FR2891951A1 - Dispositif de reformage pour vehicule automobile et generateur d'eletricite mettant en oeuvre ce dispositif. - Google Patents

Dispositif de reformage pour vehicule automobile et generateur d'eletricite mettant en oeuvre ce dispositif. Download PDF

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Abstract

Dispositif de reformage à plasma, en particulier pour un générateur d'électricité destiné à un véhicule automobile (V), comportant- un réacteur à plasma (61) apte à produire un reformat à partir d'un ensemble de réactifs comprenant un carburant, et éventuellement de l'air et de l'eau, et- un brûleur (72) apte à réchauffer au moins un des réactifs avant son introduction dans le réacteur à plasma (61).Le dispositif de reformage selon l'invention est remarquable en ce que le brûleur (72) est un brûleur catalytique.

Description

L'invention concerne un dispositif de reformage pour véhicule automobile
et un générateur d'électricité mettant en oeuvre ce dispositif. Un générateur d'électricité, ou "module de puissance" (MdP), est notamment utilisé dans un véhicule automobile pour alimenter les consommateurs électriques du véhicule, en particulier un moteur électrique de traction. Il permet la transformation d'un carburant embarqué dans le véhicule en puissance électrique. Le carburant peut être de l'hydrogène, directement consommable par la pile à combustible. Pour une autonomie accrue, on utilise plus généralement un carburant primaire plus facile à stocker tel que de l'essence, du diesel, du naphta, de l'alcool, un ester, ou un hydrocarbure. Le générateur comporte alors un dispositif de reformage, c'est-à-dire de transformation du carburant primaire en hydrogène. La figure 1 représente une architecture simplifiée type d'un générateur d'électricité 10 selon la technique antérieure.
Le générateur représenté comporte une pile à combustible 20, par exemple de type PEMFC, alimentée en hydrogène et en oxygène, par l'intermédiaire de canalisations 22 et 24, respectivement. La pile à combustible 20 comporte des compartiments anodique 26 et cathodique 28 refroidis au moyen d'un circuit de refroidissement de pile 30 comportant un radiateur 32 apte à évacuer vers l'extérieur l'énergie calorifique récupérée. L'oxygène est fourni par de l'air extérieur, comprimé successivement par un compresseur basse pression (BP) 36 et un compresseur haute pression (HP) 38 séparés par un échangeur 40, appelé Radiateur de l'Air de Suralimentation Basse Pression ou échangeur RAS BP.
Le compresseur BP 36, apte à comprimer l'air à une pression classiquement comprise entre 2 et 3 bars, est entraîné par un moteur 42. Le compresseur HP 38 est apte à comprimer l'air sortant de l'échangeur RAS BP à une pression classiquement comprise entre 4 et 5 bars. Le compresseur HP 38 est couplé à une turbine 44 récupérant de l'énergie mécanique par détente du gaz d'échappement chaud en provenance de la pile à combustible 20, transporté par une canalisation 46. Un autre échangeur 50, dit RAS HP , est prévu en aval du compresseur HP 38 pour refroidir l'air comprimé à la température de fonctionnement de la pile à combustible 20. Les échangeurs RAS HP 50 et RAS BP 40 sont intégrés dans un circuit de refroidissement d'air 52, comportant un radiateur 54 apte à évacuer vers l'extérieur l'énergie calorifique récupérée. Le générateur 10 comporte en outre un dispositif de reformage, ou "FPS" (en anglais, "Fuel Processing System"), comprenant un reformeur 60 apte à transformer, en présence d'air et de vapeur d'eau, le carburant primaire en un reformat riche en hydrogène. A cet effet, le reformeur 60 peut comporter un réacteur plasma 61, représenté schématiquement sur la figure 2, apte à générer un plasma à partir d'un mélange M de réactifs qui y est introduit via une buse 62. Le reformeur comporte alors des première et deuxième électrodes 63 et 63' respectivement, par exemple sous la forme d'une pointe disposée à proximité de l'entrée 64 des réactifs dans le réacteur 61 et d'une paroi latérale métallique, de révolution autour d'un axe X, délimitant le volume intérieur du réacteur 61. Un générateur électrique 65 est également prévu pour établir une haute tension électrique entre ces électrodes de manière à créer un arc électrique 66. L'arc électrique 66 permet de créer un plasma, chaud ou froid, à l'intérieur du réacteur permettant de décomposer les hydrocarbures introduits en hydrogène et en monoxyde de carbone. L'arc électrique 66 peut être tournant ou, comme dans l'exemple de la figure 2, glissant. De tels arcs glissants sont encore appelés Glid Arcs.
De préférence, on utilise des plasmas froids, encore appelés hors équilibre , dans lesquels la température des électrons est supérieure à celles des particules lourdes (ions, radicaux, neutres, molécules). Les moyens pour générer un plasma froid sont bien connus. Ils peuvent également utiliser, par exemple, des décharges micro-ondes ou des couronnes.
Le reformeur 60 est alimenté en air comprimé A, depuis la sortie du compresseur HP 38, par l'intermédiaire d'une canalisation 67, alimenté en carburant primaire P, depuis un réservoir non représenté, par l'intermédiaire d'une canalisation 68, et alimenté en eau E, sous forme de vapeur, par l'intermédiaire d'une canalisation 69.
Durant la phase de démarrage et préalablement à leur introduction dans le reformeur 60, les réactifs, c'est-à-dire le carburant primaire, l'eau et l'air, sont chauffés via un échangeur 70 au moyen d'un brûleur à flamme 72, comme décrit par exemple dans le document US 6,245,309. Dans le cas d'un plasma en phase gaz, de type Glid Arc par exemple, les réactifs doivent être portés à une température supérieure à la température de vaporisation (environ 120 C) afin d'initier la réaction, qui peut se dérouler entre 700 et 1000 C. Dans le dispositif de reformage décrit dans WO 98/30524, les réactifs sont ainsi préchauffés par passage dans une double paroi enveloppant le réacteur et par des résistances électriques.
Le brûleur 72 est alimenté en air comprimé par le compresseur HP 38 par l'intermédiaire d'une canalisation 74, et en hydrogène résiduel, c'est-à-dire non consommé par la pile à combustible 20, par l'intermédiaire d'une canalisation 76. Après avoir traversé l'échangeur 70, les gaz d'échappement du brûleur 72 sont envoyés, par l'intermédiaire d'une canalisation 78, vers l'entrée de la turbine 44, puis rejetés vers l'extérieur. Le reformat produit par le reformeur 60, convoyé par une canalisation 80, traverse, successivement dans le sens du flux de reformat, un échangeur 82, un réacteur HTS 84 (en anglais High Temperature Shift ), un échangeur 86, un réacteur LTS 88, (en anglais Low Temperature Shift ), un échangeur 90, un réacteur d'oxydation préférentielle PrOx 92, (en anglais Preferential Oxydation ), et un condenseur pré-anodique 94, avant de rejoindre le compartiment anodique 26 de la pile à combustible 20. Le réacteur d'oxydation préférentielle PrOx 92 est en outre alimenté en air comprimé sortant du compresseur HP 38 par l'intermédiaire d'une canalisation 95. Les réacteurs HTS et LTS peuvent par exemple être directement alimentés en eau. Les réactions de gaz à l'eau ( Shift ) et l'oxydation préférentielle permettent de convertir une grande partie du CO présent dans le reformat en CO2. Les échangeurs 82, 86 et 90 sont destinés à refroidir le reformat entre chaque étage de traitement. Ils sont refroidis par une circulation de l'eau destinée au reformeur 60, l'énergie calorifique récupérée par l'eau pouvant être utilisée dans l'échangeur 70 pour la vaporisation et le chauffage des réactifs du reformeur 60, comme représenté, ou être prise en charge par un circuit de refroidissement externe. Sur la figure 1, les sorties d'eau des échangeurs 82, 88 et 90 se rejoignent ainsi en la canalisation commune 69 connectée à l'entrée de l'échangeur 70 du reformeur.
Dans la pile à combustible 20, l'hydrogène contenu dans le reformat est partiellement converti par une réaction électrochimique afin de fournir de l'électricité. Les gaz d'échappement G, contenant de l'hydrogène non consommé par la pile à combustible 20, sortant du compartiment anodique 26 par une canalisation 96 traversent un condenseur anodique 100, avant d'alimenter, via la canalisation 76, le brûleur 72. L'air chaud sortant du compartiment cathodique 28 par une canalisation 102 traverse un condenseur cathodique 104, avant d'être envoyé, par la canalisation 46, à la turbine 44 et rejeté vers l'extérieur par la canalisation 106. Les condenseurs anodique 100, cathodique 104 et pré-anodique 94 sont refroidis au moyen d'un circuit de refroidissement de condenseurs, référencé 110, comportant un radiateur 112 apte à évacuer vers l'extérieur l'énergie calorifique récupérée. L'eau récupérée par ces condenseurs est envoyée, par l'intermédiaire de canalisations non représentées, vers un réservoir non représenté, puis, en cas de besoin, pompée vers les entrées 114, 116 et 118 des échangeurs HTS 82, LTS 86 et PrOx 90. Les circuits de refroidissement 30, 52 et 110 de la pile à combustible 20, de l'air comprimé par les compresseurs 36 et 38 et des condenseurs 94, 100 et 104, respectivement, ont été représentés séparés les uns des autres pour la clarté du dessin. En fait, ces trois circuits sont fusionnés en un unique circuit de refroidissement. Le fonctionnement du processeur d'hydrogène 10 de la figure 1 est le suivant. Les compresseurs BP 36 et HP 38, séparés par l'échangeur RAS BP 40, produisent de l'air comprimé à environ 190 C et à une pression d'environ 4,5 bars.
L'échangeur RAS BP 40 refroidit l'air chauffé par le compresseur BP 36, ce qui augmente le taux de compression et réduit le travail mécanique requis pour chaque compresseur. L'air comprimé alimente le brûleur 72, le reformeur 60 s'il s'agit d'un reformage PDX ou ATR par l'intermédiaire de l'échangeur 70, le PrOX et le compartiment cathodique 28 de la pile à combustible 20 par l'intermédiaire de l'échangeur RAS HP 50. L'échangeur 70 du reformeur 60, chauffé par les gaz d'échappement du brûleur 72, réchauffe tous les réactifs destinés au reformeur 60 jusqu'à une température adaptée au reformage du carburant. Le reformat sortant du reformeur 60, à une température comprise entre 800 et 1000 C par exemple, est ensuite refroidi à environ 400 C par l'échangeur 82, puis à environ 200 C par l'échangeur 86, puis enfin à environ 120 C par l'échangeur 90. Le reformat peut ainsi être purifié efficacement dans les réacteurs HTS 84 et LTS 88, puis oxydé préférentiellement dans le réacteur d'oxydation PrOx 92. II traverse ensuite le condenseur pré-anodique 94 qui le refroidit à une température d'environ 80 à 110 C adaptée à son injection dans le compartiment anodique 26 de la pile à combustible 20. Dans la pile à combustible 20, l'hydrogène du reformat injecté est partiellement converti par une réaction électrochimique afin de fournir de l'électricité. L'hydrogène résiduel sortant du compartiment anodique à une pression d'environ 3 bars est utilisé par le brûleur 72, après récupération de la vapeur d'eau dans le condenseur anodique 100. Les gaz d'échappement du compartiment cathodique 28, à une pression d'environ 3 bars, après récupération de la vapeur d'eau dans le condenseur cathodique 104, sont utilisés par la turbine 44, puis rejetés vers l'extérieur. Dans un générateur d'électricité tel que celui décrit ci-dessus, le dispositif de reformage, c'est-à-dire l'ensemble des moyens mis en oeuvre pour reformer le carburant, présente plusieurs inconvénients.
D'abord le brûleur 72 génère des températures très élevées susceptibles d'endommager rapidement son environnement, et notamment le réacteur 61, à moins de mettre en oeuvre des matériaux très résistants à la chaleur mais coûteux. Ensuite, le brûleur 72 ne permet pas une combustion parfaitement contrôlée et génère donc des gaz polluants qu'il faut traiter avant rejet.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de reformage, pouvant être mis en oeuvre dans le cadre d'un générateur du type décrit en préambule, mais ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un dispositif de reformage à plasma, en particulier pour un générateur d'électricité destiné à un véhicule automobile, comportant un réacteur à plasma apte à produire un reformat à partir d'un ensemble de réactifs comprenant un carburant, de l'air et de l'eau, et un brûleur apte à réchauffer au moins un des réactifs avant son introduction dans le réacteur à plasma.
Ce dispositif est remarquable en ce que le brûleur est un brûleur catalytique. L'utilisation de brûleurs catalytiques pour réchauffer les réactifs (carburant, air et eau) destinés à un reformeur catalytique est connue. Ces brûleurs comportent classiquement un support en alumine revêtu d'un catalyseur tel que du palladium ou du platine. Le fonctionnement d'un reformeur catalytique est cependant très différent de celui d'un reformeur à plasma. En particulier, les températures atteintes avec un reformeur à plasma, et donc les contraintes thermomécaniques au sein du reformeur, sont sans commune mesure avec celles atteintes avec un reformeur catalytique. En outre, l'utilisation d'arcs électriques crée un environnement électromagnétique très perturbé, susceptible d'influencer le craquage du carburant. Les inventeurs ont cependant constaté qu'un brûleur catalytique permet d'obtenir un réchauffement efficace des réactifs et un taux d'imbrûlés avantageusement réduit. En outre, l'utilisation d'un brûleur catalytique permet une combustion ralentie , à une température beaucoup plus faible que celle résultant d'une combustion à la flamme. Avantageusement, les matériaux environnant le brûleur subissent ainsi des contraintes thermomécaniques réduites. De plus, les réactifs destinés au réacteur 61 ne sont avantageusement pas excessivement réchauffés. De préférence, le dispositif de reformage selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes. A la différence d'un brûleur à flamme, un brûleur catalytique peut être mis en forme de manière à optimiser les échanges thermiques avec le réacteur. Ainsi, de préférence, le brûleur catalytique s'étend, au moins en partie, autour du réacteur du reformeur, de préférence en contact avec lui, de manière à permettre des échanges thermiques avec ledit réacteur. De préférence, le brûleur catalytique recouvre sensiblement la totalité du réacteur.
Une conduite d'alimentation du réacteur, de préférence sous la forme d'une double paroi, s'étend, au moins en partie, entre une paroi extérieure du réacteur et le brûleur catalytique. De préférence, cette double paroi est constituée par une paroi latérale extérieure du réacteur et par une paroi intérieure du brûleur, comme on le verra plus en détail à la lumière de la description de la figure 3. De préférence, le dispositif selon l'invention comporte encore une conduite connectant une sortie du brûleur catalytique et une entrée de cette conduite d'alimentation du réacteur. Avantageusement, le gaz qui circule dans cette conduite peut ainsi être réchauffé à la fois par la chaleur dégagée par le brûleur catalytique et par celle dégagée par le réacteur. De préférence, ce gaz est un mélange de vapeur d'eau ou d'eau et de carburant primaire. De préférence encore, ce gaz est, préalablement à son introduction dans ladite conduite d'alimentation du réacteur, réchauffé par le brûleur catalytique. Le dispositif de reformage comporte en outre un mélangeur recevant au moins un réactif ayant transité par le brûleur catalytique et/ou par une conduite d'alimentation du réacteur s'étendant au moins en partie entre une paroi extérieure du réacteur et le brûleur catalytique. Le réacteur plasma présente la forme d'un serpentin. Avantageusement, cette forme augmente la surface de contact avec le milieu environnant, en particulier avec les réactifs liquides ou gazeux, et augmente donc les échanges thermiques avec ces derniers. L'invention concerne également un générateur d'électricité destiné à un véhicule automobile, comportant un dispositif de reformage à plasma apte à produire un reformat à partir d'un carburant, d'air et d'eau, et une pile à combustible apte à produire de l'énergie électrique à partir dudit reformat et d'air. Le générateur selon l'invention est remarquable en ce que le dispositif de reformage à plasma est conforme à l'invention. De préférence, le générateur selon l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes. Au moins un réactif réchauffé par le brûleur catalytique est de la vapeur d'eau et/ou du carburant. Le réacteur à plasma du reformeur est de préférence en relation d'échange thermique avec ce(s) réactif(s) avant qu'il(s) ne parvienne(nt) audit réacteur, de préférence par l'intermédiaire d'une double paroi délimitant le volume intérieur du réacteur à plasma. Le générateur d'électricité comporte un échangeur thermique apte à mettre en relation d'échange thermique d'une part au moins un réactif destiné au réacteur à plasma et, d'autre part, du reformat sortant dudit réacteur et/ou des gaz de combustion générés par le brûleur catalytique.
Le générateur comporte un brûleur à flamme apte à préchauffer le brûleur catalytique jusqu'à ce que ce dernier atteigne sa température d'activation. Avantageusement, la température d'activation d'un brûleur catalytique est d'environ 100 à 200 C. Ce préchauffage est donc de courte durée.
L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un dispositif de reformage selon l'invention. L'invention concerne enfin l'utilisation d'un dispositif de reformage selon l'invention pour réduire des oxydes d'azote et/ou les particules émis par un moteur à combustion interne, en particulier par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : les figures 1 et 2, décrites en introduction, représentent schématiquement un générateur d'électricité et un reformeur à plasma selon la technique antérieure, respectivement ; la figure 3 représente schématiquement un dispositif de reformage selon l'invention.
Dans les différentes figures, des références identiques ont été utilisées pour décrire des organes identiques ou analogues. Dans la figure 1, les circuits d'alimentation en air de la pile à combustible, du brûleur, du réacteur d'oxydation préférentielle et du reformeur ont été représentés en trait interrompu. Le circuit d'alimentation en reformat de la pile à combustible a été représenté en trait épais. Le circuit d'alimentation en eau du reformeur a été représenté en trait pointillé. Les canalisations dans lesquelles circulent les gaz s'échappant de la pile à combustible ont été représentées en trait mixte. Les figures 1 et 2 ayant été décrites en introduction, on se reporte à présent à la figure 3.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le réacteur 61 présente une double paroi 210 permettant de mettre en relation d'échange thermique des gaz qui y circulent et le volume réactionnel 211. Cette double paroi 210 comporte de préférence des parois latérales intérieure 212 et extérieure 212' du réacteur 61. De préférence, la paroi latérale intérieure 212 est de révolution autour de l'axe X du réacteur 61, les injection et évacuation des flux gazeux se faisant selon l'axe X. La paroi extérieure 212' est recouverte du brûleur catalytique 72. Ce dernier se présente par exemple sous la forme d'une masse 213 recouverte d'un catalyseur, par exemple du platine ou du palladium. La masse 213 peut notamment être en un monolithe de type cordiérite ou en une mousse métallique. De préférence, la canalisation 215 est isolée thermiquement par recouvrement de sa surface extérieure au moyen d'une couche 214 en un matériau céramique réfractaire. La porosité de la masse 213 permet une circulation de compositions gazeuses aptes à réagir chimiquement lors de mise en contact avec le catalyseur. Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, en l'occurrence, la composition gazeuse est un mélange d'air comprimé A et de carburant primaire P lors de la phase de démarrage du générateur d'électricité, puis, en phase stationnaire, un mélange d'air comprimé A et d'un gaz d'échappement G de la pile à combustible (anode), ce gaz d'échappement comportant du carburant secondaire S, notamment sous la forme d'hydrogène. Pour une plus grande clarté du dessin, cette circulation n'est pas représentée.
La paroi extérieure 219 du brûleur forme une canalisation étanche 215 avec la paroi intérieure 220 de la couche isolante 214, de manière à mettre en relation d'échange thermique le brûleur 72, dans lequel s'effectue la combustion du carburant primaire ou secondaire injecté, et un ou plusieurs réactifs à réchauffer, en l'occurrence un mélange de vapeur d'eau E et de carburant primaire P, destinés à être injectés dans le réacteur 61 en phase stationnaire. Une conduite 216, représentée symboliquement par une flèche (P*+E*), connecte une sortie 217 de la canalisation 215 et une entrée 218 de la double paroi 210. La canalisation 215, la conduite 216 et la double paroi 210 peuvent constituer ainsi la même canalisation d'alimentation en réactifs.
Un mélangeur 220 est enfin prévu pour mélanger les réactifs préchauffés sortant de la canalisation 210, par exemple du carburant primaire et de la vapeur d'eau ou de l'eau réchauffés (E* et P*, respectivement), et d'autres réactifs, par exemple de l'air comprimé A. Pour mettre en oeuvre le dispositif de reformage selon l'invention, on peut par exemple mettre en oeuvre le procédé suivant. Dans une phase de démarrage, on préchauffe le brûleur catalytique 72 au moyen d'un brûleur à flamme, non représenté, au moins jusqu'à ce que la masse 213 du brûleur catalytique 72 atteigne la température d'activation du catalyseur. On arrête alors le brûleur à flamme et on injecte un mélange d'air comprimé A et de carburant primaire P dans la masse 213 du brûleur catalytique 72. Le mélange réagit alors avec le catalyseur. La combustion est totale, ce qui évite toute émission d'imbrûlés et de suies. Si le mélange de réactifs est pauvre (en carburant), alors on peut faire fonctionner en série le brûleur à flamme et le brûleur catalytique de façon à ne pas éteindre la flamme de combustion et à obtenir une combustion propre. La chaleur produite par le brûleur catalytique 72 est utilisée pour chauffer un ou plusieurs des réactifs destinés au reformeur, en l'occurrence de la vapeur d'eau ou de l'eau E et du carburant primaire P injectés dans la canalisation 215.
L'étanchéité de la canalisation 215 empêche toute fuite de ces réactifs à travers la masse 213. L'eau ou la vapeur d'eau E* et le carburant primaire P* réchauffés par le brûleur catalytique 72 circulent ensuite dans la conduite 216, puis dans l'enveloppe formée par la double paroi 210, puis sont injectés dans le mélangeur 220. Il y sont mélangés avec de l'air A, comprimé et chauffé par le compresseur 38, qui parvient au mélangeur 220 à une température typiquement comprise entre 150 et 180 C pour former un mélange M. La température du brûleur catalytique est d'environ 900 C, c'est-à-dire inférieure d'environ 300 C à la température d'un brûleur à flamme consommant de l'essence. L'échange thermique avec la masse 213 permet de chauffer les réactifs circulant dans la canalisation 215 jusqu'à une température permettant, après mélange avec l'air réchauffé par le compresseur 38, la transformation du mélange M en un reformat dans le réacteur plasma. Les réactifs chauffés et mélangés sont injectés dans le réacteur 61 par la buse 62 et un arc plasma 66 est initié au moyen d'une bougie, formée par l'électrode centrale 63. Sous l'effet de l'arc plasma 66, le carburant du mélange M se décompose en un reformat R riche en hydrogène et comportant encore, notamment, CO, CO2, H2O, CH4 N2, C2H2 et C2H4. Cette décomposition est généralement appelée catalyse plasma Le reformat ainsi produit est purifié et utilisé par la pile à combustible 20 pour générer de l'énergie électrique et des gaz d'échappement G contenant encore de l'hydrogène non consommé par la pile.
Avec un réacteur plasma exothermique, du type dit autotherme ou à oxydation partielle , la température de la paroi intérieure 212 du réacteur 61 est de l'ordre de 1000 C. Dès que le réacteur plasma est en fonctionnement, il peut ainsi avantageusement réchauffer les réactifs circulant dans la double paroi 210 du réacteur 61. L'échange thermique est encore plus efficace si la circulation dans la double paroi 210 se fait à contre-courant par rapport aux sens de circulation des réactifs dans le réacteur. On entre alors dans une phase stationnaire. Dans la phase stationnaire, le brûleur catalytique 72 fonctionne de préférence au moyen de carburant secondaire S, en l'occurrence d'hydrogène résiduel que lui fournissent les gaz d'échappement G de la pile à combustible 20. Avantageusement, la brûleur catalytique 72 n'a dès lors plus besoin d'être alimenté en carburant primaire pour chauffer les réactifs et le carburant secondaire S se substitue au carburant primaire P.
Quelle que soit la phase de fonctionnement, les gaz de combustion du brûleur catalytique 72 sont dirigés vers l'échappement du véhicule. De préférence, leur énergie thermique résiduelle est valorisée dans une turbine. De préférence encore, avant d'être évacués, les gaz de combustion du brûleur catalytique 72 traversent un échangeur thermique, non représenté, les mettant en relation d'échange thermique avec un ou plusieurs des réactifs destiné au reformeur 60. De préférence toujours, le générateur d'électricité comporte un échangeur thermique, non représenté, apte à mettre en relation d'échange thermique le reformat sortant du reformeur 60, avec au moins un des réactifs destinés à ce reformeur.
Comme on le constate clairement à présent, l'invention fournit un dispositif de reformage à plasma dont le brûleur génère avantageusement des températures moins élevées que celles générées par les brûleurs de la technique antérieure. La durabilité du réacteur en est donc améliorée. Le brûleur permet également une combustion bien contrôlée et limite donc la génération de gaz indésirables.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté fourni à titre d'exemple illustratif et non limitatif.
En particulier, l'invention n'est pas limitée à un type de pile à combustible ou de reformeur. Même si il est préférable de mettre en oeuvre un reformeur exothermique, l'invention n'est pas limitée à ce type de reformeur. En outre, la double paroi 210 peut s'étendre sur tout ou partie du réacteur 61. De même, le brûleur catalytique 72 peut s'étendre sur tout ou partie de la double paroi 210 ou sur tout ou partie du réacteur 61. L'air destiné au réacteur 61 peut également être réchauffé par un passage dans la double paroi 210 du réacteur 61 et/ou dans la canalisation 215 du brûleur catalytique 72.
L'invention n'est pas non plus limitée à un dispositif de reformage à plasma alimentant une pile à combustible. Une autre application particulièrement avantageuse concerne la dépollution des pots catalytiques. Un moteur thermique génère des oxydes d'azote qui, classiquement, sont piégés au moyen d'un pot catalytique NOx trap, puis réduits au moyen d'un mélange chargé avec le même carburant que celui utilisé par le moteur thermique. Pour que cette réduction soit efficace, il est cependant nécessaire que la température du pot catalytique soit élevée. Lors d'un démarrage à froid du véhicule, c'est-à-dire précisément au moment où le moteur thermique génère la plus grande quantité d'oxydes d'azote, l'énergie thermique disponible ne permet pas de chauffer suffisamment le catalyseur DeNOx pour le rendre opérationnel. L'utilisation d'un dispositif de reformage selon l'invention permet de générer de l'hydrogène très rapidement lors d'un démarrage à froid. Cet hydrogène permet avantageusement une réduction des oxydes d'azotes, même sans utilisation de catalyseur. De plus, cette réduction est efficace,même à basse température. Enfin, la mise en oeuvre d'un brûleur catalytique permet avantageusement une combustion contrôlée, sans génération de gaz indésirables supplémentaires. L'utilisation d'un dispositif de reformage selon l'invention est donc particulièrement bien adaptée à la réduction des oxydes d'azote émis par un moteur à combustion interne, en particulier par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de reformage à plasma, en particulier pour un générateur d'électricité destiné à un véhicule automobile (V), comportant un réacteur à plasma (61) apte à produire un reformat à partir d'un ensemble de réactifs comprenant un carburant primaire, et éventuellement de l'air et de l'eau, et un brûleur (72) apte à réchauffer dans une canalisation (215) au moins un des réactifs avant son introduction dans le réacteur à plasma (61), 10 caractérisé en ce que le brûleur (72) est un brûleur catalytique.
2. Dispositif de reformage à plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur catalytique (72) s'étend, au moins en partie, autour du réacteur à plasma (61).
3. Dispositif de reformage à plasma selon l'une quelconque des revendications 1 et 15 2, caractérisé en ce qu'une conduite d'alimentation (210) du réacteur (61) s'étend, au moins en partie, entre une paroi extérieure (212') du réacteur (61) et le brûleur catalytique (72).
4. Dispositif de reformage à plasma selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une conduite (216) connectant une sortie (217) de la canalisation (215) 20 et une entrée (218) de ladite conduite d'alimentation (210) du réacteur (61).
5. Dispositif de reformage à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mélangeur (220) recevant au moins un réactif ayant transité par une conduite d'alimentation (210) du réacteur s'étendant au moins en partie entre une paroi extérieure (212') du 25 réacteur (61) et le brûleur catalytique (72) et/ou de l'air (A).
6. Dispositif de reformage à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réacteur plasma (61) présente la forme d'un serpentin circulant dans une enceinte partiellement remplie avec des réactifs gazeux ou liquides. 30
7. Générateur d'électricité destiné à un véhicule automobile, comportantun dispositif de reformage à plasma apte à produire un reformat à partir d'un carburant, d'air et d'eau, et une pile à combustible (20) apte à produire de l'énergie électrique à partir dudit reformat et d'air, caractérisé en ce que le dispositif de reformage à plasma est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8. Générateur d'électricité selon la revendication 7, dans lequel ledit au moins un réactif réchauffé par le brûleur catalytique (72) est de la vapeur d'eau ou de l'eau et/ou du carburant.
9. Générateur d'électricité selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, comportant un échangeur thermique apte à mettre en relation d'échange thermique d'une part ledit au moins un réactif (72) et, d'autre part, du reformat sortant dudit réacteur (61) et/ou des gaz de combustion du brûleur catalytique (72).
10.Utilisation d'un dispositif de reformage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour réduire des oxydes d'azote et/ou les particules émis par un moteur à combustion interne, en particulier par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile.
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