Stanley MEYER, une synthèse technique illustrée

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Le moteur est la partie la plus visible de l’histoire. Pour comprendre ce que Stanley Meyer proposait, il faut remonter le circuit en sens inverse, de la chambre de combustion à l’eau. Selon les documents, on rencontre une cellule à tubes installée à part, un dispositif qui traite les gaz, ou un injecteur censé agir à l’endroit où l’eau arrive. Les trois schémas de ce dossier permettent de suivre ces chemins et de repérer où une mesure devient décisive.

Dans ce dossier

Cellule séparée et injecteur, deux architectures

Dans la version à cellule séparée, l’eau se trouve entre deux électrodes. L’électronique impose des impulsions à la cellule, qui dégage un mélange gazeux. Ce mélange peut ensuite être acheminé vers une utilisation en aval. Le brevet US 4 936 961 est le point de départ pour lire la production du gaz. Les textes sur la gestion du carburant et l’admission dans un moteur portent sur d’autres fonctions.

Dans la version au point d’injection, Meyer propose d’amener de l’eau dans un dispositif actif proche du lieu d’allumage. La demande internationale WO 92/22679 décrit ce projet. Sa figure 2 montre aussi des arrivées de gaz distinctes et une commande électrique, que le schéma de principe ci-dessous laisse de côté pour suivre le parcours de l’eau. Le mémo WFC 423 présente les usages qu’il envisageait et le WFC 425 développe l’idée d’une cavité conique. C’est une différence de conception majeure. Sur l’établi, un essai qui caractérise la cellule à tubes laisse encore toute la question de l’injecteur ouverte.

Deux parcours, de l’eau à la cellule séparée puis à l’admission du moteur, ou de l’eau à un injecteur actif au point d’allumage.
Figure 1. Deux chemins fonctionnels tirés des documents de Meyer. Schéma original Tesla3.

Sources. Cellule et production de gaz, US 4 936 961 · Injection d’eau, WO 92/22679 · Mémos WFC 423 et WFC 425

Dans la WFC, deux tubes et un espace rempli d’eau

WFC signifie Water Fuel Cell dans les documents de Meyer. Dans sa cellule de démonstration, deux surfaces conductrices peuvent prendre la forme de cylindres concentriques. Entre elles, l’eau joue à la fois le rôle d’un milieu polarisable et, en pratique, celui d’un milieu plus ou moins conducteur. La cellule réelle se comporte donc à la fois comme une capacité et comme un chemin où circule du courant. Les minéraux dissous, la température, la surface des électrodes et les bulles modifient ce comportement pendant l’essai.

L’analogie du condensateur aide à lire le brevet. Une tension peut s’établir entre deux électrodes séparées et une variation rapide de tension provoque un courant de charge. Dans une cellule remplie d’eau, une autre part du courant traverse le milieu ou accompagne les réactions aux électrodes. Sur un oscilloscope, on peut voir ces effets mêlés. Une tension élevée et un courant moyen faible laissent entière la question de la puissance absorbée et de la quantité de gaz produite.

Commande par salves, élévation de tension, diode et selfs, puis coupe des deux électrodes concentriques séparées par l’eau.
Figure 2. Chaîne fonctionnelle du circuit et coupe simplifiée d’une paire de tubes. Le dessin montre les fonctions et leur enchaînement.

Ce que fait le VIC, du signal aux électrodes

VIC signifie Voltage Intensifier Circuit, soit circuit d’élévation de tension. Dans la figure 1 du brevet US 4 936 961, un transformateur élève la tension des impulsions, une diode impose un sens de conduction et des inductances interviennent dans la charge de la cellule. Une self est une bobine utilisée pour son inductance. Elle stocke de l’énergie dans son champ magnétique lorsque le courant augmente et la restitue lorsque le courant décroît. La tension au moment de la commutation peut dépasser celle de l’alimentation. Pour évaluer l’énergie de cette impulsion, il faut connaître aussi le courant et sa durée.

Le brevet présente la charge comme une suite de paliers. On peut lire ces paliers en distinguant deux cadences. La première est celle des impulsions rapprochées. La seconde est celle des salves, qui regroupent les impulsions et laissent des pauses. Les discussions de réplication parlent parfois de deux fréquences en désignant ces deux réglages. Selon le montage, il peut aussi exister une oscillation propre du réseau ou des oscillations parasites sur les fronts de commutation. Une courbe seule ne permet pas toujours de savoir laquelle on regarde.

Deux fils et plusieurs façons de les relier. Le terme bifilaire indique que deux conducteurs sont bobinés ensemble. Il laisse ouvertes leur connexion, leur sens électrique, la nature du noyau et la place des enroulements. Deux selfs sur des noyaux séparés, deux enroulements couplés sur un même noyau et un montage série bifilaire peuvent présenter des comportements différents. Dans les mémos et leurs interprétations, on rencontre aussi des variantes où plusieurs fonctions magnétiques partagent un noyau. Le dessin et le câblage réel sont les meilleurs repères pour comparer deux VIC.

Sources. US 4 936 961, figure 1 et description · Mémo WFC 426 sur la matrice VIC · Discussion Stan Meyer Bifilar Chokes

De la commande du générateur à l’injection au moteur

Le brevet US 4 798 661 contient notamment une variante avec alternateur à la figure 5. Le circuit organise l’application de la tension à la cellule. Cela explique pourquoi des répliques anciennes utilisent un alternateur entraîné par un moteur sur l’établi, alors que d’autres, inspirées de la figure 1 du brevet US 4 936 961, privilégient un transformateur commandé par des impulsions. Les deux montages peuvent présenter des signaux pulsés tout en ayant des sources d’énergie et des points de mesure différents.

Les documents sur l’admission introduisent une autre distinction. Le brevet US 4 389 981 dose un carburant déjà gazeux. Dans WO 92/22679, Meyer décrit des buses amenant eau pulvérisée et gaz autour d’une zone soumise à la tension. La lecture de la figure éclatée montre pourquoi la présence d’un injecteur sur un moteur, même lorsqu’on l’identifie sur une image, laisse encore à préciser ce qui passe dans chacune de ses conduites.

Sources. Commande de tension, US 4 798 661, figure 5 · Admission d’hydrogène, US 4 389 981 · Injecteur d’eau, WO 92/22679, figures 2A à 2C

Quatre effets derrière le mot « résonance »

  • Réponse électrique. Un réseau comportant des inductances et des capacités peut avoir une fréquence où sa tension, son courant ou leur déphasage changent fortement. Avec la diode, les pertes de la cellule et les salves de commande, le comportement réel est plus riche que celui d’un circuit LC idéal.
  • Fréquence propre d’une bobine. Même isolée, une bobine a de petites capacités entre ses spires. Sa fréquence d’autorésonance dépend de sa construction et de ce qui l’entoure. Quand deux bobines se couplent, leur disposition et leur connexion comptent également.
  • Vibration mécanique. Un tube peut vibrer et transmettre cette vibration au liquide. Une fréquence acoustique demande une observation mécanique ou acoustique. Un maximum de tension ne suffit pas à l’identifier.
  • Hypothèse moléculaire de Meyer. L’inventeur attribue la dissociation à l’action de champs pulsés sur les molécules d’eau. Cette lecture figure dans ses revendications. Pour la distinguer des effets électriques et électrochimiques ordinaires, il faudrait des mesures capables d’établir le mécanisme en plus du débit.

La fréquence qui maximise la tension peut différer de celle qui maximise le débit ou donne le meilleur rapport entre énergie électrique consommée et hydrogène produit. Il faut préciser la grandeur recherchée chaque fois qu’une « fréquence optimale » est annoncée. Un balayage à vide, un balayage avec une charge de référence et un balayage avec la cellule remplie répondent eux aussi à des questions différentes.

Traitement des gaz, air et allumage

Les brevets US 4 826 581 et US 5 149 407 prolongent le dossier au-delà de la cellule. Meyer y propose de traiter un gaz dans des chambres où interviennent des champs électriques, de l’excitation lumineuse et une extraction d’électrons. Le circuit Electron Extraction Circuit apparaît dans ce volet. L’effet énergétique supplémentaire est la revendication de l’inventeur. Pour lui donner un sens expérimental, il faut préciser quels gaz entrent, lesquels sortent, l’énergie dépensée par chaque étage et la quantité de chaleur recueillie.

L’air a plusieurs rôles possibles. Dans les documents de gestion du moteur, Meyer envisage de moduler la combustion en dosant le gaz combustible avec d’autres gaz. Dans les textes sur le Gas Processor, il lui attribue en plus des transformations avant combustion. Mélanger, ioniser et brûler sont trois opérations distinctes. Une décharge peut modifier localement un gaz. Pour déterminer si elle améliore le bilan du système, il faut inclure la puissance consommée par le processeur et comparer la chaleur utile à quantité de combustible égale.

Sources. Traitement des gaz US 4 826 581 · Production et traitement US 5 149 407 · Gestion de l’hydrogène US 5 293 857 · Mémo WFC 422 sur Tesla3

L’énergie se mesure sur le cycle entier

Sur une alimentation continue stable, tension et courant peuvent donner une bonne estimation de la puissance. Sur la cellule pulsée, on mesure simultanément u(t) et i(t). On calcule leur produit instantané, puis sa moyenne sur plusieurs salves entières. Multiplier deux valeurs efficaces relevées séparément ne donne pas forcément la puissance active. Sur un système à alternateur entraîné, le bilan inclut aussi l’énergie mécanique qui fait tourner l’alternateur. Sur un montage à batterie, on suit la consommation totale de la source et les auxiliaires.

Le volume de gaz demande la même attention. Un litre mesuré humide, un litre de mélange hydrogène-oxygène et un litre d’hydrogène pur représentent des quantités d’énergie différentes. À environ 25 °C et sous une atmosphère, une cellule électrochimique simple parcourue par un courant moyen continu de 1 A donnerait idéalement près de 7,6 mL d’hydrogène sec par minute, plus environ 3,8 mL d’oxygène, à rendement faradique de 100 %. Ce calcul utilise deux électrons par molécule H₂. Dans un empilement en série, il faut tenir compte du nombre de cellules actives et de la tension totale. Pour comparer des rendements, il faut également fixer le même pouvoir calorifique, inférieur ou supérieur, et comptabiliser les apports thermiques éventuels.

De gauche à droite, source électrique, commande et cellule, puis gaz collecté. Repères pour mesurer les entrées, les pertes et les produits.
Figure 3. Le bilan compare des mesures effectuées sur la même durée et à la même frontière.

Une bulle indique une phase gazeuse. Pour compter l’hydrogène, on a besoin de la quantité de gaz sec, de sa composition et des conditions de mesure. Pour relier ce gaz à une voiture, il reste à relever la puissance à l’arbre, l’état de charge des sources et les consommations sur un essai suffisamment long. Le mélange d’hydrogène et d’oxygène et les circuits haute tension appellent des moyens d’essai adaptés. Les figures de cette page sont des schémas de lecture des documents.

Repères. Département de l’Énergie américain, objectifs et unités des électrolyseurs PEM · Sécurité hydrogène et oxygène des électrolyseurs

Le vocabulaire des documents

  • WFC. Cellule à eau ou, selon le contexte, condensateur à eau. Dans les dossiers Meyer, elle désigne généralement l’étage producteur de gaz.
  • VIC. Circuit d’élévation de tension qui forme et applique les impulsions à la cellule ou à un autre étage selon la version.
  • EEC. Circuit d’extraction d’électrons, lié aux propositions de traitement des gaz.
  • Gas Processor. Processeur de gaz, à distinguer de la cellule qui produit le mélange.
  • HHO. Abréviation employée dans ces archives pour un gaz d’électrolyse où hydrogène et oxygène sont collectés ensemble. Sa composition réelle se mesure.
  • Water Fuel Injector. Injecteur auquel Meyer attribue le traitement de l’eau près du point d’allumage. Les brevets de gestion d’un carburant hydrogène gazeux décrivent une fonction différente.

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