95% of the fuel consumption compared to its injection without mixing hydrogen and oxygen.
  • FIG. 1 illustrates the operating principle of the invention.
  • the energy generation system comprises a heat engine 1, a first generator 3, a second generator 3, an electrolyzer 7, a tank 9 of electrolytic liquid and a heat exchanger 15. It is possible to have an operation with water or demineralised water.
  • the energy generation system also comprises at least one means for cooling the generator and the electrolyzer, a means for filtering the gas produced by the electrolyser 7 and a means for regulating the injection time 11.
  • a heat exchanger 15 feeds at least one turbine 14.
  • the turbine 14 produces a rotational energy.
  • a first generator 3 is directly connected to at least one turbine 14 for the purpose that the turbine rotates the first generator 3.
  • the second generator 3 current feeds an electrolyzer 7 which will be detailed below.
  • the heat exchanger 15 has a refrigerant circuit, a heat-carrier oil circuit, a refrigerant inlet 151 and a refrigerant outlet 152, a heat-carrier oil inlet 153, and a heat-carrier oil outlet 154.
  • the refrigerant is a l, 1, 1, 2-tetrafluoroethane (CH 2 F-CF 3 ) water or any type of fluid passing from a liquid state to a gaseous state.
  • Heat transfer oil is a synthetic oil for heat transfer.
  • the refrigerant 151 is stored in a refrigerant tank 16, for example the tank is a coolant liquid balloon and the fluid has an evaporation temperature of the order of 80 to 150 ° C.
  • the refrigerant enters the heat exchanger 15 through the refrigerant inlet 151, for example the fluid is at room temperature.
  • the refrigerant changes from liquid to gas.
  • the heat exchanger 15 is a plate heat exchanger.
  • the refrigerant circuit operates on the principle of the thermodynamic cycle.
  • the refrigerant at the refrigerant outlet 152 of the heat exchanger 15 is at high temperature and in the form of a gas.
  • the high-pressure gas makes it possible to turn turbines 14.
  • the gas enters a cooling means 31, for example the cooling means 31 is a condenser or exchanger so as to cool the gas so that it passes in the form of liquid.
  • a liquid is obtained which has, for example, a temperature of 30 ° C. This fluid is then conveyed to the refrigerant reservoir 16.
  • a pump 8 circulates the refrigerant.
  • the refrigerant operates at high pressure and the pump 8 must be provided to withstand this pressure.
  • the pump 8 is located between the refrigerant reservoir 16 and the heat exchanger 15.
  • the heat exchanger 15 has the function of recovering the thermal energy from the engine or more generally from a heat source (for example, exhaust gas, electrolyser, etc.). This heat source can be recovered from the power generation system (such as the exhaust gas from a heat engine, the electrolytic liquid from the electrolyser), or recovered from another system that has thermal energy. .
  • the heat exchanger 15 also has a heat-transfer oil inlet 153. When the heat-transfer oil is admitted inside the exchanger 15, the heat-transfer oil is at a high temperature, for example 150 ° C. .
  • the heat exchanger makes it possible to give the heat calories to the refrigerant.
  • the heat-transfer oil outlet 154 the heat-transfer oil is at a low temperature, for example 30 ° C.
  • the heat exchanger makes it possible to have an exchange between the refrigerant circuit and the heat transfer oil circuit.
  • the heat-transfer oil at low temperature enters a cooling means 31 and allows the electrolytic liquid supplying the two electrolysers 7 to be cooled. 3 1 cooling, the heat transfer oil is always at low temperature and will be routed to another cooling means 31 so as to recover the heat of the refrigerant which changes from the gas state to the liquid state.
  • the heat transfer oil will be warmer at the outlet of the cooling means 31, for example the heat transfer oil will have increased in temperature and may be at 50 ° C.
  • the heat transfer oil is then conveyed to the first generator and / or the second generatrix, or to the turbine or turbines 14.
  • the purpose is to cool the first generator 3, or the second generator 3 or the turbines 14 and to also allow to recover a portion of the heat generated by the first generatrix 3, and / or the second generator 3 and / or the turbines 14.
  • the heat transfer oil will be warmer after this passage, for example 70 ° C.
  • the heat transfer oil passes through the engine 1 and will stand out at 90 ° C for example.
  • the heat transfer oil is then conveyed to the exhaust to recover the heat of the explosion.
  • this exchange is carried out by a tube exchanger.
  • the heat transfer oil at the outlet of the tube exchanger is at a high temperature, for example 150 ° C., and enters the heat exchanger 15. In this way, the heat generated by the various elements of the heat exchanger system is recovered.
  • the heat exchanger recovers thermal heat from the exhaust gas, the electrolyser and / or any other heat source.
  • the system as described recuperates the heat little by little which avoids having a significant temperature difference between a heat transfer oil inlet in an element and the sotrie this element. For example, it is avoided to go from 30 ° C to 150 ° C at one time. It is then possible to have several heat exchangers 15 to recover heat little by little.
  • the heat engine 1 produces rotational energy. Via a belt 2, a second generator 3 is rotated according to the engine speed.
  • the second generator 3 which we will detail below, creates electrical energy.
  • the second generator 3 is composed of a rotor consisting of several permanent magnets and a stator consisting of a winding of copper wire. The second generator 3 creates a three-phase electricity by its configuration.
  • the second generator 3 is connected to a diode bridge for rectifying the AC direct current. It is also possible for the generator to be connected to a diode bridge to rectify the pulsed current or as a simple rectification.
  • the direct current coming from the first generatrix 3 or the second generatrix 3 feeds two electrolysers 7 which make it possible to carry out chemical reactions of an electrolytic liquid using direct current.
  • These two electrolysers 7 are identical and consist of several electrodes; they will be detailed below.
  • a regulation means of the voltage of 6 of each electrode prevents overheating of the electrolyzer and ensures the good performance of the electrolysis. In fact, overheating considerably reduces the efficiency of the electrolysis.
  • the regulating means of the voltage 6 of each electrode is an automaton.
  • the automaton comprises means for measuring the voltage of the first generator or the second generator 3.
  • the voltage measuring means 5 may also perform a measurement at the output of the diode bridge 4.
  • the measurement information is transmitted to the controller that provides the power supply function of the electrolyser 7 to ensure a voltage between 1.75 and 2.5V per electrode. Voltage should be limited to 2.5V to prevent overheating. To ensure proper operation, the temperature is below 60 ° C.
  • the automaton acts on static relays of 200A so as to distribute the power supply without ever exceeding 2.5V per electrode. For example, for twenty electrodes, the overall voltage will not exceed 40V.
  • the power supply function of the automaton to regulate the electrolyser will ensure a voltage of 1.75 to 20V per electrode.
  • the regulating means 6 is not useful when the generator uses a voltage regulator.
  • a gas consisting of a mixture of oxygen and hydrogen is created.
  • This gas is cleaned by gas filtration means to clean the mixture.
  • the gas is created using the electrolytic liquid potassium or other type, such as sodium. It is necessary to use the gas filtration means for two functions: as flame arrestor and as gas cleaning to extract the electrolyte liquid from the mixture of hydrogen and oxygen.
  • the gas passes through a flow sensor 10.
  • the flow sensor makes it possible to regulate the flow rate of the fuel to be conveyed to the heat engine 1.
  • the information of the flow sensor 10 is sent to the injection timing control means 1 1 fuel.
  • the flow rate of the fuel is then regulated by the means for regulating the injection time 1 1 of the fuel in order to adjust the needs of the heat engine 1 to fuel.
  • the gas passes through a nonreturn valve 13 to protect the system from possible backfires in the pipe.
  • the nonreturn valve 13 is close to the combustion chamber of the heat engine 1.
  • the gas is then mixed with air to be introduced into the combustion chamber of the heat engine 1.
  • the present invention has a means for regulating the injection time 11.
  • Said means for regulating the time injection 1 1 optimizes the intake of gas produced with the fuel to reduce fuel consumption. For example, the fuel injection time is reduced by 80%.
  • a specific oil is replaced so that the admission of a gas consisting of a mixture of hydrogen and oxygen is optimum.
  • the specific oil is used to operate with hydrogen, such as ceramic oil. If the installation of the present invention is to be carried out on an already existing heat engine, draining may be necessary in order to replace the existing oil.
  • the heat engine 1 is connected to an exhaust 12.
  • FIGS 2 and 4 illustrate the generator 3.
  • the first generator 3 or the second generator 3 will be called generator 3.
  • the generator 3 has a cooling means 31, not shown in Figure 2 or 4, to lower the operating temperature. During its operation, the generator 3 rotates at high speed which causes a heating of the various parts.
  • the cooling means 31 of the generator 3 is formed by the passage of a circuit of a fluid inside the generator 3, such as heat transfer oil as mentioned above.
  • the cooling means is also made by air or that the cooling means 31 is a radiator or a heat exchanger.
  • the inlet of the cooling liquid 32 is shown.
  • the coolant outlet 33 is shown.
  • the generator 3 creates a three-phase electricity and three-phase electrical outputs 34 are shown.
  • Generator 3 has a speed multiplier.
  • the generator has a pulley 312 that multiplies the rotational speed of the engine by four.
  • the generator 3 is connected directly to a turbine 14 without a speed multiplier.
  • the generator 3 has a rotor consisting of magnets 309.
  • the magnets 309 are rare earth neodymium such as N42 or rare earth in general, or ferrites, alnico, neodymium, cobalt. These magnets 309 are nested in an interlocking part of the magnets 308 in order to maintain these magnets 309 in their position relative to each other during operation.
  • a metal disk 307 is on either side of the interlocking part of the magnets 308.
  • a magnet holding device consists of two metal disks 307 and the interlocking part of the magnets 308 and magnets 309. metal discs 307 may be in another material, such as composite.
  • a fluid is used, preferably a dielectric liquid to ensure the dissipation of heat and therefore a cooling of the generator 3. It can also be used a heat transfer oil as mentioned above.
  • the various rotating parts are fixed to the rotating shaft 310 by means of one or more nuts 31 1.
  • the rotating shaft is held in position by bearings 302.
  • It can be added a seal 305 which can to be lip to prevent leakage of the dielectric fluid of the generator 3.
  • the set of parts is surrounded by metal parts having a passage for the coolant 313. Between each metal part, two O-rings 304 ensure the sealing between these metal parts.
  • Two flanges 306 are on either side of the generator 3 and encapsulate all the metal parts.
  • the set of metal parts is integrally fixed by studs 301.
  • stator 303 consisting of a number of winding copper wire.
  • stator 303 has two copper wires of diameter 1, 2mm which are doubled and their length depends on the number of desired phases.
  • FIG. 4 represents two rotors and two stators 303. This generator 3 makes it possible to provide
  • the rotor and the stator 303 are arranged at a distance of the order of 0, 1 and 2 mm.
  • the distance is the distance between the rotor and the stator.
  • the rotor and the stator are arranged at 0.5 mm distance. Too small a gap can cause system degradation if the rotor touches the stator. When the rotor is too far, for example beyond 2 mm, the power of the system is greatly reduced.
  • the electrolyser 7 has an inlet 71 of an electrolytic liquid. At the outlet of the electrolyser 7, a mixture of gas and liquid is created and passes through the outlet of the gas 72.
  • a pump 8 supplies the electrolyzer 7 with the electrolytic liquid contained in the tank 9.
  • This pump 8 makes it possible, on the one hand, to circulate the electrolytic liquid and, on the other hand, serves as an anti-return flow of the liquid in the reservoir.
  • the electrolyser also has a cooling means 31 which makes it possible to lower the temperature of the electrolytic liquid. Indeed, at the output of the electrolyser, the electrolytic liquid has warmed up and to ensure proper operation under the same conditions, it is preferable to lower the operating temperature by the cooling means.
  • the cooling means is a plate heat exchanger.
  • a pump 8 feeds the plate heat exchanger. This pump 8 serves to circulate a cold liquid from the cooling means to the plate heat exchanger to cool the electrolyte liquid passing through the plate heat exchanger. There is no mixing between the electrolytic liquid and the cold liquid of the cooling means.
  • the electrolyser 7 consists of a plurality of electrodes. Each electrode may be anode or cathode electrode 703 or a neutral electrode 704.
  • the anode or cathode electrodes 703 or the neutral electrodes 704 are made of 316L stainless steel or polymer.
  • Each anode electrode or cathode 703 has a bore for a liquid passage 705, a bore for the passage of gas 707 and a terminal 706 connectable to a positive or negative current.
  • the passage of the gas 707 is reversed from one neutral electrode 704 to the other.
  • the electrolyser also has neutral electrodes 704.
  • These neutral electrodes 704 also have a bore of the liquid passage 705 and a gas passage bore 707.
  • the bore of the liquid passage 705 circulates the electrolytic liquid through the channels.
  • the electrolyzer 7 has sealing means between each anode electrode or cathode 703 and neutral electrode 704.
  • the sealing means makes it possible to ensure the seal between the anode electrodes or cathodes 703 and the neutral electrodes 704 to prevent leakage of the electrolytic liquid.
  • the sealing means is a seal 702 which is positioned between each neutral electrode 704 and each anode or cathode electrode 703.
  • the seal 702 also provides electrical isolation between the anodes or cathodes 703 or 703. the neutral electrodes 704.
  • the electrolyzer 7 is closed by a cover 701 located on either side of the various elements of the electrolyser 7.
  • the cover 701 makes it possible to contain the electrolytic liquid inside the electrolyser 7.
  • a seal 702 is positioned on each side of the cover 701 to provide overall sealing of the electrolyser 7.
  • Each of the neutral electrodes 704, anode electrodes or cathodes 703, seals 702 have bores. to allow their attachment and ensure sufficient space to allow the chemical reaction.
  • This space is of the order of 0.5 mm to 20 mm according to the amperage and can be achieved by the thickness of the seal 702 or by any other insulating means. In this way, this space makes it possible to be optimum for the chemical reaction of the electrolytic liquid and ensures a good yield of the electrolyser 7.
  • the space between each anode electrode or cathode 703 and each neutral electrode 704 is 3 mm.
  • anode or cathode electrodes 703 and the neutral electrodes 704 rods are inserted through the different parts of the electrolyser 7.
  • Other types of maintenance of the anode or cathode electrodes 703, neutral electrodes 704 and covers 701 may be envisaged, for example lugs on anode or cathode electrodes 703 and bores crossing or not the neutral electrodes. 704.
  • a first anode or cathode electrode 703 is positioned on one side of the electrolyser 7. This first anode or cathode electrode 703 is connected to the negative terminal which will therefore be the cathode. Then, a plurality of neutral electrodes 704 is positioned and finally an anode electrode or cathode 703 is connected to the positive terminal which will be the anode.
  • the anode or cathode electrodes 703 and the neutral electrodes 704 have a thickness of the order of 0.1 to 3 mm.
  • the anode or cathode electrodes 703 and the neutral electrodes 704 have a thickness of 1 mm.
  • FIGS. 6 and 7 represent the reservoir 9.
  • the reservoir 9 also has a means for filtering the gas created by the electrolyser 7.
  • the reservoir 9 comprises an access to the reservoir 91 in order to fill the reservoir. an electrolytic liquid, and an outlet of the liquid 92 for supplying the electrolytic liquid to the electrolyzer 7.
  • the reservoir 9 also comprises a gas inlet 93 and an outlet of the gas 94.
  • the reservoir 9 comprises partitions 901 to prevent the liquid from moving. These partitions 901 are not sealed relative to each other, the electrolyte liquid is distributed throughout the tank to have the same level in the tank.
  • the minimum level of electrolytic liquid corresponds to the level of the bubbler 902.
  • the maximum level of the electrolytic liquid is limited by access to the tank 91 so that the electrolytic liquid is not conveyed with the gas into the engine inlet.
  • Hydrogen and oxygen and a part of the electrolytic liquid pass through the inlet of the gas 73 and arrive in a bubbler 902.
  • the bubbles created by the bubbler pass through a baffle network to clean the product gas, the electrolyte liquid remains in the tank 9 to then go back to the electrolyser.
  • the arrow F represents the path of the bubbles created by the bubbler 902.
  • the proportion of the gas is 1 volume of oxygen and 2 volumes of hydrogen.
  • FIG 8 shows an example of operation of the invention for a generator.
  • the heat engine 1 is a turbo diesel engine V8 comprising a turbo.
  • the generator set of 200kW / h produces a three-phase alternating current.
  • the energy generation system makes it possible to recover the heat of the heat engine 1 (of the order of 90 °) and of the exhaust gases (of the order of 450 °).
  • the exhaust gas passes through a heat exchanger, called evaporator 17.
  • the exhaust gas is between 450 and 300 ° and can heat the refrigerant 100 ° to 150 ° output. Then, the exhaust gas is discharged through the exhaust outlet 121.
  • the diagram indicates several heat exchangers to increase the heat of the refrigerant little by little.
  • the refrigerant On leaving the evaporator 17, the refrigerant (of the order of 150 °) passes through a turbine 14 which rotates a generator 3.
  • the generator 3 supplies the electrolyser 7. It is possible or not to have a voltage regulating means 6.
  • the system comprises a circuit (closed) of a refrigerant which passes through a condenser 19, three heat exchangers, a regenerator 18 and an evaporator 17.
  • the circulation of the refrigerant is ensured by a circulation pump 8.
  • the refrigerant enters another heat exchanger, called regenerator 18. It makes it possible to increase the temperature of a portion of the refrigerant circuit so as to raise its temperature from 90 ° to 1 ° C. About 10 °.
  • the refrigerant, at the inlet of the regenerator 18, is at a temperature of about 90 ° and comes from three heat exchangers. These three heat exchangers allow the refrigerant to go from a temperature of 30 ° (about) to a temperature below 60 °, then to go from a temperature of 60 ° (about) to a temperature below 80 ° and to pass from a temperature of 80 ° (about) to a temperature of less than 90 °.
  • the refrigerant, at a temperature of 30 ° (approximately) comes from another heat exchanger, called condenser 19.
  • One of the three heat exchangers heats the refrigerant by the coolant of the engine 1 which is at a temperature below 90 ° (otherwise the engine is safe).
  • a pump 8 circulates the coolant in a closed circuit.
  • Another of the three heat exchangers heats the refrigerant by the electrolytic liquid of the electrolyzer 7 which is at a temperature below 80 ° (to ensure the proper functioning of the electrolyser).
  • a pump 8 makes it possible to circulate the electrolytic liquid in a closed circuit.
  • the thermal heat loss of an electrolyser is 50%
  • the heat exchanger makes it possible to recover 25% of the 50% of the heat loss.
  • the last of the three heat exchangers heats the refrigerant by the compressed air of the turbo engine 1 which is at a temperature below 60 °.
  • the circuit of the compressed air comes from the turbo and passes through a heat exchanger and arrives in the intake of the engine 1.
  • the condenser 19 heats the refrigerant by an exchanger or a cooling tower 21.
  • the cooling tower 21 comprises a closed circuit which passes through the condenser 19.
  • a pump 8 circulates the water in the condenser 19 before returning to the tower
  • a temperature sensor or sensor 20 measures the water circulation temperature and gives the information to the pump 8 so as to more or less speed up the flow of water between the cooling tower 21 and the condenser 19.
  • a temperature sensor 20 measures the inlet temperature of the turbine 14 so as to more or less accelerate the flow rate of the circulation pump 8 of the refrigerant circuit.
  • the temperature sensor 20 transmits the information to a regulating means of the pump 23 to more or less act on the control of the circulation pump 8 in order to adapt the flow rate in the circuit of the refrigerant.
  • the electrolyser 7 creates a gas consisting of a mixture of oxygen and hydrogen. This gas is cleaned by gas filtration means 22 to clean the mixture. Then, the gas passes through a check valve 13 to then be inserted into the inlet of the engine 1.
  • gas outlet 22 means for filtering a gas

Abstract

The invention concerns an energy generation system comprising a first generator producing electrical energy, an electrolyser producing oxygen and hydrogen from electricity and water, a heat exchanger producing a high-pressure gas from a refrigerant, a turbine producing rotational energy from the high-pressure gas and arranged to rotate the generator, and a heat energy producing rotational energy, said heat engine being supplied with hydrogen, oxygen and fuel.

Description

Système de génération d'énergie, véhicule automobile  Energy generation system, motor vehicle
et groupe électrogène comprenant un tel système  and generator comprising such a system
Domaine technique et état de l'art Technical field and state of the art
La présente invention se rapporte à un système de génération d'énergie. The present invention relates to a system for generating energy.
Plus particulièrement la présente invention concerne l'admission d'hydrogène et d'oxygène au mélange d'air d'un moteur thermique alimenté par du carburant. More particularly, the present invention relates to the admission of hydrogen and oxygen to the air mixture of a heat engine fueled by fuel.
Il est connu des motorisations à hydrogène. L'inconvénient de ce type de moteur à hydrogène est le risque d'explosion, de fuite car la motorisation est sous pression. De plus, ces moteurs à hydrogène sont très compliqués à fabriquer car la pression est importante. Hydrogen engines are known. The disadvantage of this type of hydrogen engine is the risk of explosion, leakage because the engine is under pressure. In addition, these hydrogen engines are very complicated to manufacture because the pressure is important.
Il existe également des piles à combustible qui utilisent des matériaux rares et qui coûtent très cher. La technologie des piles à combustible utilise des réservoirs qui stockent de l'hydrogène à haute pression comme par exemple 700 bars. Un tel stockage sur un véhicule met en danger les passagers du véhicule et les personnes alentour jusqu'à une dizaine de mètres. De plus, il est nécessaire d'avoir une énergie électrique pour réaliser un tel réservoir sous pression de sorte que le bilan de carbone de l'utilisation des piles à combustible ne soit pas rentable. There are also fuel cells that use rare materials and are very expensive. Fuel cell technology uses reservoirs that store hydrogen at high pressure such as 700 bar. Such storage on a vehicle endangers the passengers of the vehicle and the people around up to ten meters. In addition, it is necessary to have electrical energy to make such a pressure vessel so that the carbon footprint of the use of fuel cells is not profitable.
Un autre inconvénient est le poids d'une telle technologie ; généralement le véhicule pèse 40% de plus qu'un véhicule classique. Or, pour un véhicule lancé à 90km/h, sa consommation est quasi proportionnelle à son poids. Another disadvantage is the weight of such technology; typically the vehicle weighs 40% more than a conventional vehicle. However, for a vehicle launched at 90km / h, its consumption is almost proportional to its weight.
Une solution est présentée dans le document WO2007/133174 ; ce document décrit une génération d'hydrogène et d'oxygène. Grâce à ce système, on nettoie le moteur et on réduit les polluants du fait du nettoyage du moteur. La réduction du carburant est liée au nettoyage du moteur induit par l'admission de vapeur d'hydrogène et d'oxygène dans l'admission du moteur. L'inconvénient de ce type de système est que la production dépend d'une batterie et que cette production est alors très faible. Un autre inconvénient est que l'électronique du moteur n'est pas prévue pour fonctionner avec un tel système. Cette vaporisation ne pourra donc pas correctement être prise en compte dans la réduction de l'admission du carburant. A solution is presented in WO2007 / 133174; this document describes a generation of hydrogen and oxygen. This system cleans the engine and reduces pollutants by cleaning the engine. The reduction of the fuel is related to the cleaning of the engine induced by the admission of hydrogen vapor and oxygen in the intake of the engine. The disadvantage of this type of system is that the production depends on a battery and that this production is then very low. Another disadvantage is that the engine electronics are not designed to work with such a system. This vaporization can therefore not be properly taken into account in reducing the fuel intake.
Le but de la présente invention est de proposer un système de génération d'énergie permettant d'améliorer la création d'hydrogène et d'oxygène afin de réduire la consommation de carburant d'un moteur thermique tout en réduisant les risques liés au stockage de l'hydrogène et de l'oxygène. The purpose of the present invention is to provide an energy generation system for improving the creation of hydrogen and oxygen to reduce fuel consumption a thermal engine while reducing the risks associated with the storage of hydrogen and oxygen.
Description de l'invention L'invention propose un système de génération d'énergie, remarquable en ce qu' il comprend une première génératrice fabriquant de l'énergie électrique, un électrolyseur fabriquant, à partir d'électricité et d'eau, de l'oxygène et de l'hydrogène, un échangeur de chaleur fabriquant un gaz haute pression à partir d'un fluide frigorigène, une turbine produisant une énergie de rotation à partir du gaz haute pression et agencée pour entraîner en rotation la génératrice, et un moteur thermique produisant une énergie de rotation, ledit moteur thermique étant alimenté par de l'hydrogène, de l'oxygène et du carburant. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention proposes a system for generating energy, remarkable in that it comprises a first generator producing electrical energy, an electrolyzer producing, from electricity and water, oxygen and hydrogen, a heat exchanger producing a high pressure gas from a refrigerant, a turbine producing rotational energy from the high pressure gas and arranged to drive the generator in rotation, and an engine thermal generating rotational energy, said engine being powered by hydrogen, oxygen and fuel.
La génération d'hydrogène et d'oxygène est directement injectée dans la chambre de combustion avec le carburant. Il n'y pas de réservoir, ce qui évite les risques liés au stockage de l'hydrogène et de l'oxygène. La consommation de carburant est ainsi réduite. Par « génératrice », il convient d'entendre un générateur électrique permettant de produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie. The generation of hydrogen and oxygen is directly injected into the combustion chamber with the fuel. There is no tank, which avoids the risks associated with the storage of hydrogen and oxygen. Fuel consumption is reduced. By "generator" is meant an electric generator for producing electrical energy from another form of energy.
Par « moteur thermique », il convient de noter que le moteur exerce un travail à l'aide d'un processus de combustion, comme par exemple un moteur à explosion ou un moteur à turbine. By "heat engine", it should be noted that the engine performs work using a combustion process, such as a combustion engine or a turbine engine.
La génératrice peut être accouplée à la rotation de la turbine directement ou indirectement. Par exemple, la génératrice peut être reliée directement à l'axe de rotation de la turbine ou par un intermédiaire. The generator can be coupled to the rotation of the turbine directly or indirectly. For example, the generator can be connected directly to the axis of rotation of the turbine or through an intermediate.
Par « turbine », il convient d'entendre un dispositif rotatif destiné à utiliser l'énergie cinétique d'un fluide liquide comme l'eau, ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion), pour faire tourner un arbre solidaire des pales de la turbine, comme par exemple une turbine centrifuge (meilleur rendement) ou volumétrique. "Turbine" means a rotary device intended to use the kinetic energy of a liquid fluid such as water, or gaseous (steam, air, combustion gas), to rotate a shaft integral with the blades turbine, such as a centrifugal turbine (better efficiency) or volumetric.
Le terme « carburant » est un combustible qui alimente le moteur thermique. The term "fuel" is a fuel that powers the engine.
De préférence, le système de génération d'énergie comprend une deuxième génératrice fabriquant de l'énergie électrique et accouplée à la rotation du moteur thermique. La deuxième génératrice peut être accouplée à la rotation du moteur directement ou indirectement. Par exemple, la deuxième génératrice peut être reliée directement à l'axe de rotation du moteur thermique ou par l'intermédiaire d'une courroie, d'un pignon ou autre. Preferably, the energy generation system comprises a second generator generating electrical energy and coupled to the rotation of the heat engine. The second generator can be coupled to the rotation of the motor directly or indirectly. For example, the second generator can be connected directly to the axis of rotation of the engine or by means of a belt, a pinion or other.
De préférence, Péchangeur de chaleur est constitué d'un échangeur de chaleur à plaque ou d'un échangeur de chaleur à tube. Preferably, the heat exchanger consists of a plate heat exchanger or a tube heat exchanger.
De préférence également, le système de génération d'énergie comprend le moyen de refroidissement de la première génératrice ou deuxième génératrice pour abaisser la température de fonctionnement. Also preferably, the energy generating system comprises the means for cooling the first generator or second generator to lower the operating temperature.
Le moyen de refroidissement permet de maintenir une température inférieure à 100° de sorte à éviter la baisse de la génération du champ magnétique et d'assurer le bon fonctionnement de la génératrice en évitant toute dégradation. The cooling means makes it possible to maintain a temperature of less than 100 ° so as to avoid the drop in the generation of the magnetic field and to ensure the proper functioning of the generator without any degradation.
De plus, le moyen de refroidissement n'empêche pas de transférer la chaleur dissipée à un fluide afin de transférer ladite chaleur à une huile caloporteurse. Le but étant de récupérer la chaleur et non de la dissiper. Il peut être utilisé tout moyen de récupération de chaleur. Selon un aspect, le système de génération d'énergie comprend un moyen de refroidissement de l'électrolyseur pour abaisser la température de fonctionnement. In addition, the cooling means does not prevent transferring the heat dissipated to a fluid in order to transfer said heat to a heat transfer oil. The goal is to recover the heat and not to dissipate it. It can be used any means of heat recovery. In one aspect, the power generation system includes a cooling means of the electrolyzer for lowering the operating temperature.
Le moyen de refroidissement permet de maintenir une température inférieure à 100° afin d'assurer le bon rendement de l'électrolyseur. The cooling means makes it possible to maintain a temperature of less than 100 ° in order to ensure the good performance of the electrolyser.
Selon un autre aspect, ladite première génératrice ou deuxième génératrice comprend au moins un rotor constitué de plusieurs aimants permanents et un dispositif de maintien des aimants pour assurer le bon maintien de la position des aimants. In another aspect, said first generatrix or second generator comprises at least one rotor consisting of several permanent magnets and a magnet holding device to ensure the proper maintenance of the position of the magnets.
Lors du fonctionnement, la vitesse de rotation est élevée, le moyen de blocage permet d'encapsuler les aimants pour éviter toute détérioration du système. During operation, the speed of rotation is high, the locking means can encapsulate the magnets to prevent damage to the system.
Egalement selon un autre aspect, le moyen de refroidissement comprend un circuit d'un fluide passant par la génératrice et un échangeur pour refroidir le fluide. Par exemple, le fluide est de l'eau. Also in another aspect, the cooling means comprises a circuit of a fluid passing through the generator and an exchanger for cooling the fluid. For example, the fluid is water.
Selon une variante de la présente invention, le système de génération d'énergie comprend un moyen de mesure de la tension d'électrode et un moyen de régulation de la tension de chaque électrode. De cette façon, le moyen de limiter la tension de chaque électrode évite une surchauffe du système d'électrolyse pouvant diminuer considérablement le rendement de t'électrolyse. According to a variant of the present invention, the energy generating system comprises means for measuring the electrode voltage and means for regulating the voltage of each electrode. In this way, the means of limiting the voltage of each electrode avoids overheating of the electrolysis system can significantly reduce the efficiency of electrolysis.
Egalement selon un autre aspect, l'invention comprend un moyen de régulation du temps d'injection du carburant dans le moteur thermique. De préférence, le système de génération d'énergie comprend également un moyen de filtration d'un gaz, ledit moyen de filtration d'un gaz étant disposé à l'intérieur d'un réservoir de liquide électrolytique alimentant l'électrolyseur. Also according to another aspect, the invention comprises a means for regulating the injection time of the fuel in the engine. Preferably, the energy generation system also comprises means for filtering a gas, said gas filtration means being disposed inside an electrolytic liquid reservoir supplying the electrolyzer.
Le fait d'avoir le moyen de filtration d'un gaz et le réservoir au même endroit, permet d'optimiser l'encombrement du système de génération d'énergie. De préférence également, l'électrolyseur comprend des électrodes d'épaisseur de l'ordre de 0, 1 à 3 mm et un moyen d'espacement pour séparer chaque électrode d'une distance de l'ordre de 0,5 mm à 20mm. Having the means for filtering a gas and the tank in the same place, optimizes the size of the energy generation system. Also preferably, the electrolyser comprises electrodes of thickness of the order of 0.1 to 3 mm and spacing means for separating each electrode by a distance of the order of 0.5 mm to 20 mm.
De préférence, les aimants sont en terre rare néodyme. Preferably, the magnets are rare earth neodymium.
Egalement selon une autre variante, le rotor et le stator sont disposés à une distance de l'ordre de 0,1 et 2mm. Also according to another variant, the rotor and the stator are arranged at a distance of the order of 0.1 and 2 mm.
La présente invention concerne également un aéronef comprenant un système de génération d'énergie. The present invention also relates to an aircraft comprising a system for generating energy.
La présente invention concerne également un véhicule automobile ou un groupe électrogène comprenant un système de génération d'énergie. Par « véhicule automobile », il convient d'entendre tout véhicule terrestre, maritime, ferroviaire ou aérien se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. The present invention also relates to a motor vehicle or a generator comprising a system for generating energy. "Motor vehicle" means any land, sea, rail or air vehicle that propels itself with the aid of an engine.
Par « groupe électrogène », il convient d'entendre un dispositif autonome capable de produire de l'électricité. "Generating set" means an autonomous device capable of generating electricity.
Brève description des figures Brief description of the figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, réalisée sur la base des dessins annexés. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique de l'invention, Other features and advantages of the invention will become apparent in the light of the following description, made on the basis of the accompanying drawings. These examples are given in a non-limiting manner. The description is to be read in conjunction with the appended drawings in which: FIG. 1 represents a schematic view of the invention,
- la figure 2 représente une vue en perspective d'une génératrice,  FIG. 2 represents a perspective view of a generator,
- la figure 3 représente une vue en perspective de l'électrolyseur,  FIG. 3 represents a perspective view of the electrolyser,
- la figure 4 représente une vue éclatée de la génératrice de la figure 2,  FIG. 4 represents an exploded view of the generator of FIG. 2,
- la figure 5 représente une vue éclatée d'un électrolyseur de la figure 3,  FIG. 5 represents an exploded view of an electrolyser of FIG. 3,
- la figure 6 représente une vue en perspective d'un réservoir,  FIG. 6 represents a perspective view of a reservoir,
- la figure 7 représente une vue éclatée du réservoir de la figure 6,  FIG. 7 represents an exploded view of the reservoir of FIG. 6,
- la figure 8 représente une vue schématique d'un exemple d'invention.  - Figure 8 shows a schematic view of an example of an invention.
Description de modes de réalisation de l'invention Description of Embodiments of the Invention
Le principe est de transformer l'eau en hydrogène et en oxygène par un électrolyseur alimenté par la génératrice. L'utilisation de l'hydrogène et de l'oxygène permet de diminuer, d'une part, la pollution en réduisant par exemple les particules de CO2 et d'autre part, la consommation du moteur. Un mélange d'hydrogène et d'oxygène permet de réduire entre 50 et 95% de la consommation du carburant par rapport à son injection sans mélange d'hydrogène et d'oxygène. The principle is to transform water into hydrogen and oxygen by an electrolyser powered by the generator. The use of hydrogen and oxygen makes it possible to reduce, on the one hand, pollution by reducing, for example, CO 2 particles and, on the other hand, the consumption of the engine. A mixture of hydrogen and oxygen reduces between 50 and 95% of the fuel consumption compared to its injection without mixing hydrogen and oxygen.
La figure 1 illustre le principe de fonctionnement de l'invention. Figure 1 illustrates the operating principle of the invention.
Le système de génération d'énergie comprend un moteur thermique 1 , une première génératrice 3, une deuxième génératrice 3, un électrolyseur 7, un réservoir 9 de liquide électrolytique et un échangeur de chaleur 15. Il est possible d'avoir un fonctionnement avec de l'eau ou de l'eau déminéralisée. Le système de génération d'énergie comprend également au moins un moyen de refroidissement de la génératrice et de l'électrolyseur, un moyen de filtration du gaz produit par l'électrolyseur 7 et un moyen de régulation du temps d'injection 1 1 . The energy generation system comprises a heat engine 1, a first generator 3, a second generator 3, an electrolyzer 7, a tank 9 of electrolytic liquid and a heat exchanger 15. It is possible to have an operation with water or demineralised water. The energy generation system also comprises at least one means for cooling the generator and the electrolyzer, a means for filtering the gas produced by the electrolyser 7 and a means for regulating the injection time 11.
Un échangeur de chaleur 15 alimente au moins une turbine 14. La turbine 14 produit une énergie de rotation. Une première génératrice 3 est directement reliée à au moins une turbine 14 dans le but que la turbine entraîne en rotation la première génératrice 3. Par exemple, pour deux deuxièmes génératrices 3, il est préférable d'avoir quatre turbines 14. La deuxième génératrice 3 alimente en courant un électrolyseur 7 qui sera détaillé ci-après. A heat exchanger 15 feeds at least one turbine 14. The turbine 14 produces a rotational energy. A first generator 3 is directly connected to at least one turbine 14 for the purpose that the turbine rotates the first generator 3. For example, for two second generators 3, it is preferable to have four turbines 14. The second generator 3 current feeds an electrolyzer 7 which will be detailed below.
L'échangeur de chaleur 15 possède un circuit du fluide frigorigène, un circuit d'huile caloporteuse, une entrée de fluide frigorigène 151 et une sortie de fluide frigorigène 152, une entrée d'huile caloporteuse 153 et une sortie d'huile caloporteuse 154. Par exemple, le fluide frigorigène est un l , 1 , 1 ,2-tétraf uoroéthane (CH2F-CF3) de l'eau ou tout type de fluide passant d'un état liquide à un état gazeux. L'huile caloporteuse est une huile synthétique pour transmission de chaleur. The heat exchanger 15 has a refrigerant circuit, a heat-carrier oil circuit, a refrigerant inlet 151 and a refrigerant outlet 152, a heat-carrier oil inlet 153, and a heat-carrier oil outlet 154. For example, the refrigerant is a l, 1, 1, 2-tetrafluoroethane (CH 2 F-CF 3 ) water or any type of fluid passing from a liquid state to a gaseous state. Heat transfer oil is a synthetic oil for heat transfer.
Le fluide frigorigène 151 est stocké dans un réservoir de fluide frigorigène 16, par exemple le réservoir est un ballon liquide réfrigérant et le fluide possède une température d'évaporation de l'ordre de 80 à 150°C. Le fluide frigorigène entre dans l'échangeur de chaleur 15 par l'entrée de fluide frigorigène 151 , par exemple le fluide est à température ambiante. Le fluide frigorigène passe de l'état liquide à celui de gaz. Par exemple, l'échangeur de chaleur 15 est un échangeur à plaque. Le circuit du fluide frigorigène fonctionne sur le principe du cycle thermodynamique. The refrigerant 151 is stored in a refrigerant tank 16, for example the tank is a coolant liquid balloon and the fluid has an evaporation temperature of the order of 80 to 150 ° C. The refrigerant enters the heat exchanger 15 through the refrigerant inlet 151, for example the fluid is at room temperature. The refrigerant changes from liquid to gas. For example, the heat exchanger 15 is a plate heat exchanger. The refrigerant circuit operates on the principle of the thermodynamic cycle.
Le fluide frigorigène à la sortie de fluide frigorigène 152 de l'échangeur de chaleur 15 est à haute température et sous forme de gaz. Le gaz haute pression permet de faire tourner des turbines 14. En sortie de la turbine 14, le gaz entre dans un moyen de refroidissement 31, par exemple le moyen de refroidissement 31 est un condenseur ou échangeur de sorte à refroidir le gaz pour qu'il passe sous forme de liquide. En sortie du moyen de refroidissement, on obtient un liquide qui possède, par exemple, une température de 30°C. Ce fluide est alors acheminé vers le réservoir de fluide frigorigène 16. The refrigerant at the refrigerant outlet 152 of the heat exchanger 15 is at high temperature and in the form of a gas. The high-pressure gas makes it possible to turn turbines 14. At the outlet of the turbine 14, the gas enters a cooling means 31, for example the cooling means 31 is a condenser or exchanger so as to cool the gas so that it passes in the form of liquid. At the outlet of the cooling means, a liquid is obtained which has, for example, a temperature of 30 ° C. This fluid is then conveyed to the refrigerant reservoir 16.
Une pompe 8 permet de faire circuler le fluide frigorigène. Le fluide frigorigène fonctionne à haute pression et la pompe 8 doit être prévue pour supporter cette pression. Par exemple, la pompe 8 est située entre le réservoir de fluide frigorigène 16 et l'échangeur de chaleur 15. A pump 8 circulates the refrigerant. The refrigerant operates at high pressure and the pump 8 must be provided to withstand this pressure. For example, the pump 8 is located between the refrigerant reservoir 16 and the heat exchanger 15.
L'échangeur de chaleur 15 a pour fonction de récupérer l'énergie thermique du moteur ou plus généralement d'une source de chaleur (par exemple, gaz d'échappement, électrolyseur...). Cette source de chaleur peut être récupérée du système de génération d'énergie (comme les gaz d'échappement d'un moteur thermique, le liquide électrolytique du l'électrolyseur), ou récupérée à partir d'un autre système qui possède une énergie thermique. L'échangeur de chaleur 15 possède également une entrée d'huile caloporteuse 153. Lors de l'admission de l'huile caloporteuse à l'intérieur de l'échangeur 15, l'huile caloporteuse est à haute température comme par exemple 150°C. L'échangeur de chaleur permet de donner les calories de chaleur au fluide frigorigène. A la sortie d'huile caloporteuse 154, l'huile caloporteuse est à basse température, comme par exemple 30°C. L'échangeur de chaleur permet d'avoir un échange entre le circuit du fluide frigorigène et le circuit d'huile caloporteuse. The heat exchanger 15 has the function of recovering the thermal energy from the engine or more generally from a heat source (for example, exhaust gas, electrolyser, etc.). This heat source can be recovered from the power generation system (such as the exhaust gas from a heat engine, the electrolytic liquid from the electrolyser), or recovered from another system that has thermal energy. . The heat exchanger 15 also has a heat-transfer oil inlet 153. When the heat-transfer oil is admitted inside the exchanger 15, the heat-transfer oil is at a high temperature, for example 150 ° C. . The heat exchanger makes it possible to give the heat calories to the refrigerant. At the heat-transfer oil outlet 154, the heat-transfer oil is at a low temperature, for example 30 ° C. The heat exchanger makes it possible to have an exchange between the refrigerant circuit and the heat transfer oil circuit.
L'huile caloporteuse à basse température entre dans un moyen de refroidissement 31 et permet de refroidir le liquide électrolytique alimentant les deux électrolyseurs 7. En sortie du moyen de refroidissement 3 1 , l'huile caloporteuse est toujours à basse température et va être acheminée vers un autre moyen de refroidissement 31 de sorte à récupérer la chaleur du fluide frigorigène qui passe de l'état de gaz à l'état liquide. L'huile caloporteuse sera donc plus chaude en sortie du moyen de refroidissement 31 , par exemple l'huile caloporteuse aura gagné en température et pourra être à 50°C. L'huile caloporteuse est alors acheminée vers la première génératrice et/ou la deuxième génératrice, ou encore vers la ou les turbines 14. Le but est de refroidir la première génératrice 3, ou la deuxième génératrice 3 ou les turbines 14 et de permettre également de récupérer une partie de la chaleur générée par la première génératrice 3, et/ou la deuxième génératrice 3 et/ou les turbines 14. L'huile caloporteuse sera donc plus chaude après ce passage, par exemple 70°C. Pour encore gagner de la chaleur, l'huile caloporteuse passe par le moteur thermique 1 et ressortira à 90°C par exemple. L'huile caloporteuse est ensuite acheminée vers l'échappement pour récupérer la chaleur de l'explosion. Par exemple, cet échange est réalisé par un échangeur à tube. L'huile caloporteuse en sortie de l'échangeur à tube est à haute température, comme par exemple 150°C et rentre dans l'échangeur de chaleur 15. De cette façon, il est récupéré la chaleur générée par les différents éléments du système de génération d'énergie de sorte à utiliser un maximum de chaleur. Par exemple, l'échangeur de chaleur récupère de la chaleur thermique des gaz d'échappement, de l'électrolyseur et/ou de toute autre source de chaleur thermique. De plus, le système tel que décrit récupère la chaleur petit à petit ce qui évite d'avoir une importante différence de température entre une entrée d'huile caloporteuse dans un élément et la sotrie cet élément. Par exemple, il est évité de passer de 30°C à 150°C en une seule fois. Il est alors possible d'avoir plusieurs échangeurs de chaleur 15 pour récupérer de la chaleur petit à petit. The heat-transfer oil at low temperature enters a cooling means 31 and allows the electrolytic liquid supplying the two electrolysers 7 to be cooled. 3 1 cooling, the heat transfer oil is always at low temperature and will be routed to another cooling means 31 so as to recover the heat of the refrigerant which changes from the gas state to the liquid state. The heat transfer oil will be warmer at the outlet of the cooling means 31, for example the heat transfer oil will have increased in temperature and may be at 50 ° C. The heat transfer oil is then conveyed to the first generator and / or the second generatrix, or to the turbine or turbines 14. The purpose is to cool the first generator 3, or the second generator 3 or the turbines 14 and to also allow to recover a portion of the heat generated by the first generatrix 3, and / or the second generator 3 and / or the turbines 14. The heat transfer oil will be warmer after this passage, for example 70 ° C. To further gain heat, the heat transfer oil passes through the engine 1 and will stand out at 90 ° C for example. The heat transfer oil is then conveyed to the exhaust to recover the heat of the explosion. For example, this exchange is carried out by a tube exchanger. The heat transfer oil at the outlet of the tube exchanger is at a high temperature, for example 150 ° C., and enters the heat exchanger 15. In this way, the heat generated by the various elements of the heat exchanger system is recovered. energy generation so as to use a maximum of heat. For example, the heat exchanger recovers thermal heat from the exhaust gas, the electrolyser and / or any other heat source. In addition, the system as described recuperates the heat little by little which avoids having a significant temperature difference between a heat transfer oil inlet in an element and the sotrie this element. For example, it is avoided to go from 30 ° C to 150 ° C at one time. It is then possible to have several heat exchangers 15 to recover heat little by little.
Le moteur thermique 1 produit une énergie de rotation. Par l'intermédiaire d'une courroie 2, une deuxième génératrice 3 est entraînée en rotation en fonction du régime du moteur. La deuxième génératrice 3, que nous détaillerons ci-après, crée une énergie électrique. La deuxième génératrice 3 est composée d'un rotor constitué de plusieurs aimants permanents et d'un stator constitué d'un enroulement de fil de cuivre. La deuxième génératrice 3 crée une électricité triphasée par sa configuration. The heat engine 1 produces rotational energy. Via a belt 2, a second generator 3 is rotated according to the engine speed. The second generator 3, which we will detail below, creates electrical energy. The second generator 3 is composed of a rotor consisting of several permanent magnets and a stator consisting of a winding of copper wire. The second generator 3 creates a three-phase electricity by its configuration.
La deuxième génératrice 3 est reliée à un pont de diodes pour redresser le courant alternatif en courant continu. Il est également possible que la génératrice soit reliée à un pont de diodes pour redresser le courant puisé ou en simple redressement. The second generator 3 is connected to a diode bridge for rectifying the AC direct current. It is also possible for the generator to be connected to a diode bridge to rectify the pulsed current or as a simple rectification.
Le courant continu issu de la première génératrice 3 ou de la deuxième génératrice 3 alimente deux électrolyseurs 7 qui permettent de réaliser des réactions chimiques d'un liquide électrolytique à l'aide du courant continu. Ces deux électrolyseurs 7 sont identiques et sont constitués de plusieurs électrodes ; ils seront détaillés ci après. Un moyen de régulation de la tension de 6 de chaque électrode évite une surchauffe de l'électrolyseur et assure le bon rendement de l'électrolyse. En effet, la surchauffe diminue considérablement le rendement de l'électrolyse. The direct current coming from the first generatrix 3 or the second generatrix 3 feeds two electrolysers 7 which make it possible to carry out chemical reactions of an electrolytic liquid using direct current. These two electrolysers 7 are identical and consist of several electrodes; they will be detailed below. A regulation means of the voltage of 6 of each electrode prevents overheating of the electrolyzer and ensures the good performance of the electrolysis. In fact, overheating considerably reduces the efficiency of the electrolysis.
Le moyen de régulation de la tension 6 de chaque électrode est un automate. L'automate comprend un moyen de mesure de la tension 5 de la première génératrice ou de la deuxième génératrice 3. Le moyen de mesure de la tension 5 peut également effectuer une mesure en sortie du pont de diodes 4. L'information de la mesure est transmise à l'automate qui assure la fonction d'alimentation de l'électrolyseur 7 afin d'assurer une tension entre 1 ,75 et 2,5V par électrode. La tension doit être limitée à 2,5V pour éviter toute surchauffe. Afin d'assurer le bon fonctionnement, la température est inférieure à 60°C. L'automate agit sur des relais statiques de 200A de façon à distribuer l'alimentation sans jamais dépasser les 2,5V par électrode. Par exemple, pour vingt électrodes, la tension globale ne dépassera pas 40V. The regulating means of the voltage 6 of each electrode is an automaton. The automaton comprises means for measuring the voltage of the first generator or the second generator 3. The voltage measuring means 5 may also perform a measurement at the output of the diode bridge 4. The measurement information is transmitted to the controller that provides the power supply function of the electrolyser 7 to ensure a voltage between 1.75 and 2.5V per electrode. Voltage should be limited to 2.5V to prevent overheating. To ensure proper operation, the temperature is below 60 ° C. The automaton acts on static relays of 200A so as to distribute the power supply without ever exceeding 2.5V per electrode. For example, for twenty electrodes, the overall voltage will not exceed 40V.
Lorsque le réservoir 9 contient de l'eau ou de l'eau déminéralisée, la fonction d'alimentation de l'automate pour réguler l'électrolyseur permettra d'assurer une tension de 1,75 à 20V par électrode. Dans une variante, le moyen de régulation 6 n'est pas utile lorsque la génératrice utilise un régulateur de tension. When the reservoir 9 contains water or demineralised water, the power supply function of the automaton to regulate the electrolyser will ensure a voltage of 1.75 to 20V per electrode. Alternatively, the regulating means 6 is not useful when the generator uses a voltage regulator.
En sortie de l'électrolyseur 7, un gaz constitué d'un mélange d'oxygène et d'hydrogène est créé. Ce gaz est nettoyé par un moyen de filtration d'un gaz afin de nettoyer le mélange. Le gaz est crée à l'aide du liquide électrolytique de type potassium ou autre, comme par exemple du sodium. Il est nécessaire d'utiliser le moyen de filtration d'un gaz pour deux fonctions : comme pare-flamme et comme nettoyage du gaz pour extraire le liquide électrolytique du mélange d'hydrogène et d'oxygène. At the outlet of the electrolyser 7, a gas consisting of a mixture of oxygen and hydrogen is created. This gas is cleaned by gas filtration means to clean the mixture. The gas is created using the electrolytic liquid potassium or other type, such as sodium. It is necessary to use the gas filtration means for two functions: as flame arrestor and as gas cleaning to extract the electrolyte liquid from the mixture of hydrogen and oxygen.
Le gaz passe par un capteur de débit 10. Le capteur de débit permet de réguler le débit du carburant à acheminer vers le moteur thermique 1. L'information du capteur de débit 10 est envoyée au moyen de régulation du temps d'injection 1 1 du carburant. Le débit du carburant est alors régulé par le moyen de régulation du temps d'injection 1 1 du carburant afin d'ajuster les besoins du moteur thermique 1 en carburant. Le gaz passe par un clapet anti retour 13 pour protéger le système d'éventuels retours de flamme dans le tuyau. De préférence, le clapet anti-retour 13 est proche de la chambre de combustion du moteur thermique 1. Le gaz est ensuite mélangé à l'air pour être introduit dans la chambre de combustion du moteur thermique l. Afin d'optimiser le temps d'injection du moteur thermique 1, la présente invention possède un moyen de régulation du temps d'injection 11. Ledit moyen de régulation du temps d'injection 1 1 permet d'optimiser l'admission du gaz produit avec le carburant afin de réduire la consommation du carburant. Par exemple, le temps d'injection du carburant est réduit de 80%. The gas passes through a flow sensor 10. The flow sensor makes it possible to regulate the flow rate of the fuel to be conveyed to the heat engine 1. The information of the flow sensor 10 is sent to the injection timing control means 1 1 fuel. The flow rate of the fuel is then regulated by the means for regulating the injection time 1 1 of the fuel in order to adjust the needs of the heat engine 1 to fuel. The gas passes through a nonreturn valve 13 to protect the system from possible backfires in the pipe. Preferably, the nonreturn valve 13 is close to the combustion chamber of the heat engine 1. The gas is then mixed with air to be introduced into the combustion chamber of the heat engine 1. In order to optimize the injection time of the heat engine 1, the present invention has a means for regulating the injection time 11. Said means for regulating the time injection 1 1 optimizes the intake of gas produced with the fuel to reduce fuel consumption. For example, the fuel injection time is reduced by 80%.
A l' intérieur du moteur thermique 1 , une huile spécifique est remplacée pour que l'admission d'un gaz constitué d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène soit optimum. Par exemple, il est utilisé l'huile spécifique pour fonctionner avec de l'hydrogène, tel que de l'huile céramique. Si l'installation de la présente invention doit être effectuée à un moteur thermique déjà existant, une vidange peut être nécessaire afin de remplacer l'huile existante. Inside the heat engine 1, a specific oil is replaced so that the admission of a gas consisting of a mixture of hydrogen and oxygen is optimum. For example, the specific oil is used to operate with hydrogen, such as ceramic oil. If the installation of the present invention is to be carried out on an already existing heat engine, draining may be necessary in order to replace the existing oil.
Le moteur thermique 1 est relié à un échappement 12. The heat engine 1 is connected to an exhaust 12.
Les figures 2 et 4 illustrent la génératrice 3. Pour la suite, la première génératrice 3 ou la deuxième génératrice 3 sera appelée génératrice 3. Figures 2 and 4 illustrate the generator 3. For the rest, the first generator 3 or the second generator 3 will be called generator 3.
La génératrice 3 possède un moyen de refroidissement 31 , non représenté sur la figure 2 ou 4, pour baisser la température du fonctionnement. Lors de son fonctionnement, la génératrice 3 tourne à grande vitesse ce qui provoque un échauffement des différentes pièces. Par exemple, le moyen de refroidissement 31 de la génératrice 3 est réalisé par le passage d'un circuit d'un fluide à l'intérieur de la génératrice 3, tel que de l'huile caloporteuse comme citée précédemment. The generator 3 has a cooling means 31, not shown in Figure 2 or 4, to lower the operating temperature. During its operation, the generator 3 rotates at high speed which causes a heating of the various parts. For example, the cooling means 31 of the generator 3 is formed by the passage of a circuit of a fluid inside the generator 3, such as heat transfer oil as mentioned above.
Selon une variante, il peut être prévu que le moyen de refroidissement soit réalisé également par air ou encore que le moyen de refroidissement 3 1 soit un radiateur ou un échangeur A la figure 2, il est représenté l'entrée du liquide de refroidissement 32 et la sortie liquide de refroidissement 33. La génératrice 3 crée une électricité triphasée et des sorties électriques triphasées 34 sont représentées. According to a variant, it can be provided that the cooling means is also made by air or that the cooling means 31 is a radiator or a heat exchanger. In FIG. 2, the inlet of the cooling liquid 32 is shown. the coolant outlet 33. The generator 3 creates a three-phase electricity and three-phase electrical outputs 34 are shown.
La génératrice 3 possède un multiplicateur de vitesse. Par exemple, la génératrice possède une poulie 312 qui multiplie la vitesse de rotation du moteur par quatre. Selon une variante, la génératrice 3 est reliée directement à une turbine 14 sans multiplicateur de vitesse. Generator 3 has a speed multiplier. For example, the generator has a pulley 312 that multiplies the rotational speed of the engine by four. According to one variant, the generator 3 is connected directly to a turbine 14 without a speed multiplier.
La génératrice 3 possède un rotor constitué d'aimants 309. Par exemple, les aimants 309 sont en terre rare néodyme comme par exemple de type N42 ou terre rare en générale, ou ferrites, alnico, néodyme, cobalt. Ces aimants 309 sont emboîtés dans une pièce d'emboîtement des aimants 308 afin de maintenir ces aimants 309 dans leur position les uns par rapport aux autres lors du fonctionnement. Un disque métallique 307 est de part et d'autre de la pièce d'emboîtement des aimants 308. Un dispositif de maintien des aimants est constitué de deux disques métalliques 307 et de la pièce d'emboîtement des aimants 308 et des aimants 309. Les disques métalliques 307 peuvent être dans un autre matériau, comme par exemple en composite. A l'intérieur de la génératrice 3, il est utilisé un fluide, de préférence un liquide diélectrique pour assurer la dissipation de la chaleur et donc un refroidissement de la génératrice 3. Il peut également être utilisé une huile caloporteuse comme citée précédemment. Les différentes pièces tournantes sont fixées à l'axe tournant 310 à l'aide d'un ou plusieurs écrous 31 1. L'axe tournant est maintenu en position par des roulements 302. Il peut être rajouté un joint d'étanchéité 305 qui peut être à lèvre pour empêcher les fuites du fluide diélectrique de la génératrice 3. L'ensemble des pièces est entouré par des pièces métalliques possédant un passage pour le liquide de refroidissement 313. Entre chaque pièce métallique, deux joints toriques 304 permettent d'assurer l'étanchéité entre ces pièces métalliques. Deux flasques 306 sont de part et d'autre de la génératrice 3 et encapsulent l'ensemble des pièces métalliques. L'ensemble des pièces métalliques est solidairement fixé par des goujons 301. The generator 3 has a rotor consisting of magnets 309. For example, the magnets 309 are rare earth neodymium such as N42 or rare earth in general, or ferrites, alnico, neodymium, cobalt. These magnets 309 are nested in an interlocking part of the magnets 308 in order to maintain these magnets 309 in their position relative to each other during operation. A metal disk 307 is on either side of the interlocking part of the magnets 308. A magnet holding device consists of two metal disks 307 and the interlocking part of the magnets 308 and magnets 309. metal discs 307 may be in another material, such as composite. Inside the generator 3, a fluid is used, preferably a dielectric liquid to ensure the dissipation of heat and therefore a cooling of the generator 3. It can also be used a heat transfer oil as mentioned above. The various rotating parts are fixed to the rotating shaft 310 by means of one or more nuts 31 1. The rotating shaft is held in position by bearings 302. It can be added a seal 305 which can to be lip to prevent leakage of the dielectric fluid of the generator 3. The set of parts is surrounded by metal parts having a passage for the coolant 313. Between each metal part, two O-rings 304 ensure the sealing between these metal parts. Two flanges 306 are on either side of the generator 3 and encapsulate all the metal parts. The set of metal parts is integrally fixed by studs 301.
Autour du rotor est positionné un stator 303 constitué d'un certain nombre d'enroulement de fil de cuivre. Par exemple, le stator 303 possède deux fils de cuivre de diamètre 1 ,2mm qui sont doublés et leur longueur dépend du nombre de phases désirées. La figure 4 représente deux rotors et deux stators 303. Cette génératrice 3 permet de fournirAround the rotor is positioned a stator 303 consisting of a number of winding copper wire. For example, the stator 303 has two copper wires of diameter 1, 2mm which are doubled and their length depends on the number of desired phases. FIG. 4 represents two rotors and two stators 303. This generator 3 makes it possible to provide
15 W par un moteur thermique de l OOcv. Il pourra être envisagé d'augmenter ou de réduire le nombre de rotor et de stator afin de subvenir au besoin souhaité. Le rotor et le stator 303 sont disposés à une distance de l'ordre de 0, 1 et 2 mm. La distance est l'écart entre le rotor et le stator. Par exemple, le rotor et le stator sont disposés à 0,5 mm de distance. Un écart trop petit peut entraîner une dégradation du système si le rotor vient à toucher le stator. Lorsque le rotor est trop éloigné, comme par exemple au-delà de 2 mm, la puissance du système est fortement diminuée. 15 W by a thermal engine of OOcv. It may be considered to increase or reduce the number of rotor and stator to meet the desired need. The rotor and the stator 303 are arranged at a distance of the order of 0, 1 and 2 mm. The distance is the distance between the rotor and the stator. For example, the rotor and the stator are arranged at 0.5 mm distance. Too small a gap can cause system degradation if the rotor touches the stator. When the rotor is too far, for example beyond 2 mm, the power of the system is greatly reduced.
Sur les figures 3 et 5, l'électrolyseur 7 possède une entrée 71 d'un liquide électrolytique. En sortie de l'électrolyseur 7, un mélange de gaz et de liquide est créé et passe par la sortie du gaz 72. Une pompe 8 alimente l'électrolyseur 7 du liquide électrolytique contenu dans le réservoir 9.In FIGS. 3 and 5, the electrolyser 7 has an inlet 71 of an electrolytic liquid. At the outlet of the electrolyser 7, a mixture of gas and liquid is created and passes through the outlet of the gas 72. A pump 8 supplies the electrolyzer 7 with the electrolytic liquid contained in the tank 9.
Cette pompe 8 permet, d'une part, de faire circuler le liquide électrolytique et d'autre part, sert d'anti retour de la circulation du liquide dans le réservoir. This pump 8 makes it possible, on the one hand, to circulate the electrolytic liquid and, on the other hand, serves as an anti-return flow of the liquid in the reservoir.
L'électrolyseur possède également un moyen de refroidissement 31 qui permet de baisser la température du liquide électrolytique. En effet, en sortie de l'électrolyseur, le liquide électrolytique s'est réchauffé et pour assurer le bon fonctionnement dans les mêmes conditions, il est préférable d'abaisser la température de fonctionnement par le moyen de refroidissement. Par exemple, le moyen de refroidissement est un échangeur à plaque. Une pompe 8 alimente l'échangeur à plaque. Cette pompe 8 a pour rôle de faire circuler un liquide froid depuis le moyen de refroidissement vers l'échangeur à plaque afin de refroidir le liquide électrolytique passant dans l'échangeur à plaque. Il n'y a pas de mélange entre le liquide électrolytique et le liquide froid du moyen de refroidissement. L'électrolyseur 7 est constitué d'une pluralité d'électrodes. Chaque électrode peut être une électrode anode ou cathode 703 ou une électrode neutre 704. Par exemple, les électrodes anodes ou cathodes 703 ou les électrodes neutres 704 sont en inox 316L ou polymère. The electrolyser also has a cooling means 31 which makes it possible to lower the temperature of the electrolytic liquid. Indeed, at the output of the electrolyser, the electrolytic liquid has warmed up and to ensure proper operation under the same conditions, it is preferable to lower the operating temperature by the cooling means. For example, the cooling means is a plate heat exchanger. A pump 8 feeds the plate heat exchanger. This pump 8 serves to circulate a cold liquid from the cooling means to the plate heat exchanger to cool the electrolyte liquid passing through the plate heat exchanger. There is no mixing between the electrolytic liquid and the cold liquid of the cooling means. The electrolyser 7 consists of a plurality of electrodes. Each electrode may be anode or cathode electrode 703 or a neutral electrode 704. For example, the anode or cathode electrodes 703 or the neutral electrodes 704 are made of 316L stainless steel or polymer.
Chaque électrode anode ou cathode 703 possède un alésage pour un passage de liquide 705, un alésage pour le passage du gaz 707 et une borne 706 connectable à un courant positif ou négatif. Afin d'améliorer la circulation dans les alésages de passage du gaz 707, le passage du gaz 707 est inversé d'une électrode neutre 704 à l'autre. L'électrolyseur possède également des électrodes neutres 704. Ces électrodes neutres 704 possèdent également un alésage du passage de liquide 705 et un alésage de passage du gaz 707. L'alésage du passage de liquide 705 permet de faire circuler le liquide électrolytique à travers les différentes électrodes anodes ou cathodes 703. L'électrolyseur 7 possède des moyens d'étanchéité entre chaque électrode anode ou cathode 703 et électrode neutre 704. Ces moyens d'étanchéité permettent d'assurer l'étanchéité entre les électrodes anodes ou cathodes 703 et les électrodes neutres 704 afin d'éviter toute fuite du liquide électrolytique. Par exemple, le moyen d'étanchéité est un joint d'étanchéité 702 qui est positionné entre chaque électrode neutre 704 et chaque électrode anode ou cathode 703. Le joint d'étanchéité 702 permet également une isolation électrique entre les électrodes anodes ou cathodes 703 ou les électrodes neutres 704. L'électrolyseur 7 est fermé par un couvercle 701 situé de part et d'autre des différents éléments de l'électrolyseur 7. Le couvercle 701 permet de contenir le liquide électrolytique à l'intérieur de l'électrolyseur 7. Each anode electrode or cathode 703 has a bore for a liquid passage 705, a bore for the passage of gas 707 and a terminal 706 connectable to a positive or negative current. In order to improve the circulation in the passage bores of the gas 707, the passage of the gas 707 is reversed from one neutral electrode 704 to the other. The electrolyser also has neutral electrodes 704. These neutral electrodes 704 also have a bore of the liquid passage 705 and a gas passage bore 707. The bore of the liquid passage 705 circulates the electrolytic liquid through the channels. Different electrodes anodes or cathodes 703. The electrolyzer 7 has sealing means between each anode electrode or cathode 703 and neutral electrode 704. These sealing means make it possible to ensure the seal between the anode electrodes or cathodes 703 and the neutral electrodes 704 to prevent leakage of the electrolytic liquid. For example, the sealing means is a seal 702 which is positioned between each neutral electrode 704 and each anode or cathode electrode 703. The seal 702 also provides electrical isolation between the anodes or cathodes 703 or 703. the neutral electrodes 704. The electrolyzer 7 is closed by a cover 701 located on either side of the various elements of the electrolyser 7. The cover 701 makes it possible to contain the electrolytic liquid inside the electrolyser 7.
Un joint d'étanchéité 702 est positionné de chaque côté du couvercle 701 afin d'assurer l'étanchéité globale de l'électrolyseur 7. Chacune des électrodes neutres 704, des électrodes anodes ou cathodes 703, des joints d'étanchéité 702 possède des alésages pour permettre leur fixation et assurer un espace suffisant pour permettre la réaction chimique. Cet espace est de l'ordre de 0,5 mm à 20mm suivant l'ampérage et peut être réalisé par l'épaisseur du joint d'étanchéité 702 ou par tout autre moyen isolant. De cette façon, cet espace permet d'être optimum pour la réaction chimique du liquide électrolytique et assure un bon rendement de l'électrolyseur 7. Dans le mode de réalisation présenté, l'espace entre chaque électrode anode ou cathode 703 et chaque électrode neutre 704 est de 3 mm. A seal 702 is positioned on each side of the cover 701 to provide overall sealing of the electrolyser 7. Each of the neutral electrodes 704, anode electrodes or cathodes 703, seals 702 have bores. to allow their attachment and ensure sufficient space to allow the chemical reaction. This space is of the order of 0.5 mm to 20 mm according to the amperage and can be achieved by the thickness of the seal 702 or by any other insulating means. In this way, this space makes it possible to be optimum for the chemical reaction of the electrolytic liquid and ensures a good yield of the electrolyser 7. In the embodiment presented, the space between each anode electrode or cathode 703 and each neutral electrode 704 is 3 mm.
Afin d'assurer le maintien et le positionnement des électrodes anodes ou cathodes 703 et des électrodes neutres 704, des tiges sont insérées à travers les différentes parties des pièces de l'électrolyseur 7. D'autres types de maintien des électrodes anodes ou cathodes 703, des électrodes neutres 704 et des couvercles 701 peuvent être envisagés comme par exemple des ergots sur des électrodes anodes ou cathodes 703 et des alésages traversant ou non les électrodes neutres 704. In order to maintain and position the anode or cathode electrodes 703 and the neutral electrodes 704, rods are inserted through the different parts of the the electrolyser 7. Other types of maintenance of the anode or cathode electrodes 703, neutral electrodes 704 and covers 701 may be envisaged, for example lugs on anode or cathode electrodes 703 and bores crossing or not the neutral electrodes. 704.
Une première électrode anode ou cathode 703 est positionnée d'un côté de l'électrolyseur 7. Cette première électrode anode ou cathode 703 est reliée à la borne négative qui sera donc la cathode. Ensuite, une pluralité d'électrodes neutres 704 est positionnée et enfin une électrode anode ou cathode 703 est reliée à la borne positive qui sera donc l'anode. A first anode or cathode electrode 703 is positioned on one side of the electrolyser 7. This first anode or cathode electrode 703 is connected to the negative terminal which will therefore be the cathode. Then, a plurality of neutral electrodes 704 is positioned and finally an anode electrode or cathode 703 is connected to the positive terminal which will be the anode.
Les électrodes anodes ou cathodes 703 et les électrodes neutres 704 ont une épaisseur de l'ordre de 0, 1 à 3mm. Par exemple, les électrodes anodes ou cathodes 703 et les électrodes neutres 704 ont une épaisseur de 1 mm. The anode or cathode electrodes 703 and the neutral electrodes 704 have a thickness of the order of 0.1 to 3 mm. For example, the anode or cathode electrodes 703 and the neutral electrodes 704 have a thickness of 1 mm.
Les figures 6 et 7 représentent le réservoir 9. Dans le mode de réalisation décrit, le réservoir 9 possède également un moyen de filtration du gaz créé par l'électrolyseur 7. Le réservoir 9 comprend un accès au réservoir 91 afin de remplir le réservoir d'un liquide électrolytique, et une sortie du liquide 92 afin d'acheminer le liquide électrolytique vers l'électrolyseur 7. Le réservoir 9 comprend également une entrée de gaz 93 et une sortie du gaz 94. FIGS. 6 and 7 represent the reservoir 9. In the embodiment described, the reservoir 9 also has a means for filtering the gas created by the electrolyser 7. The reservoir 9 comprises an access to the reservoir 91 in order to fill the reservoir. an electrolytic liquid, and an outlet of the liquid 92 for supplying the electrolytic liquid to the electrolyzer 7. The reservoir 9 also comprises a gas inlet 93 and an outlet of the gas 94.
Le réservoir 9 comprend des cloisons 901 pour éviter que le liquide ne se déplace. Ces cloisons 901 ne sont pas étanches les unes par rapport aux autres, le liquide électrolytique est réparti dans tout le réservoir afin d'avoir le même niveau dans le réservoir. Le niveau minimum de liquide électrolytique correspond au niveau du bulleur 902. Le niveau maximum du liquide électrolytique est limité par l'accès au réservoir 91 de sorte que le liquide électrolytique ne soit pas acheminé avec le gaz dans l'admission du moteur. The reservoir 9 comprises partitions 901 to prevent the liquid from moving. These partitions 901 are not sealed relative to each other, the electrolyte liquid is distributed throughout the tank to have the same level in the tank. The minimum level of electrolytic liquid corresponds to the level of the bubbler 902. The maximum level of the electrolytic liquid is limited by access to the tank 91 so that the electrolytic liquid is not conveyed with the gas into the engine inlet.
L'hydrogène et l'oxygène et une partie du liquide électrolytique passent par l'entrée du gaz 73 et arrivent dans un bulleur 902. Les bulles créées par le bulleur passent par un réseau de chicane pour nettoyer le gaz produit, le liquide électrolytique reste dans le réservoir 9 pour repartir ensuite vers l'électrolyseur. La flèche F représente le chemin des bulles créées par le bulleur 902. Hydrogen and oxygen and a part of the electrolytic liquid pass through the inlet of the gas 73 and arrive in a bubbler 902. The bubbles created by the bubbler pass through a baffle network to clean the product gas, the electrolyte liquid remains in the tank 9 to then go back to the electrolyser. The arrow F represents the path of the bubbles created by the bubbler 902.
La proportion du gaz est de 1 volume d'oxygène et 2 volumes d'hydrogène. The proportion of the gas is 1 volume of oxygen and 2 volumes of hydrogen.
La figure 8 représente un exemple de fonctionnement de l'invention pour un groupe électrogène. Le moteur thermique 1 est un moteur turbo diesel V8 comprenant un turbo. Le groupe électrogène de 200kW/h produit un courant triphasé alternatif. Le système de génération d'énergie permet de récupérer la chaleur du moteur thermique 1 (de l'ordre de 90°) et des gaz d'échappement (de l'ordre de 450°). Les gaz d'échappement passent à travers un échangeur de chaleur, dénommé évaporateur 17. Par exemple, les gaz d'échappement sont entre 450 et 300° et permettent de réchauffer le fluide frigorigène de 100° à 150° en sortie. Ensuite, les gaz d'échappement sont évacués par la sortie des gaz d'échappement 121. Le schéma indique plusieurs échangeurs de chaleur pour augmenter la chaleur du fluide frigorigène petit à petit. En sortant de l'évaporateur 17, le fluide frigorigène (de l'ordre de 150°) passe à travers une turbine 14 qui entraîne en rotation une génératrice 3. La génératrice 3 alimente l'électrolyseur 7. Il est possible ou non d'avoir un moyen de régulation de tension 6. Le système comprend un circuit (fermé) d'un fluide frigorigène qui passe à travers un condenseur 19, trois échangeurs de chaleur, un régénérateur 18 et un évaporateur 17. La circulation du fluide frigorigène est assurée par une pompe de circulation 8. Figure 8 shows an example of operation of the invention for a generator. The heat engine 1 is a turbo diesel engine V8 comprising a turbo. The generator set of 200kW / h produces a three-phase alternating current. The energy generation system makes it possible to recover the heat of the heat engine 1 (of the order of 90 °) and of the exhaust gases (of the order of 450 °). The exhaust gas passes through a heat exchanger, called evaporator 17. For example, the exhaust gas is between 450 and 300 ° and can heat the refrigerant 100 ° to 150 ° output. Then, the exhaust gas is discharged through the exhaust outlet 121. The diagram indicates several heat exchangers to increase the heat of the refrigerant little by little. On leaving the evaporator 17, the refrigerant (of the order of 150 °) passes through a turbine 14 which rotates a generator 3. The generator 3 supplies the electrolyser 7. It is possible or not to have a voltage regulating means 6. The system comprises a circuit (closed) of a refrigerant which passes through a condenser 19, three heat exchangers, a regenerator 18 and an evaporator 17. The circulation of the refrigerant is ensured by a circulation pump 8.
A la sortie de la turbine 14, le fluide frigorigène entre dans un autre échangeur de chaleur, dénommé régénérateur 18. Il permet d'augmenter la température d'une partie du circuit du fluide frigorigène de sorte à élever sa température de 90° à 1 10° environ. Le fluide frigorigène, en entrée du régénérateur 18, est à une température de 90° environ et provient de trois échangeurs de chaleur. Ces trois échangeurs de chaleur permettent au fluide frigorigène de passer d'une température de 30° (environ) à une température inférieure à 60°, puis passer d'une température de 60° (environ) à une température inférieure à 80° et passer d'une température de 80° (environ) à une température inférieure à 90°. Le fluide frigorigène, à une température de 30° (environ), provient d'un autre échangeur de chaleur, dénommé condenseur 19. At the outlet of the turbine 14, the refrigerant enters another heat exchanger, called regenerator 18. It makes it possible to increase the temperature of a portion of the refrigerant circuit so as to raise its temperature from 90 ° to 1 ° C. About 10 °. The refrigerant, at the inlet of the regenerator 18, is at a temperature of about 90 ° and comes from three heat exchangers. These three heat exchangers allow the refrigerant to go from a temperature of 30 ° (about) to a temperature below 60 °, then to go from a temperature of 60 ° (about) to a temperature below 80 ° and to pass from a temperature of 80 ° (about) to a temperature of less than 90 °. The refrigerant, at a temperature of 30 ° (approximately), comes from another heat exchanger, called condenser 19.
Un des trois échangeurs de chaleur réchauffe le fluide frigorigène par le liquide de refroidissement du moteur thermique 1 qui est à une température inférieure à 90° (sinon le moteur se met en sécurité). Une pompe 8 permet de faire circuler le liquide de refroidissement dans un circuit fermé. One of the three heat exchangers heats the refrigerant by the coolant of the engine 1 which is at a temperature below 90 ° (otherwise the engine is safe). A pump 8 circulates the coolant in a closed circuit.
Un autre des trois échangeurs de chaleur réchauffe le fluide frigorigène par le liquide électrolytique de l'électrolyseur 7 qui est à une température inférieure à 80° (pour assurer le bon fonctionnement de l'électrolyseur). Une pompe 8 permet de faire circuler le liquide électrolytique dans un circuit fermé. Dans cet exemple, la perte de chaleur thermique d'un électrolyseur est de 50%, l'échangeur de chaleur permet de récupérer 25% des 50% de la perte thermique. Another of the three heat exchangers heats the refrigerant by the electrolytic liquid of the electrolyzer 7 which is at a temperature below 80 ° (to ensure the proper functioning of the electrolyser). A pump 8 makes it possible to circulate the electrolytic liquid in a closed circuit. In this example, the thermal heat loss of an electrolyser is 50%, the heat exchanger makes it possible to recover 25% of the 50% of the heat loss.
Le dernier des trois échangeurs de chaleur réchauffe le fluide frigorigène par l'air comprimé du turbo du moteur thermique 1 qui est à une température inférieure à 60°. Le circuit de l'air comprimé provient du turbo et passe à travers un échangeur de chaleur et arrive dans l'admission du moteur thermique 1. Le condenseur 19 réchauffe le fluide frigorigène par un échangeur ou une tour de refroidissement 21. La tour de refroidissement 21 comprend un circuit fermé qui traverse le condenseur 19. Une pompe 8 fait circuler l'eau dans le condenseur 19 avant de retourner dans la tour de refroidissement 21. Un capteur ou une sonde de température 20 mesure la température de circulation de l'eau et donne l'information à la pompe 8 de sorte à plus ou moins accélérer le débit d'eau entre la tour de refroidissement 21 et le condenseur 19. The last of the three heat exchangers heats the refrigerant by the compressed air of the turbo engine 1 which is at a temperature below 60 °. The circuit of the compressed air comes from the turbo and passes through a heat exchanger and arrives in the intake of the engine 1. The condenser 19 heats the refrigerant by an exchanger or a cooling tower 21. The cooling tower 21 comprises a closed circuit which passes through the condenser 19. A pump 8 circulates the water in the condenser 19 before returning to the tower A temperature sensor or sensor 20 measures the water circulation temperature and gives the information to the pump 8 so as to more or less speed up the flow of water between the cooling tower 21 and the condenser 19.
Une sonde de température 20 mesure la température en entrée de la turbine 14 de sorte à plus ou moins accélérer le débit de la pompe de circulation 8 du circuit du fluide frigorigène. La sonde de température 20 transmet l'information à un moyen de régulation de la pompe 23 pour plus ou moins agir sur la commande de la pompe de circulation 8 afin d'adapter le débit dans le circuit du fluide frigorigène. A temperature sensor 20 measures the inlet temperature of the turbine 14 so as to more or less accelerate the flow rate of the circulation pump 8 of the refrigerant circuit. The temperature sensor 20 transmits the information to a regulating means of the pump 23 to more or less act on the control of the circulation pump 8 in order to adapt the flow rate in the circuit of the refrigerant.
L'électrolyseur 7 crée un gaz constitué d'un mélange d'oxygène et d'hydrogène. Ce gaz est nettoyé par un moyen de filtration d'un gaz 22 afin de nettoyer le mélange. Ensuite, le gaz passe à travers un clapet anti-retour 13 pour ensuite être inséré dans l'admission du moteur thermique 1. The electrolyser 7 creates a gas consisting of a mixture of oxygen and hydrogen. This gas is cleaned by gas filtration means 22 to clean the mixture. Then, the gas passes through a check valve 13 to then be inserted into the inlet of the engine 1.
Dans une autre variante, il peut être envisagé, sans sortir du cadre de l'invention, d'adapter les proportions, les formes du système de génération d'énergie, de la génératrice 3, de l'électrolyseur 7 ainsi que celles du réservoir 9 telles que celles décrites précédemment par de simples dispositions constructives qui apparaîtront directement et sans effort excessif à l'Homme du métier. In another variant, it may be envisaged, without departing from the scope of the invention, to adapt the proportions, the forms of the energy generation system, the generator 3, the electrolyser 7 and those of the reservoir 9 such as those described above by simple constructive provisions that will appear directly and without undue effort to the skilled person.
Nomenclature Nomenclature
moteur thermique 706 borne d'électrode courroie d'accouplement 707 alésage de passage du gaz génératrice g pompe heat engine 706 electrode terminal coupling belt 707 bore gas passage generator g pump
31 moyen de refroidissement 40 9 réservoir  31 cooling medium 40 9 tank
32 entrée du liquide 91 accès au réservoir refroidissement 92 sortie du liquide  32 liquid inlet 91 cold reservoir access 92 liquid outlet
33 sortie du liquide de 93 entrée du gaz  33 liquid outlet of 93 gas inlet
refroidissement 94 sortie du gaz cooling 94 gas outlet
34 sortie électrique triphasée 45 901 cloison  34 three-phase electrical outlet 45 901 partition
301 goujons 902 bulleur  301 studs 902 bubbler
302 roulement  302 bearing
303 stator 10 capteur de débit  303 stator 10 flow sensor
304 joints toriques 1 1 moyen de régulation du temps 304 O-rings 1 1 time control
305 joint d'étanchéité 50 d'injection 305 injection seal 50
306 flasque 12 échappement  306 flange 12 exhaust
307 disque métallique 121 sortie de gaz d'échappement 307 metal disc 121 exhaust gas outlet
308 pièce d'emboîtement des 13 clapet anti retour 308 interlocking piece of 13 check valve
aimants 14 turbine magnets 14 turbine
309 aimants 55 15 échangeur de chaleur  309 magnets 55 15 heat exchanger
310 axe tournant 15 1 entrée de fluide frigorigène 310 rotating axis 15 1 refrigerant inlet
3 1 1 écrou 152 sortie de fluide frigorigène3 1 1 nut 152 refrigerant outlet
3 12 poulie 153 entrée d'huile caloporteuse3 12 pulley 153 heat transfer oil inlet
313 passage du liquide de 154 sortie d'huile caloporteuse refroidissement 60 16 réservoir de fluide frigorigène pont de diode 17 évaporateur 313 liquid passage of liquid coolant oil coolant outlet 60 16 refrigerant tank diode bridge 17 evaporator
moyen de mesure de la tension 18 régénérateur means for measuring the regenerative voltage 18
moyen de régulation de la tension 19 condenseur Voltage regulation means 19 condenser
électrolyseur 20 sonde de témpérature electrolyser 20 temperature probe
71 entrée liquide électrolytique 65 21 tour de refroidissement  71 electrolytic liquid inlet 65 21 cooling tower
72 sortie du gaz 22 moyen de filtration d'un gaz 72 gas outlet 22 means for filtering a gas
701 couvercle 23 moyen de régulation de la pompe701 cover 23 means of regulation of the pump
702 joint d'étanchéité 702 seal
703 électrode anode ou cathode  703 anode electrode or cathode
704 électrode neutre  704 neutral electrode
705 alésage du passage de liquide  705 bore the liquid passage

Claims

Revendications claims
1. Système de génération d'énergie, caractérisé en ce qu'il comprend une première génératrice (3) fabriquant de l'énergie électrique, un électrolyseur (7) fabriquant, à partir d'électricité et d'eau, de l'oxygène et de l'hydrogène, un échangeur de chaleur (15) fabriquant un gaz haute pression à partir d'un fluide frigorigène, une turbine ( 14) produisant une énergie de rotation à partir du gaz haute pression et agencée pour entraîner en rotation la génératrice (3), et un moteur thermique (1) produisant une énergie de rotation, ledit moteur thermique (1) est alimenté par de l'hydrogène, de l'oxygène et du carburant. 1. A system for generating energy, characterized in that it comprises a first generator (3) producing electrical energy, an electrolyzer (7) manufacturing, from electricity and water, oxygen and hydrogen, a heat exchanger (15) producing a high pressure gas from a refrigerant, a turbine (14) producing rotational energy from the high pressure gas and arranged to rotate the generator (3), and a heat engine (1) producing rotational energy, said heat engine (1) is fed with hydrogen, oxygen and fuel.
2. Système de génération d'énergie selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième génératrice (3) fabriquant de l'énergie électrique et accouplée à la rotation du moteur thermique ( 1). 2. Energy generating system according to claim 1, characterized in that it comprises a second generator (3) producing electrical energy and coupled to the rotation of the heat engine (1).
3. Système de génération d'énergie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (15) est constitué d'un échangeur de chaleur à plaque ou d'un échangeur de chaleur à tube. Energy generating system according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger (15) consists of a plate heat exchanger or a tube heat exchanger.
4. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de refroidissement (31) de la première génératrice (3) ou deuxième génératrice (3) pour abaisser la température de fonctionnement. 4. Energy generating system according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a cooling means (31) of the first generatrix (3) or second generator (3) for lowering the temperature of operation.
5. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de refroidissement (31) de l'électrolyseur (7) pour abaisser la température de fonctionnement. 5. Energy generating system according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a cooling means (31) of the electrolyseur (7) for lowering the operating temperature.
6. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première génératrice (3) ou deuxième génératrice (3) comprend au moins un rotor constitué de plusieurs aimants (309) permanents et un dispositif de maintien des aimants pour assurer le bon maintien de la position des aimants. 6. Energy generating system according to one of claims 1 to 5, characterized in that said first generatrix (3) or second generator (3) comprises at least one rotor consisting of several magnets (309) permanent and a device holding the magnets to ensure that the position of the magnets is maintained correctly.
7. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement (31) comprend un circuit d'un fluide passant par la génératrice (3) et un échangeur pour refroidir le fluide. 7. Energy generating system according to one of claims 4 or 5, characterized in that the cooling means (31) comprises a circuit of a fluid passing through the generator (3) and an exchanger for cooling the fluid .
8. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mesure de la tension (5) d'électrode (703, 704) et un moyen de régulation de la tension (6) de chaque électrode(703, 704). 8. Energy generation system according to one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a means for measuring the voltage (5) electrode (703, 704) and a means of regulating the voltage (6) of each electrode (703, 704).
9. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications l à 8, caractérisé en ce qu'il comprend également un moyen de régulation du temps d'injection (1 1) du carburant dans le moteur thermique ( 1). 9. Energy generating system according to one of claims 1 to 8, characterized in that it also comprises a means for regulating the injection time (1 1) of the fuel in the engine (1).
10. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend également un moyen de filtration d'un gaz, ledit moyen de filtration d'un gaz étant disposé à l'intérieur d'un réservoir (9) de liquide électrolytique alimentant l'électrolyseur (7). 10. Energy generation system according to one of claims 1 to 9, characterized in that it also comprises a gas filtration means, said gas filtration means being disposed within a a reservoir (9) of electrolytic liquid supplying the electrolyzer (7).
1 1. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'électrolyseur (7) comprend des électrodes d'épaisseur de l'ordre de 0,1 à 3 mm, un moyen d'espacement pour séparer chaque électrode (703, 704) d'une distance de l'ordre de 0,5 mm à 20mm. 1. A system for generating energy according to one of claims 1 to 10, characterized in that the electrolyzer (7) comprises electrodes of thickness of the order of 0.1 to 3 mm, a means of spacing for separating each electrode (703, 704) by a distance of the order of 0.5 mm to 20 mm.
12. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 5 à 1 1 , caractérisé en ce que lesdits aimants (309) sont en terre rare néodyme. 12. Energy generating system according to one of claims 5 to 1 1, characterized in that said magnets (309) are rare earth neodymium.
13. Système de génération d'énergie selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que le rotor et le stator (303) sont disposés à une distance de l'ordre de 0, 1 et 2mm. 13. Energy generating system according to one of claims 5 to 12, characterized in that the rotor and the stator (303) are arranged at a distance of the order of 0, 1 and 2mm.
14. Véhicule automobile comprenant un système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 13. 14. Motor vehicle comprising a power generation system according to one of claims 1 to 13.
15. Aéronef comprenant un système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 13. Aircraft comprising a power generation system according to one of claims 1 to 13.
16. Groupe électrogène comprenant un système de génération d'énergie selon l'une des revendications 1 à 13. Generating set comprising a power generation system according to one of claims 1 to 13.
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