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La pr~ssnts invent on concerne les générateurs électrochimiques
du type sodium-soufre.
On sait que dans ces générateurs le réactif anodlqua est
constltué par un métal alcalin, généralement le sodium, qui dolt être
liqulde à la température de fonctionnement. Le r~actif cathodique sst
constitué géneralement par le soufre et les sels de sodium de ce corps,
mais peut l'être aussi par le phosphors, le sélénium et les sels alcalins
de ces corps. Dans le cas où les matériaux réactlfs sont le scufre et le
sodium, la réaction ~lectrochimique condult à une formatlon réverslble de
polysulfures de sodium dont la teneur en sodium croIt au cours de la
d écharge. 4uant à l'électrolyte, qui sépars les réactlfs cathodique st
anodique, il doit être solide à la température de fonctionnement, soit
300~ C environ, perméable pour les ions alcallns qui se forment dans le
compartlrnent anodique, et imperméable pour les électrons. Il est généralement
constitué d'alumlne béta sodique, c'est-à-dire d'un composé comportant
envlron 5 à 9 molécules d'alumlne pour uno molécule d'oxyde de sodlum. Il
pr~sente en général la forme d'un tube fermé à sa partle lnférieure,
contenant le réactlf anodlque et balgnant dans le réactlf cathodlque, ce
dernier réactlf étant contenu dans un réservolr cathodique métallique et
2 o lmprégnant un feutre de graphite. Le tube d'électrolyte est maintenu
par un support lié de façon étanche à ce réservoir cathodique et également
à un réservoir de réactif anodique.
Généralement, ledit support se présente sous la forme d'une
plaque ou disque confectionné en alumine alpha. Ce disque comports un
alésage central dans lequel est assujetti le tube d'alumlne béta sodique.
Dans de tsls générateurs, le processus de déchargs conduit à la
transformation du soufre en polysulfures de sodium selon la séquence
ci-dessous :
S ~ Na2 S5 , Na2 S4 2 3'
Au cours de la recharge, le processus inverse se produit.
Cependant, on constate qu'il est pratiquement impossible dans les générateurs
conventionnels d'effectuer la transformation
~F
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Na2 S5 _~ S
et en conséquencs, de réaliser une recharge compIète.
Un tel inconvénient résulte du fait qu'au cours de la recharge
il se dépose en permanence uns pellicule de soufre sur le tube d'électrolyte
qui ~oue le rôle de barrlère de mlgratlon vls à vls des lons sodlum et
s'oppose ainsi à la régénératlon totals du soufre élémentalre.
Une telle observatlon expérlmentale à donc permis à la Demanderesse
d'élaborer une nouvelle structure de générateur sodium-soufre apte à
élimlner un tel lnconvénlent et à permettre par vols de conséquence une
recharge pretlquement complète dudlt générateur,
~ 'inventlon a donc pour but un générateur électrochlmlque du
type sodlum-soufre comportant :
- un réservoir cathodique contenant un réactif cathodlque llquide à la
température de fonctionnement et choisi dans 1B groupe formé par le
~oufre, le phosphore, le sélénlum et 1BS sels alcalins de ces corps,
- au molns un tube d'électrolyte sollde fermé à son extrémlté lnf~rleure
contenant un réactlf anodlque llqulde à l~ température de fonctionnement
constltué par un métal alcalln et dlsposé dans ledlt réservolr cathodlque
de façon à bal~ner dans ledlt r~actlf cathodique, les parols de ce tube
2 0 étant constltuées d'alumlne béta alcallne,
- un support en céramlque lsolante pour malntenlr ledlt tube d'électrolyte
dans ledlt réservoir cathodique, la lialson entre ce support et ce tube
étant assurée par l'intermédiaire d'un verre,
- un réservoir anodique contenant une réserve dudit réactif anodique et
dlsposé au-dessus dudit réservolr cathodique, de manière à ce que ledit
tube d'électrolyte s'ouvre à sa partie supérieure dans ce réservoir
anodique ladite plaque séparant les extrémltés ouvertes dudit réservoir
anodique et dudit réservoIr cathodique, ledit réservoir cathodique étant
~arni de rondelles confectionnées en feutre ds graphite assurant la
3 0 collection cathudique du courant engendré, générateur caractérisé par le
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falt que 1B9 ~xtr~mités dss rondelles en vis-à-vis de la paroi latérale
dudit tube d'électrolyte sont dispos~s à une distance prédéterminée de
ce dernier, au moins une des autres rondelles venant porter cantre la
paroi du fond dudit tube d'électrolyte.
Ladite distance prédétermlnée entre les extrémités des rondelles
et la paroi latérale dudit tube d'électrolyte est telle qu~ la valeur de
; 8 on rapport à la moitié de la dlmension transversale dudit réservoir
oathodique est comprise entre 0,OS et 0,5.
O'autres car~ct~rlstlques et avantages de l'lnventlon ressortent
de la description qui suit, donnée à tltre d'exemple purement illustratif
mais nullement limitatif en référence aus figures annexées :
Figure 1 représente un générateur électrochimique selon l'invention.
Figure 2, un diagramme des performances d'un générateur selon
l'invention,
Le générateur présente la forme d'un cyllndre de révolutlon et
la flgure 1 en est une vue en coupe par un plan axlal, mals ll est blen
entendu qu'il peut présenter une toute autre forme.
Le générflteur représenté comporte un réservoir cathodlque
cyllndrique 2, conducteur, garnl par de3 rondelles de feutre de graphite
16 16' et 16~ lmprégn~es de soufre et ~ouant le rôle de collecteur de
courant. La paroi du réservoir 2 est scellée à sa partie supérleure à la
face inférleure d'une plaque d'alumlne alpha 6, horlzontale et circulaire.
Un réservoir anodique cylindrique 8 également conducteur,
sensiblement de meme diamètre que le réservoir cathodique 2, est scellé
de la même manière par sa partie inférieure à la face supérieure de la
plaque 6.
Il contient une réserve de réactif anodique constitué de sodium
liquid~.
La plaque 6 est percée en son centre d'un alésage cylindrique
10 à axe vertical. Dans cet alésage 10 s'engage l'extrémité supérieure
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ouverte d'un tube d'~lectrolyte 12 fermé à son extrémité inférleure,
constitué d'alumlns béta sodique et contenant le rsactif anodlque.
LB bord supérleur du tube 12 est dans le plan de la face
supérleure de la plaque 6.
Un verre de llaison 14 est lnterposé entre la parol extérIeure
du haut du tube 12 et la paroi de l'alésage 10 percé dans la plaque 6 de
manlère ~ rendre le raccordement étanche.
Conformément à l'lnventlon, les extrémltés des rondelles de
feutre de graphite référencées 16 sont disposéss en vls-à-vls de la parol
latérale du tube 12 et à une dlstance e dudlt tube telle que son rapport
MU rayon E du réservoir 42 solt :
0'05 Ee < 0,5
la valeur de ce rapport est de O,Z,
En outre, les rondelles 16' st 16~ présentent une surface au
moins égale à la sectlon du réservoir 2 et viennent en cons~quence porter
contre sa paroi interne, mals, de plus on volt que la rondelle 16' vlent
porter contre le fond du tube 12 à le manlère représentée,
Le fonctlonnement d'un tel générateur peut ~tre expllclté comme
~ult :
Au cours de la recharge, le soufre ne se dépose pas sur le tube d'électrolyte
12, mals au contralre ll se dépose en falble quantité sur les extrémltés
des rondelles 16 sn vls-à-vls dudit tube 12.
Cependant, compte tenu du fait que le soufre est en présence de
polysulfures, un tel dép8t est thermodynamiquement instable et ne peut
pas ~ouer un r81e de barrière de migratlon.
Il s'ensuit que Na2S5 peut de la sorte être transformé en
soufre, assurant ainsl uns recharge complète du générateur. On conçolt
aisément que la continuité électrique nécessaire à la décharge entre le
réservoir et 1P tube 12 est assurée par la rondelle 16' d'une part ainsi
que par les rondelles 16" d'autre part.
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LB diagramme de la figure 2 lllustre les performances d'un
générateur sslon l'invention.
On a représenté en conséquence la force électromotrlce E en
volts en fonction de la capaclté ~ exprimée en ampère heure~cm2 de surface
du tube d'électrolyte,
La courbe A est la courbe de charge pour un rapport ~ ~ O
La courbe B est la courbe de charge pour un rapport E ~ 0'05
Le courbe C est la courbe ds charge pour un repport Ee ~ 0,1
D~ns tous le3 cas, la denslté du coUrant de cherge est de
SOmA/cm2,
Le courbs D est la courbe de décharge pour une denslté ds
courant de décharge de 200mA/cm2.
Olen sntendu, l'lnventlon n'est nullement llmitée au mode
de réalisation décrit et représenté qul n'a ~té donné qu'à titre d'exemple.
En parlculler, on peut sans sortlr du cadre de l'lnventlon, apporter dea
modlfications de détail, changer certainea dlsposltions ou remplacer
oertains moyens par des moyens équlvalents,
Il sst également bien entendu qu'll est à le portée de l'homme
de l'art de réeliser des générateurs tels que décrlts mais pr~sentant une
2 o toute autre forme, sans pour autant se départir de l'esprlt de l'inventlon,
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