Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~C17;~3~7
La présente invention concerne un procede de liaison
entre pièces en alumine beta alcaline et en aiumine alpha une
telle liaison presentant plus particulièrement une resistance
pratiquement illimitée vis-à-vis de l'agressivite de certains
metaux alcalins en phase liquide et notamment vis-à-vis du
sodium.
Un tel procede est par voie de consequence avanta- ~ -
geusement utilisé dans les génerateurs électrochimiques du
type sodium-soufre pour réaliser la liaison entre la pièce
10 d'électrolyte solide formée d'alumine beta sodique et un
support realise generalement en alumine alpha.
On a propose par ailleurs de realiser une telle
liaison au moyen de verres et notamment de verres aux boro-
silicates, lesquels assurent des liaisons etanches et très
résistan.tes à la corrosion.
Cependant, dans le cas où les générateurs electro-
chimiques sont destinés à des applications du type stockage
d'énergie electrique de l~ngue durée, ]pouvant atteindre
plusieurs dizaines d'années, on constate cependant, à la longue,
20 une certaine corrosion de telles liaisons.
La présente invention se propose de remedier à un
tel aIea, et elle a pour ob~et un procéde simple et fiable apte
a assurer une liaison étanche entre pieces en alumine alpha et
en alumine béta alcaline, une telle liaison présentant de plus
une résistance pratiquement illimitée vis-à-vis des métaux
.
alcalins en phase liquide portés à une température pouvant
atteindre 300C.
L~ . ,
~-
. . '~
B : :
. . . . . .. . . .. . - . . . .. .. . . .. . . . . . . . .
~L~7;~3~3'7
Dans sa demande de brevet au Canada, No. 247,956,
la demanderesse a decrit un procede de preparation de pieces
d'alumine beta alcaline caracterisé en ce que le frittage des
pieces est realise dans une enceinte à atmosphère riche en
; sodium.
:
Dans sa demande de brevet au Canada, No. 266,398r
la demanderesse a, par ailleurs, decrit un procede de pre- .
~ paration de pièces d'alumine beta alcaline. Le procede est :
.: caracterise en ce qu'apres la mise en forme des pièces, on
,: . :
effectue sur la surface de celles qui sont en contact avec
l'atmosphère un dépôt d'un composé d'un métal alcalin.
La presente invention a maintenant pour objet un
procédé de liaison entre une pièce confectionnée en alumine
béta alcaline et une pièce en aluminle alpha, caracterisé
.~ par le fait qu'il comporte les phases suivantes: ~ .
- d'une part, on chauffe a une templérature comprise entre
;. "~ . -,
-. 1400C et 1600C maintenue lO a 20 heures ladite pi~c~
d'alumine alpha disposée au sein d'une masse pulverulente
`` d'un composé alcalin choisi de preférence parmi le carbonate~
,: 20 ou l'aluminate
.,.
on laisse refroidir librement ladite piece jusqu'~ la
`` tempéra~ure'
~i
.~:: .- .
1~ ' :, ',
.~'~ ' '
.
... ~, . . .
,^. . . , . '~
- la - -
,''' ' ' ~. .
B ~
... .. . .............. . . . .
~7~23(3 7
.
cmbiants
- d'autre part, on réalise une ébauche de ladite pièce en alumine béta
alcaline
- on dispose en contact mutuel lesdites pièces dans une enceinte de -
frittage apts à créer au cours de l'opération et au voisinage immédiat des
pièces une atmosphère riche en métal alcalin
- on chauffe ladite enceinte à une température comprise entre 1600C et
1700~C maintenue entre 30 minutes et 4 heures
- on lalsse refroidir librement l'enceinte ~usqu'à la température ambiante.
D'autres caractéristiques et avanta~es de l'invention ressortiront
de la description qui suit donnée à titre d'exemple purement illustratif
mais nullement l~mit3ti~ en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figurs 1 représente en coupe longitudinale un générateur
électrochimique soclium-soufre dans lequel la liaison entre la pièce d'élec-
trolyte en alumine béta alcaline et le support en alumine alpha est réalisée
en mettant en Deuvre le pracédé selon l'invention. `
La figure 2 représsnte en coupe longitudinale sslon un premier
mode de réalisation une enceints de frittage pour la mdSB en oeuvre du
procédé selon l'invention.
La ~igure 3 représente une ~oupe selon l'axe XX de la figure 2. ~
La figure 4 représente en coupe longitudinale selon un deuxièms ~ ~ -
mods de réallsation uns snceinte de frittage pour la mise en oeuvre du
procédé selon l'invention.
.
La figure 5 représente une coupa selon l'axe YY de la figure 4.
La figure 6 représente une vue de dessus de ladite encsinte de
frittage, dont le couverclc a été supposé enlevéO
... .
On va donc décrire, à titre d'exemple la mise en oeuvre du
procédé sslon l'invention, pour effectuer la liaison d'un tube d'élect m lyte
en alumine béta sodique à un support ou disque d'alumine alphaJ dans un ~; -
g~nérateur olectrachimique du typs sodium-soufre, étant bien entendu que
lsdit pracédé peut être utilisé dans tout autre dispasitif ou appareillage.
Le générateur représenté ~igure 1 présen~e la ~orme d'un cylindre
~ 2 -
.
~al7Z3~ ~'
de révolution et la Figure en est une vue en coupe par un plan axial.
`~ Le générateur représenté ~omporte un réssrvoir cathodique cylin-
drique 2, con-Fectionné en acier lnoxydable ou sn acier à faible coefficient
de dilatation thenmique.
- Ce réservoir est garni par un feutre de graphite [non représenté)
imprégné de soufre et ~ouant le rols de collecteur ds courant. La paroi du
réservoir 2 est scellae à sa partie supérieure à la face inférieure d'une
plaque d'alumine alpha 6, horizontale et circulaire, un tel scellement étant
réalisé par brasure 1E.
1~ Un réservoir anodique cylindrique 8 de même diamètre que le
réservoir cathodique 2. réalisé en le m~me matériau est s~ellé ds la même
., :
manière par sa partie inférisure à la face supérieure de la plaquæ 6.
~ Il contient une réserve ds réactif anodique constitué de sodium
;! liquide.
, La plaque 6 est percée sn son centre d'un alésage cylindrique 10
. -l .
I à axe vertical. L'extrémité supérieure ouvl~rte d'un tube cylindrique 12
~i fermé à son extrémité inférieure, m nstitul~ d'alumine béta sodique et
contenant le r~actif anodique est disposés concentriqusment autour dudit ~ -
;i .
alésage 10, et lié à la plaque d'alumine alpha 6 par mise en oeuvrs du
~ prDc~d~, selon l'invention tel que décrit dans ce qui suit.
Dans ce but d'une partJ le disque 6 d'alumine alpha est disposé
dans un creuset au sein d'une masse pulvérulente de carbonate de sodium ou
d'aluminate de sodium. L'ensembIe est alors chauffé ~ une températurs
comprise entre 1400C et 160aC maintenue 10 3 20 heures puis refrDidi
~ ~ librement ~usqu'3 temperature ambiante.
-~ Au cours de cs traitement thermique il se forms 3 la surface du
i ~ disque d'alumine alpha 6 uns mince psllicule d'alumine béta due ~ la diffu- ~ -
sion d'ions sodium. -
D'autre part, on réalise une ébauche du tube 12 par mise en forme
d'une poudre d'alumine béta sodique par toute technique classique appropriée,
. 1 , . .
notamment par électrophorèse suivie d'une compression isnstatique du d~pot ~-~
~ !
'/ ,
- 3 -
, ':
~723~7
obtenu.
On introduit ensuite ~e disque 6 dans une enceinte
de frittage et on dispose l'ébauche du tube 12 de sorte que
son extrémité ouverte soit disposée concentriquement autour
de l'alésage 10.
.
Les figures 2 et 3 illustrent donc les pièces dis-
posées de la sorte, dans une enceinte de frittage telle que
~; décrite dans un premier mode de réalisation décrit par ail-
leurs par la Demanderesse.
: Cette enceinte est entierement confectionnée en ~ -
alumine béta sodique, et elle comporte un corps tubulaire 22,
obture à ses extrémités par des plaques, une plaque superieure
23 et une plaque inf~rieure 24. La plaque supérieure 23
comporte un évidement circulaire 25 à sa partie supérieure
garni de poudre ou de past.illes de carbonate de sodium 26.
, De même, la plaque inférieure 24 comporte également a sa par-
tie supérieure un évidement 27 garn:i de façon analogue de
' poudre ou de pastilles de càrbonate de sodium 26. L'ensemble
est obture par un couvercle 29 et repose sur un fond 30.
`~ :
. .~., ~ . .
~'1 .
. . i , . .
'
'
- , . :.
;, . . .
~`~' ~ 4 -
~ '
,': .:
: B
." .
., , .. . . . . . . . . . ., . .,, . ~ . . . .. .
~al7;~3~37
L'~nceinte est introduite dans un. four. On chauffe a une
température de 1650C maintenu 1,30 heures, de telles con-
ditions opératoires pouvant d'ailleurs varier entre 30
minutes et 4 heures en ce qui concerne le temps et entre
1600C et 170~C quant a la tempéra-ture. La vitesse de
montee en température est de l'ordre de 3 heures. Puis on
.. ..
laisse refroidir le ~our librement. Ce traitement thermique
a pour effet d'une part de realiser le frittage du tube 12
dans des conditions avantageuses evoquees par ailleurs par
la Demanderesse, a savoir en minimisant les pertes en sodium
`; des pieces par suite de la mise en oeuvre desdites pastilles
ou poudre de carbonate de sodium 26 aptes a creer au voisinage
; immediat des pieces une atmosphere riche en sodium, et
d'autre part de lier ledit tube a la plaque 6 d'alumine alpha.
Les figures ~ à 6 illustrent le disque 6 et
l'ébauche du tube 12 introduits dans une enceinte de frittage
telle que décrite par ailleurs par la Demanderesse.
Cette enceinte est confectionnée soit en alumine
`~ alpha, soit en carborundum, soit en zircone ou tout autre
- 20 mat~riau refractaire et elle comporte un corps tubulaire 42, ~-
:
obture a ses extremites par des plaques, une plaque superieure
43 et une plaque inf~rieure 44. Là plaque superieure 43
comporte un évidement circulaire 45 ~ sa partie supérieure
. .; .
` ~ dans lequel on a introduit de la poudre ou des pastilles de
:':; , :
carbonate de sodium 46. De meme, la plaque inferieure 44
comporte également à sa partie supérieure un évidement 47
garni de poudre ou de pastilles de carbonate de sodium 46.
L'ensemble est obturé par un couvercle 49 et repose sur un
fond 50.
~,' ~ ' .
:` :
, . . .. . . . .
.
~723~7
L'evidement 45 de la plaque supérieure 43 communique
avec l'interieur du corps 42 au moyen de canaux tels que 52.
Les canau~ 52 debouchent d'ailleurs dans l'evidement 45 par
l'intermediaire de parties en relief 53 destinees à eviter
que le carbonate de sodium 46 reparti dans l'evidement 45
autour de ces parties en relief ne tombe dans le corps 42.
L'enceinte est donc introduite dans un four et on
opère comme indique en reference aux figures 2 et 3 en vue
de r~aliser le frittage du tube 12 et sa liaison à la plaque 6.
Comme dans le cas precedent, la mise en oeuvre de poudre ou
de pastilles de carbonate de sodium 46 permet de minimiser les
pertes en sodium des piaces par creation au voisinage immediat
de ces dernières d'une atmosphère riche en sodium.
Il reste alors à eliminer par abrasion sur les
i parties du disque 6 non recouvertes par le tube 12, la
pellicule d'alumine beta ainsi formee.
~! La liaison ainsi effectuee est particulièrement
robuste et comme precedemment mentionne sa resistance
vis-à-~is des metaux alcalins fondus est pratiquement illimitee
. - ~ .
,
~ dans le temps.
L'invention trouve des applications particulierement
avantageuses dans les générateurs sodium~soufre.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitee
au monde de realisation décrit et repr~senté qui n'a eté
~:.' ii , .
donné qu'à titre d'exemple.
En particulier, on peut sans sortir du cadre de
l'invention apporter des modifications de detail, changer
. , .
certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des
moyens équivalents;
; i ~ .:.
`~,' f . -:
~ a
.
:~: B
~z36:~7
i'' ~
' En outre, comme préGéde~ment mentionné il est de toute éviden~e
que le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre pour lier, dans
. tout dispositif autre qu'un générateur électrochimique sodium-soufre/ des
~' pièces en alumine béta alcaline à des pièces en alumine elpha.
. .
,r
.' .
'~ ' . .
''` - ' '.
.~ "'-: ',
''
,
~ `'~ ~'',: :
?~
i`: ~ '.` '
~ ~ .
S' `'~
~'." ..
. ~.'~ .
6 - - :
' ' "' '~: ' '
,. r~ .
