CA1067569A - Pile a combustible comportant au moins un element de pile perfectionne - Google Patents
Pile a combustible comportant au moins un element de pile perfectionneInfo
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Abstract
L'invention a pour object une pile à combustible formée d'au-moins un élément de pile dont la conception permèt de supprimer pendant la fabrication de la pile, toutes les opérations de connexion électrique habituelles. Cette pile comprend deux électrodes terminales pourvues de moyens de connexion électrique et des électrodes intermédiaires placées entre les électrodes terminales. Ces électrodes sont séparées les unes des autres et délimitent des compartiments à électrolyte, des compartiments à combustible et des compartiments à comburant. Les électrodes intermédiaires sont formées selon l'invention, par au moins un couple d'organes électriquement conducteurs en forme de U ou de V, électriquement isolés l'un de l'autre, chacun de ces organes avant deux bras opposés. Ces organes sont disposés de telle sorte que l'une des branches d'un desdits organes s'intercale entre les branches opposées de l'autre desdits organes, lesdites branches constituant les électrodes intermédiaires et définissant entre elles un compartiment central et deux compartiments adjacents situés de part et d'autre du compartiment central. Selon l'invention également, le compartiment central et les compartiments adjacents délimités par les électrodes terminales et les électrodes intermédiaires qui leur sont immédiatement adjacentes constituent des compartiments à électrolyte, chacun des compartiments à électrolyte étant placé entre un compartiment à combustible et un compartiment à comburant.
Description
- 10675t~9 La presente invention concerne une pile à combustible comportant au moins un elément de pile perfectionné.
Les piles à combustible comportent des electrodes groupees en elements de pile qui sont electriquement relies entre eux suivant les caracteristiques electriques nominales de la pile.
Les electrodes des piles ~ combustible selon l'art anterieur sont prolongees par des pattes ou oreilles de raccorde-ment qui permettent, lors du montage de la pile, d'effectuer les connexions désirees par tout moyen connu, tel que soudure etc...
Ces connexions electriques posent actuellement des problemes car elles compliquent la fabrication des piles par leur nombre d'autant plus eleve que la puissance électrique nominale de la pile est grande, mais aussi par le soin qu'elles réclament pour leur réalisation.
L'objet de l'invention est de proposer une pile à
combustible ne présentant pas les inconvenients indiques plus haut.
lus precisement, la presente invention concerne une pile à combustible comportant au moins un element de pile dont la conception permet de supprimer pendant la fabrication de~ la pile, toutes les operations de connexion electrique qu'il est obligatoire d'effectuer lors du montage d'une pile selon l'art antérieur.
La pile à combustible selon l'invention qui est formée d'au moins un élément de pile comprenant un bloc de pile, deux électrodes terminales situées à l'intérieur du bloc de pile et - pourvues de moyens extérieurs de connexion électrique, et des électrodes intermédiaires placees entre les electrodes ten~nales, ces electrodes etant separees les unes des autres et delimitant avec les parois du bloc de pile des compartiments à electrolyte, des compartiments à combustible et des compartiments à comburant est caracterisee en ce que lesdites electrodes intermediaires sont formees par au moins un couple d'organes electriquement .~ ' i75t;~
conducteurs en forme de u ou de v électriquement isolés l'un de l'autre et dont les faces de chacune des branches est recouverte d'un catalyseur, lesdits organes étant disposés de telle sorte que l'une des branches d'un desdits organes s'intercale entre les branches opposées de l'autre desdits organes, lesdites branches constituant les électrodes intermédiaires et définissant entre elles un compartiment central et deux compartiments adjacents situés de part et d'autre du compartiment central, et en ce que ledit compartiment central et les compartiments adjacents delimites par les électrodes terminales et les ~lectrodes interme-diaires qui leur sont immédiatement ajacentes constituent des compartiments a electrolyte, chacun desdits compartiments à
electrolyte étant placé entre un compartiment a combustible etun compartiment a comburant de fa~on a ce que les faces des bran-ches des électrodes intermédiaires qui sont recouvertes de catalyseur soient en contact avec le combustible et le comburant, respectivement.
Lorsque la pile comporte plusieurs éléments de pile, l'invention permet d'effectuer la connexion électrique de ces :~ , ~: 20 éléments entre eux a l'extérieur du bloc de pile, ce qui rend la réalisation de ces connexions plus aisée.
Tous les avantages de la présente invention apparaitront la lecture de la description de modes particuliers, mais non limitatifs de realisation, illustree par les figures annexees dans lesquelles:
-` 106~569 .
~ es figures lA et lB représentent schématiquement et en coupe un bloc de pile selon l'inventlon, comportant un seul élément de pile, ~ a figure 2 représente un bloc de pile comportant deux éléments de pile reliés en parallale, ~ a figure 3 illustre le cas le plus général d~une pile selon l'invention comportant plusieurs éléments de pile.
Sur la figure lA est représenté, schématiquement et en coupe, un bloc de pile comportant un seul élément de pile.
. 10 ~a référence 1 désigne le bloc de pile dans lequel deux élec-trodes terminales 2 et 3 et des électrodes intermédiaire~ 4 a 7, disposées entre les électrodes te.rminales, délimitent de~
compartiments 10 a 16. Cextains de ces compartiments sont destiné~ ~ contenir un électrolyte, tel que, par exemple, de l'hydroxyde de potassium K OH, d'autres un comburant, tel que, par exemple, ae l'oxygène pur 2~ ou de l'air, et les derniers un combustible, tel que, par exemple de l'hydrogène H2. ~a pile comporte de~ moyens, non représentés, pour alimenter le bloc 1 en électrolyte, en comburant et en combustible. Ces moyens, constitués par des circuits équipés d'organes appropriés pour assurer l'alimentation du bloc de pile 1 dans des condi-tions bien détermi~ées, sont bien connus des spécialistes et ne seront pas décrits en détail.
~ es électrodes terminales 2 et 3 sont pourvues de pattes ou oreilles de connexion 200 et 300 permettant de rac-corder la pile au circuit electrique d'utilisation.
Comme on peut le voir sur l.a figure lA, lc9 élec tro(les intermédiaires 4 à 7 sont constituées par les branches de deux organes ou plèces en forme de U ou de V, dé~ignes par les re-férences 8 et 9. Ce~ deux organes en U, électriquement con-ducteurs, sont isolés l'un de l'autre, et disposés de telle sorte que 1'une des branches de l'un quelconque des organes en --- lV67569 U s'int~rcale entre les deux branches du de~xième organe en U.
:I,es branches de ces deux organes en U définissent entre elles u.n compartiment central 13 et det~ compartiments adjacents 12 et 14 ~itués de part et d'autre du c~mpartiment central.
De plus, les pi~ces ou organes en forme de U délimi-tent avec les electrodes terminales 2 ct 3 des compartiments 11 et 15, tandis que les compartiments 10 et 16 sont délimités - par les électrodes terminales et le bloc de pile 1.
Pendant le fonctionnement d.e la pile, les compar-timents _ , 13 et 15 contiennent l'électrolyte, tandi~ que les compartiments ]0 et 14 sont alimentés cn comburant par des moyens d'alimentation non représentés, et que les compartiments 1~ et 16 sont alimentés en combustible.
Ain~i il est aisé de voi.r sur la figure lA que c~laque . comparti~ent d'électro].yte est placé entre un compartiment à
combu~tible et un compartiment à comburant.
~ es organes ou pièces en forme de U ou V sont de préference consti-tués par une f.euille d'un matériau conducteur de l'électricité, par exempl.e une feuille de métal déployé, chacl~e des faces des branches de ces organes étant recollverte d'un catalyseur approprie comme il est bien connu des spé-cialistes.
~ e3 organea ~ et 9 peuvent ainsi ~tre obtenll~ par une ~imple opération de pliagc.
~ ors de la fabrication de la pile, les organe~ 8 et 9 sont positionnés comme indiqué plus haut, et l'étanchéité
entre compartiment est réalisée par une coulée d'un matériau isolant tel qu'une résine, const~tuant le bloc de pile.
Grace aux organes en forme de U ou de V, les opé-rations de connexion électri~ue entre les électrodes sont sup-3Q primées, d'où une simplification des opérations de fabricationdu bloc de pile, mais aussi la pos~ibilité d'utiliser pour réaliser les électrodes, des matériaux tel que l'alumi~iumJ
106756g - qui ne pouvaient ~tre employés dans la fabrication de piles selon l'art antérieur, lorsque les connexions électri~ues , devaient ~tre réalisées par soudure.
Pour minimiser les pertes par court-circuit élec-trolytique, il est préférable d'int~rposer entre de~c électro-des consécutives déli~itant un compartiment ~ combu~tible ou a comburant, une plaque isolante P représentée en trait interrompu sur la figure lA.
~ a figure lA illust~e le p:l.us petit élément de pile réalisable, délivrant du courant électrique sous une tension u.
Lorsqu'on désire une ten3ion électrique U supérieure à u, il faut augmenter le nombre d'électrodes intermédiaires en inserrant entre les électrodes terminale,s 2 et 3 plusieurs couples d'organes 8a - 9a, 8b - 9b, ,,. 8m - 9m, iden-tiques au couple d'organes 8 - 9 représenté sur la figure lA, les compartiments délimités entre deux électrodes appartenant à
deux couple~ dtorganes adjacents étant alimentés en électrolyte comme 1'indique la figure lB.
~ a figure 2 montre lm exemple de p.ile utilisant deux éléments de pile identiques Ea et Eb, reliés électriquement en parallèle pour que la pile pui~se fournir au c.ircuit flluti.-lisation un courant plus important. ~es ~lectrod~ terminale~
de meme polarité 2a - 2b, et 3a - 3b sont reliées électrique-ment entre elles ~ l'extérieur du bloc de pile, ce qui permet de réaliser une connexion électrique de bonne qualité.
~ e nombre de ces eléments de pile connectés en pa-rall~le peut ~tre quelconque, comme le montre la figure 3, où 5 élèments de pile ~1 et E5 ont été représentés ~ titre d'exemple, le nombre de ces éléments dépendant uniquement du courant total que l'on désire obtenir dans le circuit d'utilisation.
Les piles à combustible comportent des electrodes groupees en elements de pile qui sont electriquement relies entre eux suivant les caracteristiques electriques nominales de la pile.
Les electrodes des piles ~ combustible selon l'art anterieur sont prolongees par des pattes ou oreilles de raccorde-ment qui permettent, lors du montage de la pile, d'effectuer les connexions désirees par tout moyen connu, tel que soudure etc...
Ces connexions electriques posent actuellement des problemes car elles compliquent la fabrication des piles par leur nombre d'autant plus eleve que la puissance électrique nominale de la pile est grande, mais aussi par le soin qu'elles réclament pour leur réalisation.
L'objet de l'invention est de proposer une pile à
combustible ne présentant pas les inconvenients indiques plus haut.
lus precisement, la presente invention concerne une pile à combustible comportant au moins un element de pile dont la conception permet de supprimer pendant la fabrication de~ la pile, toutes les operations de connexion electrique qu'il est obligatoire d'effectuer lors du montage d'une pile selon l'art antérieur.
La pile à combustible selon l'invention qui est formée d'au moins un élément de pile comprenant un bloc de pile, deux électrodes terminales situées à l'intérieur du bloc de pile et - pourvues de moyens extérieurs de connexion électrique, et des électrodes intermédiaires placees entre les electrodes ten~nales, ces electrodes etant separees les unes des autres et delimitant avec les parois du bloc de pile des compartiments à electrolyte, des compartiments à combustible et des compartiments à comburant est caracterisee en ce que lesdites electrodes intermediaires sont formees par au moins un couple d'organes electriquement .~ ' i75t;~
conducteurs en forme de u ou de v électriquement isolés l'un de l'autre et dont les faces de chacune des branches est recouverte d'un catalyseur, lesdits organes étant disposés de telle sorte que l'une des branches d'un desdits organes s'intercale entre les branches opposées de l'autre desdits organes, lesdites branches constituant les électrodes intermédiaires et définissant entre elles un compartiment central et deux compartiments adjacents situés de part et d'autre du compartiment central, et en ce que ledit compartiment central et les compartiments adjacents delimites par les électrodes terminales et les ~lectrodes interme-diaires qui leur sont immédiatement ajacentes constituent des compartiments a electrolyte, chacun desdits compartiments à
electrolyte étant placé entre un compartiment a combustible etun compartiment a comburant de fa~on a ce que les faces des bran-ches des électrodes intermédiaires qui sont recouvertes de catalyseur soient en contact avec le combustible et le comburant, respectivement.
Lorsque la pile comporte plusieurs éléments de pile, l'invention permet d'effectuer la connexion électrique de ces :~ , ~: 20 éléments entre eux a l'extérieur du bloc de pile, ce qui rend la réalisation de ces connexions plus aisée.
Tous les avantages de la présente invention apparaitront la lecture de la description de modes particuliers, mais non limitatifs de realisation, illustree par les figures annexees dans lesquelles:
-` 106~569 .
~ es figures lA et lB représentent schématiquement et en coupe un bloc de pile selon l'inventlon, comportant un seul élément de pile, ~ a figure 2 représente un bloc de pile comportant deux éléments de pile reliés en parallale, ~ a figure 3 illustre le cas le plus général d~une pile selon l'invention comportant plusieurs éléments de pile.
Sur la figure lA est représenté, schématiquement et en coupe, un bloc de pile comportant un seul élément de pile.
. 10 ~a référence 1 désigne le bloc de pile dans lequel deux élec-trodes terminales 2 et 3 et des électrodes intermédiaire~ 4 a 7, disposées entre les électrodes te.rminales, délimitent de~
compartiments 10 a 16. Cextains de ces compartiments sont destiné~ ~ contenir un électrolyte, tel que, par exemple, de l'hydroxyde de potassium K OH, d'autres un comburant, tel que, par exemple, ae l'oxygène pur 2~ ou de l'air, et les derniers un combustible, tel que, par exemple de l'hydrogène H2. ~a pile comporte de~ moyens, non représentés, pour alimenter le bloc 1 en électrolyte, en comburant et en combustible. Ces moyens, constitués par des circuits équipés d'organes appropriés pour assurer l'alimentation du bloc de pile 1 dans des condi-tions bien détermi~ées, sont bien connus des spécialistes et ne seront pas décrits en détail.
~ es électrodes terminales 2 et 3 sont pourvues de pattes ou oreilles de connexion 200 et 300 permettant de rac-corder la pile au circuit electrique d'utilisation.
Comme on peut le voir sur l.a figure lA, lc9 élec tro(les intermédiaires 4 à 7 sont constituées par les branches de deux organes ou plèces en forme de U ou de V, dé~ignes par les re-férences 8 et 9. Ce~ deux organes en U, électriquement con-ducteurs, sont isolés l'un de l'autre, et disposés de telle sorte que 1'une des branches de l'un quelconque des organes en --- lV67569 U s'int~rcale entre les deux branches du de~xième organe en U.
:I,es branches de ces deux organes en U définissent entre elles u.n compartiment central 13 et det~ compartiments adjacents 12 et 14 ~itués de part et d'autre du c~mpartiment central.
De plus, les pi~ces ou organes en forme de U délimi-tent avec les electrodes terminales 2 ct 3 des compartiments 11 et 15, tandis que les compartiments 10 et 16 sont délimités - par les électrodes terminales et le bloc de pile 1.
Pendant le fonctionnement d.e la pile, les compar-timents _ , 13 et 15 contiennent l'électrolyte, tandi~ que les compartiments ]0 et 14 sont alimentés cn comburant par des moyens d'alimentation non représentés, et que les compartiments 1~ et 16 sont alimentés en combustible.
Ain~i il est aisé de voi.r sur la figure lA que c~laque . comparti~ent d'électro].yte est placé entre un compartiment à
combu~tible et un compartiment à comburant.
~ es organes ou pièces en forme de U ou V sont de préference consti-tués par une f.euille d'un matériau conducteur de l'électricité, par exempl.e une feuille de métal déployé, chacl~e des faces des branches de ces organes étant recollverte d'un catalyseur approprie comme il est bien connu des spé-cialistes.
~ e3 organea ~ et 9 peuvent ainsi ~tre obtenll~ par une ~imple opération de pliagc.
~ ors de la fabrication de la pile, les organe~ 8 et 9 sont positionnés comme indiqué plus haut, et l'étanchéité
entre compartiment est réalisée par une coulée d'un matériau isolant tel qu'une résine, const~tuant le bloc de pile.
Grace aux organes en forme de U ou de V, les opé-rations de connexion électri~ue entre les électrodes sont sup-3Q primées, d'où une simplification des opérations de fabricationdu bloc de pile, mais aussi la pos~ibilité d'utiliser pour réaliser les électrodes, des matériaux tel que l'alumi~iumJ
106756g - qui ne pouvaient ~tre employés dans la fabrication de piles selon l'art antérieur, lorsque les connexions électri~ues , devaient ~tre réalisées par soudure.
Pour minimiser les pertes par court-circuit élec-trolytique, il est préférable d'int~rposer entre de~c électro-des consécutives déli~itant un compartiment ~ combu~tible ou a comburant, une plaque isolante P représentée en trait interrompu sur la figure lA.
~ a figure lA illust~e le p:l.us petit élément de pile réalisable, délivrant du courant électrique sous une tension u.
Lorsqu'on désire une ten3ion électrique U supérieure à u, il faut augmenter le nombre d'électrodes intermédiaires en inserrant entre les électrodes terminale,s 2 et 3 plusieurs couples d'organes 8a - 9a, 8b - 9b, ,,. 8m - 9m, iden-tiques au couple d'organes 8 - 9 représenté sur la figure lA, les compartiments délimités entre deux électrodes appartenant à
deux couple~ dtorganes adjacents étant alimentés en électrolyte comme 1'indique la figure lB.
~ a figure 2 montre lm exemple de p.ile utilisant deux éléments de pile identiques Ea et Eb, reliés électriquement en parallèle pour que la pile pui~se fournir au c.ircuit flluti.-lisation un courant plus important. ~es ~lectrod~ terminale~
de meme polarité 2a - 2b, et 3a - 3b sont reliées électrique-ment entre elles ~ l'extérieur du bloc de pile, ce qui permet de réaliser une connexion électrique de bonne qualité.
~ e nombre de ces eléments de pile connectés en pa-rall~le peut ~tre quelconque, comme le montre la figure 3, où 5 élèments de pile ~1 et E5 ont été représentés ~ titre d'exemple, le nombre de ces éléments dépendant uniquement du courant total que l'on désire obtenir dans le circuit d'utilisation.
Claims (9)
sont définies comme il suit:
1. Pile à combustible formée d'au moins un élément de pile comprenant un bloc de pile, deux électrodes terminales situées à l'intérieur du bloc de pile et, pourvues de moyens extérieurs de connexion électrique, et des électrodes intermédiaires placées entre les électrodes terminales, ces électrodes étant séparées les unes des autres et délimitant avec les parois du bloc de pile des compartiments à électrolyte, des compartiments à combus-tible et des compartiments à comburant, caractérisée en ce que lesdites électrodes intermédiaires sont formées par au moins un couple d'organes électriquement conducteurs en forme de U ou de V
électriquement isolés l'un de l'autre et dont les faces de chacune des branches est recouverte d'un catalyseur, lesdits organes étant disposés de telle sorte que l'une des branches d'un desdits organes s'intercale entre les branches opposées de l'autre des-dits organes, lesdites branches constituant les électrodes intermédiaires et définissant entre elles un compartiment central et deux compartiments adjacents situés de part et d'autre du compartiment central, et en ce que ledit compartiment central et les compartiments adjacents délimités par les électrodes termina-les et les électrodes intermédiaires qui leur sont immédiatement adjacentes constituent des compartiments à électrolyte, chacun desdits compartiments à électrolyte étant placé entre un comparti-ment à combustible et un compartiment à comburant de façon à ce que les faces des branches des électrodes intermédiaires qui sont recouvertes de catalyseur soient en contact avec le combustible et le comburant, respectivement.
électriquement isolés l'un de l'autre et dont les faces de chacune des branches est recouverte d'un catalyseur, lesdits organes étant disposés de telle sorte que l'une des branches d'un desdits organes s'intercale entre les branches opposées de l'autre des-dits organes, lesdites branches constituant les électrodes intermédiaires et définissant entre elles un compartiment central et deux compartiments adjacents situés de part et d'autre du compartiment central, et en ce que ledit compartiment central et les compartiments adjacents délimités par les électrodes termina-les et les électrodes intermédiaires qui leur sont immédiatement adjacentes constituent des compartiments à électrolyte, chacun desdits compartiments à électrolyte étant placé entre un comparti-ment à combustible et un compartiment à comburant de façon à ce que les faces des branches des électrodes intermédiaires qui sont recouvertes de catalyseur soient en contact avec le combustible et le comburant, respectivement.
2. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites électrodes intermédiaires sont constituées par les branches de plusieurs couples d'organes ayant une forme de U ou de V, les compartiments délimités par deux électrodes intermédiaires adjacentes appartenant à deux couples d'organes différents constituant des compartiments à électrolyte.
3. Pile à combustible selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux éléments de pile et des moyens de connexion électrique reliant entre elles les électrodes terminales de ces éléments ayant même polarité, de sorte que ces éléments de pile sont électriquement reliés en parallèle.
4. Pile à combustible selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits organes en forme de U ou de V
sont formés par une feuille de métal déployé, préformée.
sont formés par une feuille de métal déployé, préformée.
5. Pile à combustible selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits organes en forme de U ou V sont constitués en aluminium.
6. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compartiment à combustible contient de l'hydrogène.
7. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compartiment à comburant contient de l'oxygène ou de l'air.
8. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les compartiments à électrolyte contiennent de l'hydroxyde de potassium.
9. Pile à combustible selon la revendication 1, carac-térisée en ce qu'elle comprend en outre une plaque isolante interposée entre deux électrodes intermédiaires consécutives délimitant un compartiment à combustible ou à comburant.
Applications Claiming Priority (1)
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Family
ID=9161106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA262,942A Expired CA1067569A (fr) | 1975-10-09 | 1976-10-07 | Pile a combustible comportant au moins un element de pile perfectionne |
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- 1976-09-29 US US05/727,804 patent/US4113923A/en not_active Expired - Lifetime
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