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alcohol
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oxide
(1)
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hydrocarbons
(1)
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Molecule
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methanol
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hydrogen
(8)
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zinc
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copper
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CO
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carbon oxide
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chromium
(2)
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water
(1)
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zinc oxide
(1)
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copper oxide
(1)
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thorium oxide
(1)
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aluminium oxide
(1)
[22][_]
thorium
(1)
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oxygen
(1)
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OH
(1)
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Gene Or Protein
(5/ 22)
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ETRE
(15)
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Cata
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CES
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Appa
(1)
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Tif
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510192A1
Family ID 3252226
Probable Assignee Conoco Incstamford Ct A Corpof
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title APPAREIL DE TRAITEMENT ET DE DISTRIBUTION DE COMBUSTIBLE
DESTINE A ETRE UTILISE AVEC UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, ET PROCEDE
POUR ALIMENTER EN COMBUSTIBLE UNE CHAMBRE DE COMBUSTION
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE TRAITEMENT ET DE DISTRIBUTION DE
COMBUSTIBLE DESTINE A ETRE UTILISE AVEC UN MOTEUR A COMBUSTION
INTERNE.
CET APPAREIL COMPORTE UN RESERVOIR 3 DE STOCKAGE D'alcohol, UN
VAPORISEUR 8, UN REACTEUR 30 CONTENANT UN CATALYSEUR, UN RESERVOIR 19
DE STOCKAGE D'alcoholDISSOCIE, ET UNE CONDUITE 2 DE DERIVATION.
DIFFERENTES COMMUNICATIONS ENTRE CES ELEMENTS PERMETTENT DE DONNER AU
REACTEUR 30 UNE DIMENSION CONVENANT A UN FONCTIONNEMENT NORMAL, LES
SURCHARGES ETANT ASSUREES PAR L'APPORT DE COMBUSTIBLE LIQUIDE AU MOYEN
D'UNE BOUCLE D'ACCELERATION CONSTITUEE PAR LES COMMUNICATIONS.
DOMAINE D'APPLICATION: ALIMENTATION DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.
Description
_________________________________________________________________
Le brevet des Etats-Unis d'Amerique N' 4 088 450 decrit plusieurs
catalyeurs places dans un ordre souhaitable qui est base sur le
gradient de temperature existant dans
une chambre de reaction La temperature de travail du cata-
lyseur et la temperature de la partie de la chambre de
reaction dans laquelle se trouve le catalyseur sont accor-
dees afin d'eviter toute degradation catalytique et/ou
inactivite catalytique.
Le brevet des Etats-Unis d'Amerique N' 4 091 086 decrit une
composition catalytique particulierement utile pour la production
d'hydrogen a partir du methanol, en
particulier par reformage a la vapeur d'water, cette composi-
tion comprenant un melange d'zinc oxide, d'copper oxide, d'thorium
oxide et d'aluminium oxide tel que l'activite et le maintien de
l'activite de la composition catalytique sont superieurs a ceux d'une
composition par ailleurs sensiblement identique, mais manquant d'
oxide
de thorium.
Le brevet des Etats-Unis d'Amerique N O 3 086 877 decrit un gaz
combustible obtenu dans un generateur de gaz reforme, par reaction
catalytique d'hydrocarbons et d'un gaz contenant de l'oxygen, ce gaz
combustible etant fourni a un moteur a combustion interne et sa
chaleur, ainsi que celle du gaz d'echappement du moteur, etant
utilisee pour une conversion endothermique du methanol en un melange
gazeux contenant de l'carbon oxide et de l'hydrogen, le melange gazeux
ainsi obtenu etant dirige
vers le generateur de gaz reforme ou,avec le gaz combus-
tible, vers le moteur a combustion interne, ou vers les
deux.
Les systemes connus ne realisent pas l'alimenta-
tion du moteur a combustion interne en methanol liquide ou en
alcoholliquide, soit seul, soit apres melange avec de
l'alcoholdissocie Ainsi, le brevet N O 3 086 877 precite
ne permet pas d'obtenir les avantages de la presente inven-
tion, en particulier la presence d'un dispositif de disso-
ciation dimensionne pour convenir a un fonctionnement normal, avec une
capacite de travail de pointe pouvant etre atteinte par addition de
methanol liquide ou d'
alcohol
liquide 'au moyen d'une boucle d'acceleration.
L'invention concerne donc un appareil de traite-
ment et de distribution de combustible destine a etre uti-
lise avec un moteur a combustion interne et comprenant un reservoir de
stockage d'alcohol, un vaporiseur, un reacteur contenant un
catalyseur, un reservoir de stockage de gaz et une conduite de
derivation, le reservoir de stockage d'alcoholcommuniquant avec le
vaporiseur et avec la conduite de derivation, le vaporiseur
communiquant avec le reacteur qui contient le catalyseur, ce reacteur
etant lui-meme en communication avec le reservoir de stockage de gaz
qui, lui-meme, communique avec un moteur a combustion interne
egalement en communication avec la conduite de derivation.
L'invention sera decrite plus en detail en regard du dessin annexe a
titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est
une representation
schematique de l'appareil selon l'invention.
L'invention concerne donc un procede et un appa-
reil de traitement et de distribution de combustible tel
que represente sur la figure unique.
Le dessin represente globalement en 1 un systeme a combustible Le
systeme 1 a combustible comporte un reacteur 30 contenant un
catalyseur et une conduite 2 de
derivation De l'alcoholliquide est stocke dans un reser-
voir 3 L'alcoholliquide est transporte du reservoir 3 de stockage vers
un conduit 6 d'alimentation d'un vaporiseur et la conduite 2 de
derivation au moyen d'un conduit 4 d'alcoholliquide et sous l'action
d'une pompe 5 L'
alcohol
liquide passe du conduit 6 d'alimentation dans le vapori-
seur 8 par l'intermediaire d'une electrovanne 7 Le vaporiseur 8 est
chauffe par le fluide de refroidissement d'un moteur, ce fluide
entrant dans le vaporiseur 8 par un conduit 9 de transmission de
chaleur Le fluide de refroidissement du moteur repart du vaporiseur
vers le moteur en passant dans un conduit 10 de sortie du fluide de
transmission de chaleur L'alcoholvaporise est transporte du vaporiseur
8 jusqu'a un piege 11 a liquide par un conduit 12 et de ce piege 11
jusqu'au reacteur 30, contenant un catalyseur, par un conduit 13 Le
reacteur fonctionne a environ 315 'C L'alcoholvaporise est dissocie en
hydrogen et en carbon oxide a l'interieur du reacteur 30 Un catalyseur
prefere pour la dissociation realisee dans le lit de catalyseur du
reacteur 30 est un catalyseur au copper et au zinc, avec ou sans
activateurs tels que le chromium Cependant, le dispositif de
dissociation
peut comporter un lit a deux catalyseurs, un premier cata-
lyseur etant un catalyseur de dissociation a basse tempe-
rature et l'autre catalyseur etant un catalyseur de disso-
ciation a haute temperature Un catalyseur copper/zinc, avec ou sans
activateur, convient comme catalyseur a basse
temperature Un catalyseur zinc/chromium convient comme cata-
lyseur a haute temperature L'avantage apporte par un lit
a deux catalyseurs est que le catalyseur a basse tempera-
ture est protege de toute desactivation par frittage thermique, car la
reaction de dissociation dans la zone de catalyseur a haute
temperature reduit la temperature
de fonctionnement du lit de catalyseur a basse temperature.
Ainsi, l'alcoholvaporise entre en contact en premier avec le
catalyseur a haute temperature, puis avec le catalyseur a basse
temperature lorsqu'il traverse le reacteur 30
d'une forme preferee de realisation de l'invention.
Dans une autre forme preferee de realisation de l'invention, le lit de
catalyseur de dissociation peut etre constitue uniquement de
catalyseur a basse temperature par exemple un catalyseur copper/zinc
comme mentionne precedemment. Le reacteur 30 contenant un catalyseur
et le surchauffeur, montres sur la figure, sont chauffes par
l'echappement du moteur 15 a combustion interne Le gaz d'echappement
du moteur 15 a combustion interne est dirige par un conduit 14,
portant une electrovalve 14 ', vers le reacteur 30 contenant le
catalyseur Le gaz d'echappement
du moteur sort du reacteur 30 par un conduit 16 Ce gaz -
d'echappement refroidi peut etre recycle vers le moteur ou evacue a
l'atmosphere, ou encore partiellement recycle et partiellement evacue
a l'atmosphere Le surchauffeur represente sur la figure, en aval du
conduit 13 et en amont du reacteur 30, chauffe le combustible qui est
porte
a environ 950 C dans le vaporiseur 8 et surchauffe a envi-
ron 3150 C dans le surchauffeur. Une valve 18 d'ecoulement du gaz
d'echappemnt est equipee d'un dispositif de reglage de temperature
permettant
d'ajuster la temperature du reacteur 30 Le gaz d'echappe-
ment du moteur 15 peut etre devie de facon a contourner le reacteur 30
en passant par la valve 18 et en penetrant dans le conduit 17
d'ecoulement du gaz d'echappement En reglant la quantite de gaz
d'echappement utilisee pour chauffer le reacteur 30, on peut reguler
la temperature de ce dernier La valve 18 d'ecoulement du gaz
d'echappement est reliee a un capteur de temperature monte sur le
reacteur 30.
L'alcoholdissocie provenant du reacteur 30 qui contient le catalyseur
penetre par un conduit 31 dans le reservoir 19 de stockage Ce
dernierfournit du gaz destine a etre utilise lors du demarrage et dans
des conditions d'appel d'une puissance importante, par exemple lors
d'une acceleration Le gaz s'ecoule du reservoir 19 de stockage vers
l'electrovalve 20 par un conduit 32 Le gaz passe de l'electrovalve 20
a un regulateur 21 de pression par un conduit 33 L'alcoholdissocie est
conduit du regulateur 21 de pression jusqu'a un mecanisme 22 de
commande de gaz
dissocie par un conduit 34 Le gaz passe ensuite du mecanis-
me 22 de commande par un conduit 35 dans un conduit 36
d'alimentation en combustible aboutissant au moteur 15.
Le mecanisme 22 de commande du gaz dissocie et le mecanisme 23 de
commande d'ecoulement du combustible peuvent etre les dispositifs
equipant un systeme d'injection de carburant
d'une automobile ou d'uncarburateur d'automobile.
Le gaz non dissocie provenant de la conduite 2
de derivation passe egalement dans le conduit 36 d'alimen-
tation en combustible La conduite 2 de derivation comporte
un mecanisme 23 de commande d'ecoulement du combustible.
Le mecanisme 23 commande la alcoholnon dissocie
introduite dans le moteur 15 a combustion interne par l'in-
termediaire du conduit 36 d'alimentation en combustible.
L'alcoholqu'il est preferable d'utiliser dans le systeme a combustible
est le methanol L'un des avantages du systeme est qu'il est possible
d'introduire une plus
grande quantite de combustible dans le moteur 15 a combus-
tion interne pendant les periodes de pointe de travail, par exemple
dans le cas o des quantites de combustible superieures a celles
utilisees en fonctionnement normal
sont necessaires, par exemple pendant le demarrage et l'acce-
leration. Un conduit 24 relie l'evaporateur 8 a une valve Un conduit
26 relie la valve 25 au conduit 2 Ainsi, le methanol evapore peut etre
introduit dans le conduit
2 pour alimenter le moteur 15, par l'intermediaire du con-
duit 36, en une charge melangee de methanol vaporise et
de methanol liquide.
En raison de la capacite de la boucle d'acceleration, il suffit que le
reacteur a dissociation soit seulement
assez grand pour travailler dans des conditions de fonction-
nement normales Les periodes de pointe de travail peuvent
etre traitees par la capacite de la boucle d'acceleration.
Pendant le demarrage, les valves 7, 14 ' et 20 sont en position de
fermeture de maniere que le combustible liquide provenant du reservoir
3 soit dirige par la conduite ou le conduit 2 vers le moteur 15 Le
mecanisme 23 de commande d'ecoulement du combustible determine la
quantite
de combustible liquide dirigee vers le moteur 15.
Dans une autre forme de realisation de l'inven-
tion, le reservoir 3 peut contenir de l'essence ou bien, en variante,
il peut contenir un combustible a base d'alcoholet un reservoir
supplementaire (non represente sur le dessin) peut contenir un autre
combustible tel que de l'essence, ce reservoir supplementaire (non
represente) communiquant avec le conduit 2 en etant relie, par
exemple, au conduit 4 Lors d'un fonctionnement a l'essence, les
valves 7, 14 ' et 20 sont fermees et le moteur 15 est ali-
mente en essence par le conduit 2 et par l'intermediaire
du mecanisme 23 de commande d'ecoulement du combustible.
Lors d'un demarrage effectue au methanol cons-
tituant, par exemple, l'alcoholcombustible, les valves
7, 14 ' et 20 sont ouvertes afin que le moteur soit ali-
mente en methanol directement par le conduit 2, ainsi que par
l'intermediaire de la valve 7 et du reacteur 30 de dissociation
Lorsque le moteur est arrete, les valves 7, 14 ' et 20 se ferment A la
fermeture de ces valves, le
gaz dissocie est retenu dans le reservoir 19 de stockage.
Lors du demarrage, lorsque les valves 14 ', 7 et sont ouvertes, le gaz
dissocie, stocke dans le reservoir 19, s'ecoule par l'intermediaire de
la valve 20 vers le conduit 36 jusqu'au moteur, en constituant un
combustible
dissocie de demarrage.
Dans une forme de realisation de l'invention comportant plus d'un
reservoir de combustible, une valve de selection, permettant de
choisir le combustible devant
etre utilise, est prevue pour commander les valves d'ali-
mentation reliees chacune a un reservoir de stockage d'un combustible
Dans cette forme de realisation de l'invention, une valve est placee
dans le conduit 4, entre la pompe 5
et le reservoir 3 de stockage De plus, le reservoir supple-
mentaire de stockage est relie au conduit 4 Une valve
est placee sur le conduit reliant le reservoir supplemen-
taire de stockage au conduit 4 Une valve est placee sur le conduit 4,
entre le reservoir 3 de stockage et le conduit reliant ce conduit 4 au
reservoir supplementaire de stockage La valve de selection commande
les ouvertures permettant de doser tous les combustibles utilises, ou
bien le choix d'un combustible utilise seul.
Lorsque le combustible contenu dans le reservoir 3 de stockage est du
methanol, la reaction
CH OH CO + 2 H()
3 2
a lieu dans le reacteur 30 A l'interieur du moteur 15, CO et H 2
provenant du conduit 36 se melangent avec 2 ' par exemple dans un
carburateur ayant un orifice d'admission d'air, et il se produit une
combustion conformement a la reaction
CO + H 2 + 02 + ( 02 + H 20
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportees a
l'appareil decrit et represente
sans sortir du cadre de l'invention.
(II)
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Appareil de traitement et de distribution de combustible,
caracterise en ce qu'il comporte un reacteur ( 30) contenant un
catalyseur, un conduit ( 2) de derivation, un conduit ( 4)
d'alcoholliquide et un conduit ( 36) d'ali- mentation en combustible,
le conduit d'alcoholliquide etant relie au reacteur contenant un
catalyseur, le conduit d'alimentation en combustible etant relie au
reacteur et
le conduit de derivation etant relie au conduit d'alimenta-
tion en combustible et au conduit d'alcoholliquide.
2 Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comporte
en outre un vaporiseur ( 8) qui est relie au conduit d'alcoholliquide
et au reacteur contenant
un catalyseur.
3 Appareil selon la revendication 2, caracterise en ce qu'il comporte
en outre une valve ( 25) qui est montee
entre le vaporiseur et le conduit-d'alimentation en combus-
tible pour commander l'ecoulement d'alcoholevapore vers
le conduit d'alimentation en combustible.
4 Appareil selon la revendication 2, caracterise
en ce que le vaporiseur est chauffe par le fluide de re-
froidissement provenant d'un moteur ( 15) a combustion interne.
Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce que le reacteur
contenant un catalyseur est chauffe par le gaz d'echappement d'un
moteur ( 15) a combustion interne. 6 Appareil selon la revendication
5, caracterise en ce que le reacteur contenant un catalyseur comprend
un catalyseur a haute temperature et un catalyseur a basse
temperature.
7 Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comporte
en outre un reservoir ( 19) de stockage qui communique avec le
reacteur contenant un catalyseur et qui communique egalement avec le
conduit d'alimentation
en combustible.
8 Appareil de traitement et de distribution de combustible destine a
etre utilise avec un moteur a combustion interne ( 15), caracterise en
ce qu'il comporte un reservoir ( 3) de stockage d'alcohol, un
vaporiseur ( 8), et un reacteur ( 30) contenant un catalyseur, un
reservoir ( 19) de stockage de gaz et une conduite ( 2) de derivation,
le reservoir de stockage d'alcoholetant en communication avec le
vaporiseur et avec ladite conduite de derivation, le vaporiseur etant
en communication avec le reacteur contenant un catalyseur qui,
lui-meme, communique avec le reservoir de stockage de gaz, ce dernier
etant lui-meme en communication avec le moteur a combustion interne,
de
meme que ladite condu Lte de derivation.
9 Procede pour alimenter en combustible une chambre de combustion,
caracterise en ce qu'il consiste
a produire un courant de combustible non dissocie, a pro-
duire un courant d'alcoholdissocie, a melanger le courant de
combustible non dissocie au courant d'alcoholdissocie pour former un
melange de charge de combustible dissocie et de combustible non
dissocie, et a transporter
le melange de charge vers la chambre de combustion.
Appareil de traitement et de distribution de combustible comprenant un
reacteur ( 30) qui contient un catalyseur, destine a etre utilise avec
un moteur ( 15) a combustion interne, l'appareil etant caracterise en
ce qu'il comporte un reservoir ( 19) de stockage place entre
le reacteur contenant un catalyseur et le moteur et commu-
niquant avec ledit reacteur, ce reservoir de stockage communiquant
egalement avec le moteur et etant destine a stocker du gaz sous
pression, 11 Procede pour alimenter en combustible un moteur a
combustion interne ( 15) pendant le demarrage, caracterise en ce qu'il
consiste a dissocier de l'alcohol, a prevoir une chambre ( 19) de
stockage pour l'alcoholdissocie, a stocker cet alcoholdissocie dans
ladite chambre de stockage, et a transporter l'alcoholdissocie ainsi
stocke
de ladite chambre de stockage vers le moteur.
12 Procede de traitement et de distribution de combustible pour
alimenter un moteur a combustion interne en alcoholliquide melange a
de l'alcoholdissocie caracterise en ce qu'il consiste a vaporiser en
continu de l'alcoholretire par pompage d'un dispositif ( 3 &#x003E; de
stockage d'alcoholpour former en continu de la vapeur-
d'alcohol, a dissocier en continu, de facon catalytique,
ladite vapeur d'alcoholdans un dispositif ( 30) de disso-
ciation dont la capacite ne depasse pas celle suffisant a un
fonctionnement normal, de facon a produire en continu
un melange combustible gazeux riche en hydrogen, a melan-
ger en continu de l'air a ce melange combustible gazeux
riche en hydrogen pour former un melange gazeux de com-
bustion, a bruler en continu le melange gazeux de combus-
tion dans un moteur ( 15) a combustion interne, a atomiser par
intermittence de l'alcoholliquide dans un dispositif d'atomisation
pour produire de l'alcoholliquide atomise
pendant les periodes de pointe de capacite de fonctionne-
ment et pendant lesdites operations continues de vaporisa-
tion, de dissociation, de melange et de combustion,
l'alcoholliquide atomise etant pompe directement du dispo-
tif de stockage d'alcoholvers le dispositif d'atomisation, et a
melanger l'alcoholliquide atomise au melange gazeux de combustion pour
produire un melange de combustion enrichi en energie afin que ladite
combustion continue du melange de combustion soit enrichie, par
intermittence, en energie pendant les periodes de pointe de capacite
de
fonctionnement et de demande de puissance.
13 Procede de traitement et de distribution de combustion pour
alimenter un moteur a combustion interne
en alcoholliquide melange a de l'alcoholdissocie, caracte-
rise en ce qu'il consiste a vaporiser en continu de l'alcoholpreleve
par pompage dans un dispositif &#x003C; 3) de stockage d'alcoholpour
produire en continu une vapeur d'alcohol, a dissocier en continu, de
facon catalytique, la vapeur d'alcoholdans un dispositif ( 30) de
dissociation dont la capacite ne depasse pas celle suffisant au
fonctionnement normal pour produire en continu un melange combustible
gazeux riche en hydrogen, a melanger en continu de l'air audit melange
combustible gazeux riche en hydrogen pour produire un melange gazeux
de combustion, a bruler en continu ledit melange gazeux de combustion
dans un moteur ( 15) a combustion interne, a atomiser par
intermittence de l'alcoholliquide dans un dispositif d'atomisation
pour former de l'alcoholliquide atomise pendant les periodes de pointe
de capacite de fonctionnement et pendant lesdites operations continues
de vaporisation, de dissociation, de melange et de combustion,
l'alcoholliquide atomise etant pompe directement du dispositif de
stockage d'alcoholvers le dispositif d'atomisation, a melanger
l'alcoholliquide atomise et le melange gazeux de combustion pour
produire un melange de combustion enrichi en energie, et a stocker
une partie du melange combustible gazeux, riche en hydro-
gene, dans un reservoir ( 19) de stockage comportant une valve ( 20)
de sortie, le stockage etant realise entre la
fin d'une premiere periode de fonctionnement et le commen-
cement d'une periode de mise en marche, le procede consistant en outre
a ouvrir ladite valve de sortie, a melanger ledit melange combustible
gazeux, riche en hydrogen et stocke, a de l'air et de l'alcoholliquide
atomise pour produire un melange de combustion de mise en marche, a
faire demarrer ledit moteur a combustion interne avec ce melange de
combustion de mise en marche, au cours d'une seconde mise en marche,
de maniere que ladite combustion continue du
melange de combustion soit enrichie en energie par inter-
mittence pendant les periodes de pointe de capacite de
fonctionnement et de demande de puissance.
14 Procede selon l'une quelconque des revendica-
tions 11, 12 et 13, caracterise en ce que l'alcoholest
du methanol.
Procede selon la revendication 13, caracterise
en ce que le dispositif de dissociation comprend un cata-
lyseur copper/zinc maintenu a environ 315 'C.
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