FR2986108A1

FR2986108A1 - Fuel cell plate for use in basic cell of assembly membrane electrode, has cooling face arranged with reliefs and hollows, and channels defining set of rectilinear portions having non-parallel directions along input and output

Info

Publication number: FR2986108A1
Application number: FR1250614A
Authority: FR
Inventors: Marion Paris
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-07-26
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: FR2986108B1

Abstract

The plate (2) has a reactive face and a cooling face that are respectively opposed to each other. The reactive face is arranged with reliefs and hollows for forming a set of channels (20, 30) for circulation of a reagent. The set of channels is arranged with an inlet (12) that is leveled with an edge of the plate, and with an outlet (122) that is leveled with another edge of the plate. The cooling face of the plate is arranged with reliefs and hollows. The channels define a set of rectilinear portions having non-parallel directions along the input and the output. An independent claim is also included for a basic cell.

Description

La présente invention concerne une plaque de pile à combustible ainsi qu'une cellule et un empilement de cellules correspondants. L'invention concerne plus particulièrement une plaque de pile à combustible destinée à coopérer avec une autre plaque de pile pour prendre en sandwich un Assemblage Membrane Electrodes (« AME »), la plaque comprenant deux faces opposées respectivement une face réactive et une face de refroidissement, la face réactive de chaque plaque étant munie de reliefs et creux formant au moins un canal de circulation pour un réactif, le au moins un canal de circulation pour un réactif ayant une entrée située au niveau d'un premier bord de la plaque et une sortie située au niveau d'un second bord de la plaque, la face de refroidissement de chaque plaque comprenant des reliefs et creux formés par la contre-forme du au moins un canal, les reliefs et creux de la face de refroidissement de chaque plaque étant destinés à venir au contact d'une face de refroidissement d'une plaque d'une autre cellule de pile adjacente lors d'un empilement de cellules, de façon à délimiter un circuit pour un fluide de refroidissement. Un empilement (« stack » en anglais) de cellules élémentaires de pile à combustible est un assemblage de plusieurs cellules électrochimiques. Classiquement, chaque cellule est constituée de deux plaques (notamment bipolaires), un Assemblage Membrane Electrode, des joints de plaque et un système permettant l'arrivée et la sortie des fluides dans la cellule. Afin d'optimiser les performances électriques des cellules et la durée de vie des Assemblages Membranes Electrodes, il est nécessaire de réguler la température de chaque cellule. Cette régulation peut être réalisée à l'aide d'un liquide caloporteur ou en ventilant de l'air. La présente invention concerne de préférence le cas du refroidissement via un liquide tel que de l'eau. Dans le cas d'empilements de cellules à plaques métalliques, les plaques sont généralement embouties ou hydroformées. Les plaques de cellules électrochimiques sont donc très fines (quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur au total). Dans le cas d'un refroidissement liquide, il faut donc intégrer un circuit de refroidissement entre les cellules. L'intégration d'un tel circuit de refroidissement doit satisfaire à diverses contraintes. Ainsi, l'empilement des cellules doit permettre une compression homogène des Assemblages Membrane Electrodes et doit résister au serrage de l'ensemble. De plus, les plaques doivent résister à la pression mécanique et un bon contact électrique doit être assuré d'une cellule à l'autre, c'est-à-dire d'une plaque cathodique à une plaque anodique ou, inversement, du côté refroidissement. L'assemblage de l'empilement doit être rapide et fiable, la géométrie des cellules électrochimiques et de refroidissement doivent donc faciliter cet assemblage. L'assemblage doit comprendre le moins de pièces possible afin de réduire les coûts au maximum. Le développement d'une cellule métallique à refroidissement liquide s'avère donc complexe puisque devant répondre à de nombreuses contraintes contradictoires. Le document US20110123887 décrit une pile à plaques métalliques définissant des canaux de réactifs rectilignes, c'est-à-dire reliant l'entrée à la sortie gaz. Les contre-formes des canaux de réactif définissent sur l'autre face de la plaque des formes formant le circuit pour du liquide de refroidissement. Cette architecture présente cependant les inconvénients suivants. Ces canaux rectilignes ne sont pas adaptés à un fonctionnement de la pile à faible pression. De plus, avec ces canaux rectilignes, l'optimisation du facteur de forme des différents éléments de la pile (Assemblages Membrane électrodes, plaques...) et donc l'optimisation du coût de fabrication de ces éléments n'est pas aisé. En effet, la longueur minimale nécessaire pour des canaux rectilignes est imposée par les conditions de fonctionnement de la pile. The present invention relates to a fuel cell plate and a cell and a stack of corresponding cells. The invention more particularly relates to a fuel cell plate for cooperating with another battery plate for sandwiching an Electrode Membrane Assembly ("AME"), the plate comprising two opposite faces respectively a reactive face and a cooling face. , the reactive face of each plate being provided with reliefs and recesses forming at least one circulation channel for a reagent, the at least one circulation channel for a reagent having an inlet located at a first edge of the plate and a outlet located at a second edge of the plate, the cooling face of each plate comprising reliefs and recesses formed by the counter-shape of the at least one channel, the reliefs and recesses of the cooling face of each plate being intended to come into contact with a cooling face of a plate of another cell of adjacent cell during a stack of cells, so as to delimit a circui t for a cooling fluid. A stack of elementary fuel cell cells is an assembly of several electrochemical cells. Conventionally, each cell consists of two plates (including bipolar), an electrode membrane assembly, plate seals and a system for the arrival and exit of fluids in the cell. In order to optimize the electrical performance of the cells and the lifetime of the Membrane Electrode Assemblies, it is necessary to regulate the temperature of each cell. This regulation can be carried out using a heat transfer liquid or by ventilating air. The present invention preferably relates to the case of cooling via a liquid such as water. In the case of stacks of cells with metal plates, the plates are generally stamped or hydroformed. The electrochemical cell plates are therefore very thin (a few tenths of a millimeter thick in total). In the case of liquid cooling, it is therefore necessary to integrate a cooling circuit between the cells. The integration of such a cooling circuit must satisfy various constraints. Thus, the stacking of the cells must allow a homogeneous compression of the Membrane Electrode Assemblies and must withstand the tightening of the assembly. In addition, the plates must withstand the mechanical pressure and good electrical contact must be ensured from one cell to another, that is to say from a cathode plate to an anode plate or, conversely, from the side cooling. The assembly of the stack must be fast and reliable, the geometry of the electrochemical cells and cooling must therefore facilitate this assembly. The assembly must include as few parts as possible in order to reduce costs as much as possible. The development of a metal cell with liquid cooling is therefore complex since having to meet many contradictory constraints. US20110123887 discloses a metal plate stack defining straight reactant channels, i.e. connecting the inlet to the gas outlet. The counterforms of the reagent channels define on the other side of the plate shapes forming the circuit for coolant. This architecture however has the following drawbacks. These straight channels are not suitable for operation of the low pressure cell. In addition, with these rectilinear channels, the optimization of the form factor of the different elements of the cell (membrane electrode assemblies, plates, etc.) and therefore the optimization of the manufacturing cost of these elements is not easy. Indeed, the minimum length required for rectilinear channels is imposed by the operating conditions of the battery.

Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, la plaque selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le canal de circulation pour un réactif de la plaque relie l'entrée à la sortie en serpentant sur la surface de la plaque successivement d'un bord à l'autre de la plaque, le canal définissant une pluralité de portions rectilignes ayant des directions non-parallèle à la direction fictive passant par l'entrée et la sortie. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - en serpentant, le canal définit une pluralité de portions rectilignes selon trois directions distinctes non-parallèles à la direction fictive passant par l'entrée et la sortie, - la face réactive de la plaque est de forme générale rectangulaire et de préférence carrée, une première partie des portions rectilignes définies par le canal étant parallèles à une diagonale du rectangle - une seconde partie des portions rectilignes définies par le canal sont parallèles à un premier côté du rectangle, - une troisième partie des portions rectilignes définies par le canal sont parallèles à un second côté du rectangle qui est adjacent au premier côté du rectangle, - le canal comporte une succession d'enchaînements composés chacun : d'une portion rectiligne parallèle à un premier côté du rectangle suivie d'une portion rectiligne parallèle à une diagonale du rectangle et suivie une portion rectiligne parallèle à un second côté du rectangle, - la plaque comprend deux entrées et deux sorties définissant deux canaux de circulation pour un réactif de la plaque, chaque canal serpentant respectivement sur deux zones distinctes de la surface de la plaque, - la plaque comprend une entrée et une sortie situées au niveau respectivement de deux extrémités diagonalement opposées du rectangle, la première partie des portions rectilignes définies par le canal étant perpendiculaires à la diagonale du rectangle sur laquelle sont situées les entrée et sortie, - la plaque est en métal ou alliage métallique et formée par emboutissage et/ou hydroformage, notamment les reliefs et creux formant le au moins un canal sur la face réactive et les reliefs et creux de la face de refroidissement sont formés par emboutissage et/ou hydroformage. L'invention concerne également une cellule élémentaire de pile à combustibles comprenant deux plaques de pile respectivement anodique et cathodique conformes à l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, les plaques prenant en sandwich un Assemblage Membrane Electrodes (« AME »), chaque plaque comprenant deux faces opposées respectivement une face réactive et une face de refroidissement, la face réactive de chaque plaque étant munie de reliefs et creux formant au moins un canal de circulation pour un réactif, à savoir un réactif anodique tel que de l'hydrogène gazeux pour la plaque anodique et un réactif cathodique tel que de l'air pour la plaque cathodique, le au moins un canal ayant une entrée située au niveau d'un premier bord de la plaque et une sortie située au niveau d'un second bord de la plaque, les faces réactives des deux plaques étant située en vis-à-vis de l'Assemblage Membrane Electrodes (« AME »), la face de refroidissement de chaque plaque comprenant des reliefs et creux formés par la contre-forme du au moins un canal, les reliefs et creux de la face de refroidissement de chaque plaque étant destinés à venir au contact d'une face de refroidissement d'une autre cellule de pile adjacente lors d'un empilement de cellules de façon à délimiter un circuit pour un fluide de refroidissement, le canal de circulation pour un réactif de chaque plaque serpentant sur la surface de la plaque successivement d'un bord à l'autre de la plaque depuis l'entrée vers la sortie, le canal définissant une pluralité de portions rectilignes ayant des directions non-parallèle à la direction fictive passant par l'entrée et la sortie. L'invention concerne également un empilement de plusieurs cellules de ce type, dans lequel les canaux des plaques en contact de deux cellules adjacentes ont des portions rectilignes croisées. An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above. To this end, the plate according to the invention, moreover, in accordance with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that the circulation channel for a reagent of the plate connects the inlet to the output snaking on the surface of the plate successively from one edge to the other of the plate, the channel defining a plurality of rectilinear portions having non-parallel directions to the fictitious direction passing through the inlet and the outlet. Furthermore, embodiments of the invention may include one or more of the following features: - while snaking, the channel defines a plurality of rectilinear portions in three distinct directions non-parallel to the fictitious direction passing through the entrance and the output, the reactive face of the plate is of generally rectangular and preferably square shape, a first portion of the rectilinear portions defined by the channel being parallel to a diagonal of the rectangle - a second portion of the rectilinear portions defined by the channel are parallel to a first side of the rectangle, - a third portion of the rectilinear portions defined by the channel are parallel to a second side of the rectangle which is adjacent to the first side of the rectangle, - the channel comprises a succession of sequences each composed of: a rectilinear portion parallel to a first side of the rectangle followed by a rectilinear portion parallel to at one diagonal of the rectangle and followed by a rectilinear portion parallel to a second side of the rectangle, the plate comprises two inlets and two outlets defining two circulation channels for a reagent of the plate, each channel winding respectively on two distinct zones of the surface of the plate, - the plate comprises an inlet and an outlet located respectively at two diagonally opposite ends of the rectangle, the first part of the rectilinear portions defined by the channel being perpendicular to the diagonal of the rectangle on which the inlet and output, - the plate is made of metal or metal alloy and formed by stamping and / or hydroforming, including the reliefs and recesses forming the at least one channel on the reactive face and the reliefs and recesses of the cooling face are formed by stamping and / or hydroforming. The invention also relates to a fuel cell elementary cell comprising two respectively anode and cathode battery plates in accordance with any of the above characteristics or below, the plates sandwiching an Electrode Membrane Assembly ("AME"). ), each plate comprising two opposite faces respectively a reactive face and a cooling face, the reactive face of each plate being provided with reliefs and recesses forming at least one circulation channel for a reagent, namely an anodic reagent such as hydrogen gas for the anode plate and a cathodic reagent such as air for the cathode plate, the at least one channel having an inlet at a first edge of the plate and an outlet at a second edge of the plate, the reactive faces of the two plates being located vis-à-vis the Membrane Electrode Assembly ("AME"), the cooling face of each plate comprising reliefs and recesses formed by the counter-shape of the at least one channel, the reliefs and recesses of the cooling face of each plate being intended to come into contact with a cooling face of another cell stack adjacent to a stack of cells so as to define a circuit for a cooling fluid, the circulation channel for a reagent of each plate snaking on the surface of the plate successively from one edge to the other of the plate since the inlet to the outlet, the channel defining a plurality of rectilinear portions having non-parallel directions to the fictitious direction passing through the inlet and the outlet. The invention also relates to a stack of several cells of this type, in which the channels of the plates in contact with two adjacent cells have crossed rectilinear portions.

Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le circuit pour un fluide de refroidissement situé entre deux cellules adjacentes s'étend entre deux côtés opposé des plaques adjacentes et selon une direction distincte d'au moins une partie des portions rectilignes des canaux, le circuit pour un fluide de refroidissement comprenant une pluralité de chicanes entre les deux côtés opposé des plaques, les chicanes étant formées par des portions en contact des faces de refroidissement des plaques adjacentes, - les plaques anodiques et cathodiques ont des reliefs et creux identiques formant des canaux de identiques, au moins une partie des portions rectilignes 25 des canaux des plaques adjacentes étant croisés selon un angle de 45°. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : 30 - la figure 1 représente une vue éclatée, de dessus, schématique et partielle, d'un Assemblage Membrane Electrodes (AME) et de deux plaques constituant une cellule de pile à combustible selon un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre une vue en transparence, schématique et partielle de la cellule de la figure 1 en position empilée, - la figure 3 représente une vue de dessus de la face réactive d'une plaque de pile à combustible selon un second exemple de réalisation de l'invention, - la figure 4 représente une section transversale, schématique et partielle, d'un empilement de deux cellules de pile assemblées et conformes à la figure 1, - la figure 5 représente une vue éclatée en perspective, schématique et partielle, de deux plaques adjacentes de cellules adjacentes d'un assemblage de cellules de pile à combustible selon la figure 1, - la figure 6 représente, de façon schématique et partielle, une vue en perspective et en transparence, d'une partie de deux plaques adjacentes de la figure 5 en position assemblée. Dans la configuration des figures 1 et 2, la cellule 1 élémentaire est composée de deux plaques (respectivement anodique 2 et cathodique 3) prenant en sandwich un AME 4. Selon la configuration décrite plus en détail ci-après, l'utilisation d'un échangeur thermique supplémentaire (par exemple du type en forme « d'onde ») entre deux cellules 1 adjacentes n'est pas nécessaire. Chaque plaque 2, 3, par exemple en métal embouti et/ou hydroformé, comprend deux faces, à savoir une face réactive et une face de refroidissement. Furthermore, embodiments of the invention may include one or more of the following features: - the circuit for a cooling fluid located between two adjacent cells extends between two opposite sides of the adjacent plates and in a different direction at least a portion of the rectilinear portions of the channels, the circuit for a cooling fluid comprising a plurality of baffles between the two opposite sides of the plates, the baffles being formed by portions in contact with the cooling faces of the adjacent plates; the anodic and cathodic plates have identical reliefs and recesses forming identical channels, at least a portion of the rectilinear portions 25 of the channels of the adjacent plates being crossed at an angle of 45 °. The invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the above or below features. Other features and advantages will appear on reading the following description, with reference to the figures in which: FIG. 1 represents an exploded view, from above, schematic and partial, of an electrode membrane assembly (AME) ) and two plates constituting a fuel cell cell according to a first embodiment of the invention, - Figure 2 illustrates a schematic and partial schematic view of the cell of Figure 1 in a stacked position, - the figure 3 represents a view from above of the reactive face of a fuel cell plate according to a second embodiment of the invention; FIG. 4 represents a schematic and partial cross section of a stack of two cells of FIG. 5 shows an exploded perspective view, schematic and partial, of two adjacent adjacent cell plates of a cell assembly. Fig. 6 shows schematically and partially a perspective and transparency view of a portion of two adjacent plates of Fig. 5 in the assembled position. In the configuration of FIGS. 1 and 2, the elementary cell 1 is composed of two plates (respectively anodic 2 and cathodic 3) sandwiching an AME 4. According to the configuration described in more detail below, the use of a Additional heat exchanger (for example of the "wave" type) between two adjacent cells 1 is not necessary. Each plate 2, 3, for example stamped metal and / or hydroformed, comprises two faces, namely a reactive face and a cooling face.

La face réactive de chaque plaque 2, 3 est munie de reliefs et creux et notamment un creux formant un canal 20, 30 de circulation pour un réactif, à savoir un réactif anodique tel que de l'hydrogène gazeux pour la plaque anodique 2 et un réactif cathodique tel que de l'air pour la plaque cathodique 3. Sur chaque plaque 2, 3 le canal 20, 30 possède une première extrémité formant une entrée 12 pour le réactif, l'entrée 12 étant située au niveau d'un premier bord de la plaque 2, 3 et une seconde extrémité formant une sortie 122 pour le réactif située au niveau d'un second bord de la plaque 2, 3. Le canal 20, 30 de circulation pour un réactif de chaque plaque 2, 3 serpente sur la surface de la plaque 2, 3 successivement d'un bord à l'autre de la plaque 2, 3 depuis l'entrée 12 vers la sortie 122. C'est-à-dire que le canal 20, 30 forme un chemin (de préférence unique) entre l'entrée 12 à la sortie 122 via un trajet indirect qui « balaye » la surface active (membrane) de la plaque destinée à être en vis-à-vis de l'AME 4. Le canal 20, 30 effectue par exemple des « aller- retour» transversaux à la direction la plus directe entre l'entrée 12 et la sortie 122. Plus précisément, le canal 20, 30 définit une pluralité de portions rectilignes ayant des directions non-parallèle à la direction fictive passant par l'entrée 12 et la sortie 122. The reactive face of each plate 2, 3 is provided with reliefs and recesses and in particular a hollow forming a circulation channel 20, for a reagent, namely an anodic reagent such as hydrogen gas for the anodic plate 2 and a cathodic reagent such as air for the cathode plate 3. On each plate 2, 3 the channel 20, 30 has a first end forming an inlet 12 for the reagent, the inlet 12 being located at a first edge of the plate 2, 3 and a second end forming an outlet 122 for the reagent located at a second edge of the plate 2, 3. The circulation channel 20, 30 for a reagent of each plate 2, 3 winds on the surface of the plate 2, 3 successively from one edge to the other of the plate 2, 3 from the inlet 12 to the outlet 122. That is to say that the channel 20, 30 forms a path ( preferably single) between the inlet 12 to the outlet 122 via an indirect path which "sweeps" the active surface (membrane ane) of the plate intended to be vis-à-vis the AME 4. The channel 20, 30 performs for example "back and forth" transverse to the most direct direction between the inlet 12 and the outlet 122 More specifically, the channel 20 defines a plurality of rectilinear portions having directions non-parallel to the imaginary direction through the inlet 12 and the outlet 122.

Comme illustré à la figure 1, en serpentant le canal 20, 30 peut définir une pluralité de portions rectilignes selon trois directions distinctes non-parallèles à la direction fictive passant par l'entrée 12 et la sortie 122. Comme représenté, chaque plaque 2, 3 peut être rectangulaire et de préférence carrée. Par exemple une première partie des portions rectilignes définies par le canal 20, 30 sont parallèles à une diagonale du rectangle (portions qui s'étendent d'un bord à l'autre). Une seconde partie des portions rectilignes définies par le canal 20, 30 peuvent être parallèles à un premier côté du rectangle (cf. par exemple la première portion de canal qui débute à l'entrée 12 de la plaque 2 anodique). Une troisième partie des portions rectilignes définies par le canal 20, 30 peuvent être parallèles à un second côté du rectangle adjacent au premier côté du rectangle (cf. la dernière portion qui arrive au niveau de la sortie 122 de la plaque 2 anodique). Ainsi, dans la partie centrale active de la plaque 2, 3 le canal 20, 30 comporte une succession d'enchaînements composés chacun : d'une portion rectiligne parallèle à un premier côté du rectangle suivie d'une portion rectiligne parallèle à une diagonale du rectangle et suivie une portion rectiligne parallèle à un second côté du rectangle. Comme illustré, l'entrée 12 et la sortie 122 peuvent être situées au niveau respectivement de deux extrémités diagonalement opposées du rectangle (au 25 niveau de deux sommets du carré). Les flèches orientées de haut en bas sur la figure 1 symbolisent les entrée et sortie des réactifs. La première partie des portions rectilignes définies par le canal 20, 30 sont par exemple perpendiculaires à la diagonale du rectangle sur laquelle sont situées les entrée 12 et sortie 122. En position assemblée les canaux des plaques sont croisés (cf. figure 2). En 30 particulier, les canaux 20, 30 des plaques en contact de deux cellules (1) adjacentes ont des portions rectilignes croisées. De préférence, les plaques anodiques 2 et cathodiques 3 ont des reliefs et creux identiques formant des canaux 20, 30 identiques. Cependant, ces canaux 2 986 108 7 20, 30 sont croisés selon un angle de 45° lorsque les plaques 2, 3 sont assemblées (cf. figure 2). La face de refroidissement de chaque plaque 2, 3 comprend des reliefs et des creux formés par la contre-forme du au moins un canal 20, 30. C'est-à-dire 5 que le canal 20, 30 de chaque plaque 2, 3 forme, « en négatif » sur la face de refroidissement, une arête en saillie par rapport au plan de la plaque 2, 3 (cf. figure 5. Ces reliefs et creux de la face de refroidissement de chaque plaque 2, 3 sont destinés à venir au contact des reliefs et creux d'une face de refroidissement d'une autre cellule 3, 2 de pile adjacente lors d'un empilement de cellules 1 de 10 façon à délimiter un circuit 5 pour un fluide F de refroidissement (cf. figures 4 et 6). Comme visible aux figures 2, 4 et 6, le circuit 5 pour un fluide F de refroidissement situé entre deux cellules 1 adjacentes s'étend entre deux côtés opposé des plaques 2, 3 et selon une direction distincte d'au moins une partie des portions rectilignes des canaux 20, 30. Par exemple, le circuit 5 de refroidissement 15 comprend des canaux qui s'étendent entre deux extrémités parallèles des plaques tout en rencontrant sur le trajet pluralité de « chicanes » ou bifurcations 6 (cf. figures 2 et 6). Ces chicanes 6 sont formées par exemple par des points de contact des faces de refroidissement des plaques 2, 3 adjacentes (cf. figure 4). La figure 3 illustre une variante de réalisation de la plaque. La plaque 3 20 illustrée à la figure 3 se distingue de celles des figures 1 en ce qu'elle comprend deux entrées 12 et deux sorties 122 définissant deux canaux (20, 30) indépendants de circulation pour un réactif de la plaque 2, 3. Chaque canal 30 serpente sur une moitié respective de la surface active de la plaque 3. Les deux entrées 12 peuvent êtres contigües au niveau d'un même coin de la plaque 3 tandis que les sorties respectives 122 sont situées au niveau de deux autres coins opposés de la plaque 3. La forme de réalisation de la figure 3 permet de diminuer les pertes de charge dans le circuit du réactif par rapport au mode de réalisation de la figure 1. En effet, l'unique canal 20, 30 est remplacé par deux canaux de longueur divisée par deux environ. De plus, la double entrée 12 au centre de la plaque 30 et deux sorties 122 gaz aux autres extrémités selon la figure 3 permet une meilleure hydratation de la membrane (AME) que dans le cas de la figure 1. Ce système avec une entrée double 12 et deux sorties 122 diminue en outre les contraintes entre le dimensionnement des canaux gaz et la mise en forme des plaques 2, 3. L'architecture de la figure 1 pourrait être utilisée uniquement pour la plaque 2 anodique car les contraintes de perte de charge dans le circuit de l'hydrogène gazeux sont moindres. L'architecture de la figure 1 peut être utilisée pour les plaques 3 cathodiques. Afin de réduire les coûts de l'ensemble il est également possible d'utiliser la même géométrie de plaque pour la plaque anodique et pour la plaque cathodique. Les plaques identiques seraient dans ce cas uniquement décalées entre elles d'un quart de tour lors de l'empilement. Ces géométries de plaques 2, 3 permettent de manager un circuit 5 pour un liquide de refroidissement F entre deux cellules adjacentes. Ces architectures présentent de nombreux avantages parmi lesquels : - la géométrie des canaux 20, 30 des plaques anodiques et cathodiques peuvent êtres différentes (par exemple nombre de portions en parallèle) pour optimiser le fonctionnement et donc le rendement de la cellule, - la possibilité de s'affranchir d'une pièce formant échangeur entre les plaques anodiques et cathodiques de deux cellules adjacentes, ceci permet de diminuer la masse et le volume de l'empilement, - le croisement des portions de canaux des plaques empilées permet de créer des pertes de charge du côté refroidissement (chicanes 6 notamment), ceci augmente l'efficacité du refroidissement, - les croisements des portions des canaux de plaques empilées forment également de nombreux points de contact entre les plaques de cellules adjacentes permettant ainsi d'assurer la conductivité du courant produit, De plus, l'optimisation du facteur de forme des plaques est plus aisé car plus flexible que selon l'art antérieur. As illustrated in FIG. 1, by snaking the channel 20, 30 can define a plurality of rectilinear portions in three distinct directions non-parallel to the fictitious direction passing through the inlet 12 and the outlet 122. As shown, each plate 2, 3 may be rectangular and preferably square. For example a first portion of the rectilinear portions defined by the channel 20, 30 are parallel to a diagonal of the rectangle (portions that extend from one edge to another). A second portion of the rectilinear portions defined by the channel 20, 30 may be parallel to a first side of the rectangle (see for example the first channel portion which starts at the inlet 12 of the anodic plate 2). A third portion of the rectilinear portions defined by the channel 20, 30 may be parallel to a second side of the rectangle adjacent to the first side of the rectangle (see the last portion that arrives at the outlet 122 of the anodic plate 2). Thus, in the active central portion of the plate 2, 3 the channel 20, 30 comprises a succession of sequences each composed of: a rectilinear portion parallel to a first side of the rectangle followed by a rectilinear portion parallel to a diagonal of the rectangle and followed a rectilinear portion parallel to a second side of the rectangle. As illustrated, the inlet 12 and the outlet 122 may be located respectively at two diagonally opposite ends of the rectangle (at two vertices of the square). The arrows oriented from top to bottom in FIG. 1 symbolize the entry and exit of the reagents. The first part of the rectilinear portions defined by the channel 20, 30 are for example perpendicular to the diagonal of the rectangle on which are the inputs 12 and 122. In the assembled position the channels of the plates are crossed (see Figure 2). In particular, the channels 20, 30 of the plates in contact with two adjacent cells (1) have crossed rectilinear portions. Preferably, the anode plates 2 and cathodes 3 have identical reliefs and recesses forming identical channels 20, 30. However, these channels 28, 30 are crossed at an angle of 45 ° when the plates 2, 3 are assembled (see Figure 2). The cooling face of each plate 2, 3 comprises reliefs and recesses formed by the counter-shape of the at least one channel 20, 30. That is to say that the channel 20, 30 of each plate 2, 3 forms, "in negative" on the cooling face, an edge projecting from the plane of the plate 2, 3 (see FIG. 5). These reliefs and recesses of the cooling face of each plate 2, 3 are intended to to come into contact with the reliefs and recesses of a cooling face of another cell 3, 2 adjacent cell during a stack of cells 1 so as to delimit a circuit 5 for a cooling fluid F (cf. Figures 4 and 6) As shown in Figures 2, 4 and 6, the circuit 5 for a cooling fluid F located between two adjacent cells 1 extends between two opposite sides of the plates 2, 3 and in a separate direction of at least a portion of the rectilinear portions of the channels 20, 30. For example, the cooling circuit 15 comprises channels that extend between two parallel ends of the plates while meeting in the path plurality of "baffles" or bifurcations 6 (cf. Figures 2 and 6). These baffles 6 are formed for example by contact points of the cooling faces of adjacent plates 2, 3 (see FIG. Figure 3 illustrates an alternative embodiment of the plate. The plate 3 illustrated in FIG. 3 differs from those of FIG. 1 in that it comprises two inlets 12 and two outlets 122 defining two independent circulation channels (20, 30) for a reagent of the plate 2, 3. Each channel 30 winds on a respective half of the active surface of the plate 3. The two inputs 12 can be contiguous at the same corner of the plate 3 while the respective outputs 122 are located at two other opposite corners. of the plate 3. The embodiment of FIG. 3 makes it possible to reduce the pressure drops in the circuit of the reagent compared to the embodiment of FIG. 1. Indeed, the single channel 20, 30 is replaced by two channels of length divided by about two. In addition, the double inlet 12 at the center of the plate 30 and two gas outlets 122 at the other ends according to FIG. 3 allows a better hydration of the membrane (AME) than in the case of FIG. 1. This system with a double inlet 12 and two outputs 122 also reduces the constraints between the sizing of the gas channels and the shaping of the plates 2, 3. The architecture of FIG. 1 could be used only for the anodic plate 2 because the pressure drop constraints in the circuit of hydrogen gas are less. The architecture of FIG. 1 can be used for the cathode plates 3. In order to reduce the costs of the assembly it is also possible to use the same plate geometry for the anodic plate and for the cathode plate. The identical plates would in this case only be shifted between them by a quarter of a turn during stacking. These plate geometries 2, 3 make it possible to manage a circuit 5 for a coolant F between two adjacent cells. These architectures have numerous advantages, among which: the geometry of the channels 20, 30 of the anode and cathode plates can be different (for example number of portions in parallel) to optimize the operation and therefore the efficiency of the cell, the possibility of to overcome an exchanger piece between the anode and cathode plates of two adjacent cells, this reduces the mass and the volume of the stack, - the crossing of the channel portions of the stacked plates can create losses of cooling side load (baffles 6 in particular), this increases the cooling efficiency, - the crossings of the portions of the stacked plate channels also form many contact points between the adjacent cell plates thus ensuring the conductivity of the current In addition, the optimization of the plate form factor is easier because it is more flexible than prior art.

Claims

REVENDICATIONS1. Fuel cell plate (2, 3) for CLAIMS1. A fuel cell plate (2, 3) for cooperating with another battery plate for sandwiching an Electrode Membrane Assembly (4) ("AME"), the plate (2, 3) comprising two opposing faces respectively one face reactive and a cooling face, the reactive face of each plate (2, 3) being provided with reliefs and recesses forming at least one circulation channel (20, 30) for a reagent, the at least one channel (20, 30) circulation system for a reagent having an inlet (12) at a first edge of the plate (2, 3) and an outlet (122) at a second edge of the plate (2, 3), the cooling face of each plate (2, 3) comprising reliefs and recesses formed by the counter-shape of the at least one channel (20, 30), the reliefs and recesses of the cooling face of each plate (2, 3) ) being intended to come into contact with a cooling face of a plate of another cell (3,

2) adjacent stack during a stack of cells (1), so as to delimit a circuit (5) for a cooling fluid, characterized in that the channel (20, 30) of circulation for a reagent of the plate (2,

3) connects the inlet (12) to the outlet (122) by snaking on the surface of the plate (2, 3) successively from one edge to the other of the plate (2, 3), the channel (20) , 30) defining a plurality of rectilinear portions having directions non-parallel to the dummy direction passing through the inlet (12) and the outlet (122). 2. Plate according to claim 1, characterized in that, by winding, the channel (20, 30) defines a plurality of rectilinear portions in three distinct directions non-parallel to the fictitious direction passing through the inlet (12) and the output (122). 3. Plate according to claim 1 or 2, characterized in that the reactive face of the plate (2, 3) is of generally rectangular shape and preferably square, and in that a first portion of the rectilinear portions defined by the channel (20, 30) are parallel to a diagonal of the rectangle.

4. Plate according to claim 3, characterized in that a second portion of the rectilinear portions defined by the channel (20, 30) are parallel to a first side of the rectangle.

5. Plate according to claim 4, characterized in that a third portion of the rectilinear portions defined by the channel (20, 30) are parallel to a second side of the rectangle which is adjacent to the first side of the rectangle.

6. Plate according to claim 5, characterized in that the channel (20, 30) comprises a succession of sequences each composed of: a rectilinear portion parallel to a first side of the rectangle followed by a rectilinear portion parallel to a diagonal of the rectangle and followed a rectilinear portion parallel to a second side of the rectangle.

7. Plate according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises two inputs (12) and two outlets (122) defining two channels (20, 30) of circulation for a reagent of the plate ( 2, 3), each channel (20, 30) snaking respectively on two distinct areas of the surface of the plate (2, 3).

8. Plate according to any one of claims 3 to 6, characterized in that it comprises an inlet (12) and an outlet (122) located respectively at two diagonally opposite ends of the rectangle and in that the first part of the rectilinear portions defined by the channel (20, 30) are perpendicular to the diagonal of the rectangle on which are located the inlet (12) and outlet (122). 20

9. Plate according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is metal or metal alloy and formed by stamping and / or hydroforming, including the reliefs and recesses forming the at least one channel (20, 30). ) on the reactive face and the reliefs and recesses of the cooling face are formed by stamping and / or hydroforming. 25

An elementary fuel cell cell comprising two anode and cathode battery plates (2, 3) according to any one of claims 1 to 9, the plates (2, 3) sandwiching an electrode membrane assembly (4). ) ("AME"), each plate (2, 3) comprising two opposite faces respectively a reactive face and a cooling face, the reactive face of each plate (2, 3) being provided with reliefs and recesses forming at least one circulation channel for a reagent, namely an anodic reagent such as hydrogen gas for the anode plate (2) and a cathodic reagent such as air for the cathode plate (3), the one channel (20, 30) having an inlet (12) at a first edge of the plate (2, 3) and an outlet (122) at a second edge of the plate (2, 3), the reactive faces of the two plates (2, 3) being located opposite the Electro Membrane Assembly 5 (4) ("AME"), the cooling face of each plate (2, 3) comprising reliefs and recesses formed by the counter-shape of the at least one channel (20, 30), the reliefs and troughs of the the cooling face of each plate (2, 3) being intended to come into contact with a cooling face of another cell (3, 2) of adjacent stack during a stack of cells (1) so as to defining a circuit (5) for a cooling fluid, the circulation channel (20, 30) for a reagent of each plate (2, 3) snaking on the surface of the plate successively from one edge to the other of the plate (2, 3) from the inlet (12) to the outlet (122), the channel (20, 30) defining a plurality of rectilinear portions having non-parallel directions to the dummy direction passing through the inlet ( 12) and the output (122).

11. Stacking of several cells according to claim 10, characterized in that the channels (20, 30) of the plates in contact with two adjacent cells (1) have cross-rectilinear portions.

Stack according to claim 11, characterized in that the circuit (5) for a cooling fluid situated between two adjacent cells (1) extends between two opposite sides of adjacent plates (2, 3) and in one direction. at least a portion of the rectilinear portions of the channels (20, 30), the coolant circuit (5) comprising a plurality of baffles between the two opposite sides of the plates (2, 3), the baffles being formed by portions in contact with the cooling faces of the adjacent plates (2, 3).

13. Stack according to claim 11 or 12, characterized in that the anode plates (2) and cathodes (3) have identical reliefs and recesses forming channels (20, 30) of identical, at least a portion of the rectilinear portions 30 channels (20, 30) of the adjacent plates being crossed at an angle of 45 °.