Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~7485S
L'inve~tion concerne les générateurs électrochimiques, du type
s oufrs-sodium et en particulier un procédé-de réalisation de tels générateurs.
On sait que dans ces ~énerateurs le réactif anodique est
constltué par un métal alcalin, généralement le sodium, qui doit être
liquide 3 la températurs de fonctionnement. Ls réacti~ cathodique est
constitué généralemsnt par le soufre Bt les sels de sodium de CB corps,
mals peut l'être aussi par le phosphore, le sélénium et lss sels
alcalins de ces corps. Dans _e cas où les matériaux réactifs sont le
soufre st le sodium, la réaction électrochimiqus conduit 3 une formation
r~verslble de polysulfures de sodium dont la teneur sn sodium cro~t au
cours de la décharge. Quant à l'électrolyte, qui sépare les réactifs
cathodique et anodlque, il doit être solide à la température de fonctionnement,
pe~n~able pour les ions alcalins qui se forment dans le compartiment
anodiqus, et imperm~able pour 1BS é1BCtrOn5~ ]:1 est généralement constitué
d'alumine béta sodiqus, c'sst-3-dire d'un comF~os~ comportant ~nviron de S
à 9 molécules d'alumins pour un~ molécule d'oxyde de sodium. Il présente
en g~néral la forme d'un tube fermé 3 sa partie inférieure, contenant le
r~actif anodlqur3 et baignant dans le réacti~ eathodlque, ce dernler
; réactif étant contenu dans un réservolr cathodique métallique. Le tube
ZO d'élestrolyte est maintenu par un support lié de façon etanche à ce
réservo$r cathodique et également 3 un réservoir ds réactif anodique.
G~néralement, ledit suppurt se présente sous la forme d'une
plaque ou disque confectionné en alumine alpha~ Ce disque comporte un
alésage central dans lequel est assujetti le tube d'alumine béta sodique
et cela par l'intsrmédiaire d'un verre, tel que décrit par la Demandsresse
dans sa demande de brevet français n 73 37 066 du 17 Octobrs 1973.
En ce qui concerne maintenant la liaison entre le disque
support du tube d'él~ctrolyte et les réservoirs cathodique et anodique,
cellE-ci est réalisée comRle décrit dans la susdite demande au moyen d'une
3 brasure céramique-rné~al.
7~55
Cependant, biPn que les liaisons realisées de la sorte presentent
de bonnes caractéristiques tant du point de vue mscanique que du point de
VUB résistance chimique à l'agressivité des réactifs, la Demander~sse
s'st ~forcés d'améliorer à nouveau ds telles liaisons, dans le but ds
leur conférer des qualités m~caniques et thermiques encore plus amélioréPs.
L'invention a donc pour ob~et un prooédé de réalisation d'un
générateur électrochimique du type sodium-sou~rs dans lequel la liaison
entre 1BS dlvers composants est encore améliorés et présentant en outra
uns excellente tenue vis-à-vis de l'agressivlté des r~actifsL
1~ L'invention a donc pour but un procédé de réalisation d'un
générateur électrochimique du type sodium-soufrs ~omportant :
- un réservoir cathodique contenant un réactif cathodique
liquids à la température de fonctionnement et choisi dans le groupe formé
par 1~ soufre, le phosphore, le sélénium et ].es sels alcalins de ces
corps,
- au molns un tube d'électrolyt~ sollde ferm~ à son extréoit~ inférieure,
contsnant un réactif anodique liquide ~ la ternpérature de fonctionnement
st constitué par un métal alcalln et dispos~ dans ledit réservoir cathodique
de façDn à baigner dans ledit reactif cathodique, l~s parois de ce tube
2 0 étant constituées d'alumine béta alcaline,
- un support en céramique isolante pour maintenir ledit tube
d'électrolyte dans ledit réservoir cathodique~ la liaison sntre
~: ce support et ce tube étant assurée par l'intermédiaire d'un
verre.
- un réservoir anodique contenant une réserve dudit réactif
anodique et disposé au-dessus dudit réservoir cathodique, de
manière à ce que ledit tube d'électrolyts s'ouvre à sa partie
supérieurs dans ce rsssrvoir anodique, ladite plaque sep3rant
les extrémites ouvsrtes dudi.t réservolr anodique et dudlt
reservoir cathodlque,
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procédé dans lequel :
- on réalise au préalable la liaison entre ledit tubs d'électrolyte
et ledit support en céramique isolante,
caractérisé par le fait que successivement ~
- on dlspose lesdits réservoirs ds part et d'autre dudit suppDrt en
céramiqua isolante par l'intermédiaire de brides prevues au niveau de
leur extrémité ouverte et sensiblement concentriquement audit tube
d'électrolyte un ~oint torique étant interposé entre l'extrémité des
parois dss réservoirs et ledit support céramique,
- on chauffe l'ensemble à une température voisine mais inférieure au
point de fusion du matériau constituant ledit ~oint tout sn maintenant
une presslon sur lesdites brides,
- on refroidit l'ensemble ~usqu'à la température ambiante.
et par le fait que l'on dlspose au préalable au moins une fourrure au
cuntact d'au moins la partie inférieure interne de la paroi de chacun
desdits réservoirs, ladite fourrure reposant sur led~t support en céramique
isolante.
D'autres caractéristiques et avantages ds l'invention ressortent
ds la descrlption qui suit, donnée à titre d'exemple purement illustratif
2 o mais nullement limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente un générateur électrochimique selon
l'invention.
la figure 2 illustre une phase de réalisation dudit générateur
selon la figure 1.
La figure 3 précise un détail de la figurs 2,
Le générateur présente la forma d'un cylindre de revolution et
la figure 1 en est une vue en coupe par un plan axlal.
Le générateur représenté comporte un réservoir cathodique
cylindriqus 2, de 20 mm de diamètre et de 50 mm de hauteur par exemple.
~7~ii5
Ce réservoir est garni par un feutre de graphite (non représenté)
imprégné ds soufre et ~ouant le rôle de collecteur de courant. La paroi
du reservoir 2 est scellée à sa partie supérieure à la facP inférieure
d'une plaque d'alumine alpha 6, horizontale st circulaire, d'une épaisseur
de 5 mm st d'un diamètre de 25 mm, et cela à la manière qui sera décrite
dans C8 qui suit.
Un réservoir anodique cylindrique 8, sensiblemsnt de même
diamètrP qus le réservoir cathodique 2 et de 40 mm de hauteur, est scellé
ds la même manière par sa partis inférleurs, à la face supérieurs de la
plaque 6.
Il contient une réserve de réactif anodique eonstitué de sodium
l:Lquide.
La plaque 6 est percés en son centre d'un alésage cylindrique 10
~ axe vertical ds 10,5 mm de diamètre. Dans cet alésage 10 s'sngage
l'extr~mité supérieure ouverts d'un tube d'électrolyte 12 ferm~ à son
extrkmit~ inférieurs constitus d'alumins béta sodlque et contenant le
rsactlf anodique.
Le bord supérieur du tube 12 est dans le plan de la face supérieure
ds la plaque 6. Son diamètre extérieur est de 10 mm et son diamètre
intérieur de 8 mm.
Un verre de liaison 14 est interposé entrs la paroi extérisure
du haut du tube 12 et la paroi de l'alésage 10 percé dans la plaqu~ 6 de
manière à rendre le raccordement étanche. On utilise avec avantage des
verres de borosilicates exempts de potassium, et notamment celui ayant ia
composition pondérale suivante :
SiO2 : 70,36 %
A12 3 1,8B %
B~03 : 19,56 %
Na20 : B,20 %
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Ce verre est f~br qué par la Sociéte franç3ise SOVIREL.
La paroi du réservoir 2 est scsllée à la plaque 6 par l'intsr-
médiaire d'une bride 19, et de mems la paroi du réservoir ~ est scellée a
ladite plaque 6 par l'intPrmédiaire d'une bride 2D, comme représenté
Figure 1.
Conformérrent à l'invsntion, le scellement ou liaison des
réservDirs cathDdique 2 st anodique ~ ~ la plaque 6 est e-Ffectu& de la
façon suivante après avDir dans tDUs les cas lié l~ tube 12 à la plaque 6
par l'intermédiaire du verre 14.
En se référant à la figure 2, Dn dispose les extrémités ouvertes
desdits réservoirs Z Bt ~ sur la plaque 6 et concentrlquement par rapport
au tube 12 en disposant cependant entre les brides 19 et 20 et ladite
plaque 6 dss ~oints turlques d'aluminium 1~L
De tels joints repr~sentés figure 3 sont ouvsrts st pr~sentent
dss extr~mités bissautées. ~ls sont confsctionn~s en aluminium de puret~
élevée rsnfarmant en conséquence moins de 1C)OO p.p.m d'impurstés. Par
allleurs, Dn a dispDsé au contact des parois int~rnes de chacun des
réservoirs 2 et 8 et de la plaque 6, uns fourrure 21 conf~ctionnée en un
matériau résistant à l'~gressivité des réactifs, tel que l'acier inoxydable~
uns céramique, par exemple l'alumine.
On chauf-Fe ensui~e à une température comprise entre 550 gt
530 pendant 5 minutes ~ 1 heure, tout en appliquant une pression sur les
brides 19 et 20 matérialisées par les flèches F, pression comprise entre
5Q et 600 ~ar et cela sous vide de 10 à 10 Torr, en atmosphère neutre
d~argon ou d'azote ou reductrlce d'argon et d'hydro~èns ou d'ammoniac
cracké, et à pression atmosphérique dans ce cas.
On laisse reFroidir l'snsemble jusqu'à la température amb~ants.
LBS rÉservoirs se trouvent ainsi scellés à la plaqu~ ~ comme mat~rialisé
~i~urs 1.
On notera que l~ mise en oeuvre des fourrures 21 evite 18 fluage
des parois des résarvoirs 2 et B vers ]'intérieur~ et~ en con~quence,
toute dsformation de ces der~i~rs.
~7~355
En ce qui concerne maintenant les matériaux constituant
les réservoirs 2 et 8, ils sont choisis parmi l'acier inoxydable,
le molybdène, le chrome, l'aluminium, les alliages ternalres
de nickel chrome-molybdène, ou un alliage aluminium-magnésium.
De plus, au moins le réservoir cathodique 2 est
confectionné en acier chromisé.
Un tel matériau présente une résistance particulière-
ment illimitée à la corrosion par les réactifs fondus et notamment
par le soufre, une telle résistance résultant de la formation
sur la paroi interne du réservoir 2 d'une mince pellicule de
sulfure de chrome jouant un rôle de barriere de corrosion.
Bien entendu, le réservoir anodique 8 peut être
également confectionné en acier chromisé comme le réservoir
cathodique 2.
On va donner ci-après un mode de réalisation préféré
de l'invention.
Les réservoirs 2 et 8 sont confectionnés en acier
chromisé, cet acier chromisé est un acier XC10 selon les normes
Afnor recouvert d'une couche de chrome de 10 à 150 microns par
toute technique appropriée. Les joints toriques biseautés 18 sont
,réalisés en aluminium titrant 99,995~. Les fourrures 21 sont
confectionnées en alumine.
Le chauffage est effectué à une température de 580C
maintenue 30 minutes et sous une pression de 200 Bar sous un vide
de 10 4 Torr et sous une atmosphère réductrice formée d'argon
et d'hydrogène en proportion de 10%.
Quel que soit le mode de réalisation utilisé, on
obtient dans tous les cas des jonctions entre réservoirs 2 et 8
et support, étanches très résistantes du point de vue mécanique
et thermique, et présentant ainsi que les réservoirs une résis-
tance particulièrement élevée à la corrosion par les réactifsfondus et notamment par le soufre.
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L'invention trouve des applications avantageuses
dans le domaine des générateurs pour véhicules électriques.
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1~7~8~5
~ isn entendu, l'lnvention nlest nullement limitée au mode de
réalisation décrit et représenté mais ell~ sn cDuvre au contraire toutes
les variantes.
