CA1277367C - Ameliorations aux structures des piles a combustible - Google Patents

Ameliorations aux structures des piles a combustible

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CA1277367C CA000481257A CA481257A CA1277367C CA 1277367 C CA1277367 C CA 1277367C CA 000481257 A CA000481257 A CA 000481257A CA 481257 A CA481257 A CA 481257A CA 1277367 C CA1277367 C CA 1277367C
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Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION:

Une pile constituée par une pluralité d'éléments disposés en contact électrique les uns avec les autres, chaque élément comportant deux électrodes poreuses, un électrolyte remplissant l'intervalle situé entre lesdites électrodes et deux collecteurs de courant bipolaires imper-méables. Les parties inférieure et supérieure des collec-teurs sont munies sur chacune des faces de ceux-ci de rainures ou évidements permettant l'alimentation en combus-tible de la face anodique des collecteurs et en comburant de la face cathodique. Des nervures allongées forment des canaux de répartition pour les flux gazeux, ces canaux alimentant des canaux de direction moyenne verticale prévus au niveau des zones centrales conductrices des collecteurs.

Description

~2~3~7 Améliorations aux struc re~ des piles à combustible L'invention ooncerne des améliorations aux structures des piles à
combustible constituée3 par une pluralité d'éléments di~posés en contact électrique les uns avec les au~res, chaque élément comportant :
- deux électrodes poreuses pré~entant une forme dç préférence plane et à
face~ parallèles, une cathode et une anode, comportant chacune un ca.ta-lyseur spécifique, - un électrolyte rempli~sant l'intervalle 3itué entre lesdites électro-des, - deux collecteurs de courant bipolaire~ imperméables, comportant au moins une zone centrale conductrice portant des cannelures sur chacune des faces desdits collecteurs, un premier collecteur venant, par les so...l,ets de sa face cathodique, en contact électrique contre la ~ur~ace externe de ladite cathode, et par sa ~ace anodique en contact électrique contre la surface externe de l'anode d'un élément adjacent, et un deuxième collecteur venant par les sommets de sa ~ace anodique, en contact électrique contre la sur~ace externe de ladite anode, et par sa face cathodique en contact éle¢trique contre la cathode de l'autre élé-ment ad~acent, un comburant gazeux circulant entre ladlte cathode et la ~ace cathodique du premier collecteur et un oombustible gazeux circulant entre ladite anode et la face anodique du deuxième collecteur, lesditeR
électrodes étant as~u~etties toutes deux de part et d'autre d'un cadre présentant un orifice central, en forme de quadrilatère, et réalisé de préférence en un matériau plastique isolant, de telle sorte qu'elles dé~inissent avec ledit cadre un compartiment éle¢trolytique, les parties inférieure et ~upérieure de~dits collecteurs situées de part et d'autre de la zone centrale conductrice étant munies d'ori~ices pour la circu-lation de l'électrolyte et du combustible à travers la pile, une face de~dites parties supérieure et inférieure desdits colleoteur~ étant munie de rainures ou évidements permettant d'une part l'alimentation en combustible de la face anodique du collecteur a partir d'orifi¢e~
d'acheminement disposés sur une desdites parties et, d'autre part, l'évacuation du combustible ver~ des orific~s d'a¢heminement disposés sur l'autre partie, l'autre face desdites parties étant munie d'évide-ments communiquant avec l'extérieur per~ettant l'alimentation en combu-~77367 ~ant de la face cathodique du collecteur, des moyens de répartition des flux gazeux étant disposés dans lesdites rainures et évidements prévus sur les deux faces des parties supérieure et inférieure du collecteur.
L'invention a notamment pour but de préciser des dispositions permettant d'améliorer la répartition des flux gazeux.
Selon la présente invention, il est prévu une pile à combustible, comprenant:
- une pluralité d'éléments disposés en contact électrique les uns avec les autres, chaque élément comportant deux électrodes, - un électrolyte remplissant l'intervalle situé
entre lesdites électrodes, et - deux collecteurs de courant bipolaires imperméables, - des parties inférieure et supérieure des collecteurs étant munies sur chacune des faces de ceux-ci de rainures ou évidements permettant l'alimentation en combustible de la face anodique des collecteurs et en comburant de la face cathodique, - des nervures allongées formant des canaux de répartition pour les flux gazeux, ces canaux alimentant des canaux de direction moyenne verticale prévus au niveau des zones centrales conductrices des collecteurs.
Selon la présente invention, il est également prévue une pile de type précité, qui est caracterisée par le fait que lesdits moyens de répartition sont formés par des nervures allongées formant des canaux de répartition, la face supérieure des nervures affleurant le plan de la face des parties présentant lesdites nervures, les collecteurs comportant au niveau des zones centrales conductrices des cannelures parallèles définissant des canaux de direction moyenne verticale pour la circulation des flux gazeux et qui ~ .~

~773~7 - 2a -sont alimentés par lesdits canaux de repartition.
Selon un mode de realisation particulier et préfé-rentiel de l~invention les orifices d'alimentation en combustible présentant une forme de préférence oblongue, les rainures ou évidements permettant l'acheminement du combustible sur les collecteurs de courant débouchent au voisinage des parties desdits orifices oblongs situées le plus près de la zone centrale conductrice du collecteur, les nervures de répartition de fluides définissant un réseau s'evasant depuis lesdits orifices vers la zone centrale conductrice du collecteur, des nervures situées au voisinage des orifices de forme oblongue définissant des canaux pouvant alimenter eux-même un plus grand nombre de canaux intermédiaires définis par d'au~res nervures, de longueur plus importante, et conduisant au voisinage des canaux du collecteur, un canal intermédiaire alimentant au moins un canal de la zone centrale conductrice du collecteur.
Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les nervures allongées disposées sur la face des parties inférieure et supérieure du collecteur au contact avec le comburant alimentant la face cathodique du collecteur, définissent des canaux de répartition s'élar-gissant dans leur partie adjacente à la zone centrale conductrice du collecteur.
Selon un mode d'exécution préférentiel, ~esO
électrodes poreuses sont assujetties à des cadres présentant un orifice central en forme de quadrilatère et réalisé de préférence en un matériau plastique isolant, les parties inférieure et supérieure des cadres situées au regard des 30 évide- -- --~ -~----~~--------~~ -~~-~` ~-~~~- `~~ -~- ~`~~~~ ~

73~

ments prévus sur les parties inPérieure et supérieure du collect~ur portant les moyens permettant l'alimentatlon en comburant de la ~ace cathodique du collecteur étant munies, au voisinage du bord extérieur desdits cadres9 d'évidement3 correspondant permettant d'accro~tre les sections d'entrée et de ~ortle du comburant dans l'élément.
D'autres caractéri~tiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et du dessin annexé dans lequel :
La figure ~ est une vue éolatée de plusieurs con3tituant~ d'ur.
élément de pile conPorme à l'inventionO
La figure 2 est une vue d'une face de llensemble Pormé par l'assem-blement des diPPérents con~tituantq de la Pigure 1~ avec repliement par-tiel de certains de ceux-ci.
La Pigure 3 est une coupe agrandie de la Pigure 2 selon la lisne III~III.
La figure 4 est une coupe agrandie de la ~igure 2 ~elon la ligne IV-IV.
La figure 5 est une représentation partielle en perspeotive et agrandie du détail V de la figure 1.
La Pigure 6 est une vue de 1'autre ~ace de l'ensemble de la figure 2.
La Pigure 7 est une vue d'une ~ace d'un collecteur de courant bipolaire.
La figure 8 est une vue de l'autre ~ace du collecteur de courant de la ~igure 7.
La figure 9 est une ooupe partielle agrandie selon la ligne IX-IX
de la Pigure 7.
La Pigure 10 est une représentation partielle en perspective et agrandie du détail X de la Pigure 7.
La Pigure 11 est une repré3entation partielle en perspective et agrandie du détail XI de la figure 8.
La ~igure 12 est une vue éclatée d'un élément de pile conPorme à
l'invention.
La Pigure 13 représente très schématiquement en perspective une pile conPorme à l'invention.
Sur les Pigures, le~ références 1 et 2 désignent les électrodes ~.~773~7 poreuses entrant dans la constitution d'un élément d'une pile conforme à l'invention.
Dans le mode de réalisation décrit et représenté, l'anode, en contact par une face avec l'électrolyte et par l'autre face avec un combustible gazeux est désignée par la référence l; la cathode, en contact par une face avec l'électrolyte et par l'autre face avec un comburant gazeux est désignée par la référence 2.
Ces electrodes peuvent être à base de carbone ou de graphite et d'une matière plastique, par exemple de polytétrafluorétylène et comporter chacune un catalyseur spécifique.
A titre illustratif et nullement limitatif, ces électrodes peuvent présenter une structure souple ainsi que décrit dans le brevet fran,cais publié sous le numéro
2,468,220 le ler février 1982 et ayant comme inventeur Bernard WARSZAWSKI. Elles peuvent avoir été réalisées, en particulier, par les procédés décrits dans le brevet français publié sous le numéro 2,468,218 le 13 septembre 1982 ayant comme inventeurs Pierre GROULT et Al, et le brevet français publié sous le numéro 2,468,219 le 4 octobre 1982 ayant comme inventeurs Claude LAMBERT et Al.
Ces deux électrodes sont assujetties de part et d'autre d'un cadre 3 présentant un orifice central 4 en forme de quadrilatère, de telle sorte qu'elles définissent avec ledit cadre 3 un compartiment électrolytique.
Le cadre 3 est avantageusement en matière plastique isolante, par exemple à base de polypropylène, chlorure de polyvinyle, acrylonitrile-butadiène-styrène, polyéthylène, polystyrène, polysulfones.
Son épaisseur peut être de l'ordre de 0,2 à 5 mm et de préférence de 0,5 à 1,5 mm.
Dans l'exemple représenté l'orifice central 4 est carré.

.

73~i7 - 4a -Les parties inférieure 5 et supérieure 6 du cadre
3 sont munies d'orifices pour l'acheminement a travers la pile du combustible et de l'électrolyte.
La référence 7 désigne les orifices de circulation du combustible, qui dans le cas représenté ont une forme oblongue.
L'orifice 8A sert à la circulation de l'électrolyte dans la pile et à son acheminement dans le compartiment électrolytique.
L'orifice 8B sert à l'évacuation de l'électrolyte du compartiment électrolytique et à sa circulation dans la pile.
La référence 9 désigne des orifices pouvant être utilisés par _ ---- - ----- --- -~-----~--~27~73Si~7 exemple pour le centrage de~ composants lors de l'a~semblage e'c/ou pour l'introduction de t:lrants de 3errage.
Des moyens sont prévus sur la face 10 du cadre 3 pour permettre l'aoheminement de l'électrolyte de l'ori~ic0 8A vers le compartiment 5 électrolytique et de celui-ci ver9 l'orifice 8B.
Ces moyens comportent des rainures 11 débouchant dans des parties évidées formant chambres de répartition et de distribution et de colla-tionnement d'électrolyte 12 disposées sur les parties in~érieure 5 et supérieure 6 du cadre 3 le long de deux ¢otés opposés de l'orifice 10 central et communiquant avec le compartiment électrolytique au moyen d'une pluralité de microcanaux parallèles 13 délimités par des nervu-res 14 comme cela apparait clairement sur la figure 5.
Les 30mmet~ des nervures 14 af~leurent le plan de la face 10 du cadre 3.
Le-~ rainures 11 pré-~entent de préférence un parcours allongé et une faible ~ection. Il est en e~fet important d~allonger le parcours et de retrécir la section de l'électrolyte entre les orifices d'admission et d'évacuation et le compartiment electrolytique dans le cas des piles où l'électrolyte est distribué en parallèle aux éléments de ~açon à créer 20 une résistance élevée de shuntage entre éléments et dirninuer autant que faire se peut la perte énergétique correspondante. Par ailleurs, le cheminement de l'électrolyte dan~ un canal de faible section et de grande longueur, ayant une perte de charge dé~inie et élevée par rapport à celle des compartiments, permet une répartition uniforme de l'écoulement de 25 l'électrolyte entre les diver~ éléments de la pile.
Dans l'exemple représenté le~ rainures 11 ont un parcours en forme de U, le ~ond des U étant situé, par rapport aux ori~ices 8A et 8B, au delà de l'ori~ioe central 4 délimitant le compartiment électrolytique.
Cette disposition en U permet de doubler le parcours sans 30 accro~ttre ~ignificati~ement les dimension~ des oomposants. Elle permet aussi:
- d'interrompre, 9i on le désire, la circulation de l'éleotrolyte tout en maintenant le compartiment rempli - de faire circuler, si on le désire, l'éleotrolyte de ba~ en haut dans 35 le compartiment tout en évitant, en cas d'entrée accidentelle de gaæ~ la 773~7 vidange de ce compartiment.
A titre d'exemple, la longueur de chaque branohe du U peut être égale à la hauteur du ¢ompartiment électrolytique, la largeur de la rainure pouvant varier de 0,5 mm à 10 mm.
5L'étanchéits du réseau de distribution de l'électrolyte, ¢ompre-nant les rainures 11, les chambres 12 et les microcanaux 13 est assurée d'une part par un Pilm mince 15 en matière plastique isolante s'étendant au moins au regard dudit réseau de distribution, ledit film 15 étant solidari~é audlt cadre 3, et d'autre part par l'électrode 1 qui chevau-10che ledit Pilm mince 15 et est 301idarisée de manière étanche à ce dernier au niveau de la zone de chevauchement ainsi créée.
Dans l'exemple représenté le ~ilm 15 présente un contour analogue à celui du cadre 3, et notamment de3 orifice~ 47, 48A, 48B et 49 corres-pondant aux oriPices 7, 8A, 8B et 9 prévus sur ledit cadre.
15Il présente egalement un oriPice central 61 correspondant à l'ori-Pice central 4 du cadre 3 Ce Pilm mince peut etre constitué par exemple par du polypropy-lène, du chlorure de polyvinyle, de l'acrylonitrile-butadiène-styrène, du polyéthylène, du polystyrène, et son épaisseur peut être de l'ordre de 2050 à 600 microns et de préférence de 20 à 6C microns.
La solidarisation entre le film mince ~5 , l'électrode 1 et le cadre 3 peut etre ePPectuée par tout moyen approprié, tel que collage, soudage, par exemple.
Les Ponds des rainures et des chambre~ de répartition et de distri-25bution et de collationnement d'électrolyte comportent des moyen3, tels que picots ou nervures, aP~leurant le plan de la face du cadre et des-tinés ~otamment à maintenir 1'écartement entre le Pilm mince plasti-que 15 et lesdits Ponds et à régulariser l'alimentation en Pluides.
Ainsi dan3 l'exemple représenté une nervure 16 est disposée dans le3 30rainures 11, tout le long de celles-ci.
Par ailleur~, les chambres 12 comportent une pluralité de nervures 17, disposées parallèlement et ne contrarlant pas la circu-lation de l'électrolyte.
Les sommets des nervures 16 et 17 aPPleurent le plan d~ la Pace 10 35du cadre 3.

~Z773~7 L'utili~ation de nervures, à la place de picot3, per~et de dimi-nuer le3 risque~ de per~orations du ~ilm mince.
A l'intérieur du compartiment électrolytique, on peut dispo3er, ain3i que cela a été représenté une ~euille gaufré0 18 agi3sant comme séparateur.
La partie du cadre 3 délimitant l'orifice central 4 présente un retrait de part et d'autre du cadre de manière que les électrodes 1 et 2, ne débordent pas au dessus de~ faces du cadre 3 aprè3 a3su~ettissement au cadre 3 au niveau de ces partles en retrait, le film mince 15 épousant sans dommage lesdites parties en retrait et étant solidari3é à l'élec-trode 1 au niveau de ces partiesO
Cette 3tructure est particulièrement apparente au niveau de3 ~igures 3, 4 et 5, où les parties en retrait du cadre 3 delimitant l'orifice 4 ~ont désignées par la référence 19. Au niveau desdites par-ties en retrait, les nervure~ 1~ qui délimitent les microcanaux 13 comportent une partie 20 af~leurant le plan desdites parties en retrait 19 sur laquelle vient se positionner l'électrode 1, et se pro-longeant vers les chambres 12 par une partie 21 affleurant le plan de la faoe du ¢adre 3.
La ~igure 2 montre la ~ace de l'ensemble 40 alimentée par le oombustible, la figure 6 celle alimentée par le comburant.
Sur la figure 6 on peut con9tater que les parties in~érieure et supé-rieure du cadre 3 comportent, entre les orifices 7, des évidements 22 permettant d'accroitre en combinaison avec des évidements ou rainures correspondant prévus sur les collecteurs de courant, les sections d'entrée et de sortie du comburant dans l'élément. Ces évidements 22 apparaissent également 9ur les figures 1, 2, 3 et 5. A l'intérieur de ce~
évidements 22, on peut prévoir des nervures dlsposées en vis-à~vis de nervures prévues dans les rainures corre~pondantes de la faoe cathodique du oollecteur, l'aRsociation de ces nervures assurant le maintien de la section de l'ouverture du conduit ~ormé par les deux rainures correspon~
dantes.
Le3 ~i~ures 7 à 11 ~ont relative3 aux collecteurs de courant. Il s'agit de collecteurs de courant bipolaires imperméables comportant au moinR une zone centrale conductrice, portant des cannelures sur chacune ~773~q des ~aces desdits collecteurs, les parties inférieure et ~upérieure des-dits ¢olleQteurs, 3ituées de part et dlautre de la zone centrale conduc-trice~ étant munies d'orifices pour la circulation de l'électrolyte et du combustible à travers la pile.
5Dans l'exemple représenté les colleoteurs de courant ~ont désignés par la référence 23. Ils comportent une zone centrale conductrioe 24 de ~orme correspondant a celle des électrodes 1 et 2, telle~ que représen-tées sur la ~igure 1, entourée sur sa périphérie d'une zone i~olante 25.
Les parties aupérieure 26 et in~érieure 27 de la zone isolante 25 ~ont 10munies d'oriPices 28, 29A, 2gB et 30 correspondant respectivement aux ori~ices 7, 8A, 8B et 9.
Sur ohacune des ~aces 31 et 32 du collecteur, la zone centrale conductrice est munie de cannelures définissant de3 canaux de direction moyenne verticale pour la circulation des flux gazeux.
15Dans l'exemple représenté, les carnelures 33 sont verticales ;
elles définissent des canaux 34 également vertioaux. Le réseau des carnelures et des canaux peut être obtenu par utilisation d'un support ondulé ainsi que représenté sur la figure 9, mais il est également possi-ble de prévoir une âme centrale plane portant des reliePs de part et 20d'autre. L'épaisseur du support peut être comprise entre 50 microns et 3 mm, et de pré~érence entre 0,1 et 0,5 mm~
Il est également possible de prévoir à la place des cannelures verticales des cann21ures en ¢hevron ou présentant toute autre configu-ration. Le pa~ et la profondeur des cannelures (dona des canaux) peut 25etre compris entre 0,2 et 5 mm, et de préférence entre 095 et 1,5 mm.
La ~ace 31 du collecteur est destiné à être alimentée en comburant, par exemple l'air ou l'oxygène, alors que la face 32 est alimentée en combustible, par exemple 1 t hydrogène.
Les parties supérieure 26 et inYérieure 2r de la face 31 catho-30dique du collecteur sont munies de rainures ou évidements tels que 35 communiquant avec l'extérieur et permettant l'alimentation de ladite ~ace cathodique du collecteur par le oomburant ain~i que l'évacuation de ce dernier, selon un parcour~ quasi reotiligne evitant les pertes de charges dues a des changements de direction, pertes de charge qui pour-35raient être particulierement importantes avea un comburant tel que l'air ~:7~
g atmosphérique en raison du débit très élevé nécessaire.
Les parties supérieure et inférieure de la face 32 du collecteur sont munie3 de rainure~ ou évidements tel~ que 36 permettant l'alimen-tation en combu3tible de la face anodique du collecteur à partir des orifices d'acheminement 28 a~n~i que l'évacuation du combustible. Des moyens de répartition des flux sont disposés dans lesdites rainures et e~idements 35 et 36.
Ces moyens aont constitués par des nervures allongées, formant des canaux de répartition, la face supérieure des nervures affleurant le plan de la face du collecteur portant les rainures et é~idements et servant de ce ~ait à maintenir l'écartement entre le fond du collecteur upportant les ner~ures et les constituants adJacents de la pile. Les canaux ainsi formés sont sensiblement vertioaux.
Il 3'ensuit que, les canaux délimités par les cannelures sur le~
partie3 conductrices du collecteur présentant également une direction moyen~e ~erticale sur la figure, les flux de comburant et de combustible conser~ent sensiblement la même direction verticale sur la figure tout le long des faces du collecteur.
Comme on peut le constater en se reportant sur la figure 119 les ori~ices d'alimentation en combustible 28 présentant u~e forme oblongue, le3 rainures ou évidements 36 permettant l'acheminement du combustible débouchent au voi3inage des parties desdits ori~ices oblongs situées le plus près de la face anodique du collecteur. Le~ nervures de répartition de combustible définissent un réseau s'évasant depuis lesdits orifi-ces 28 vers la partie conductrice du oollecteur. Des ner~ures 37 situéesau voisinage de3 oririce~ 28 définissent de3 oanaux alimentant eux meme un plu9 grand nombre de canaux intermédiaires définis par des nervu-res 38, de longueur plu9 importante et conduisant au voisinage des canaux de la partie conductrice 24 du collecteur, un canal intermédiaire alimentant au moins un canal 33 de la partie conductrice 24 du collec-teur.
L'allongement des canaux de di~tribution de oombustible permet de réaliser des empilements importants d'élements en ayant de faibles perte~ de charge du gaz dans les oanaux de oirculation ¢ommuns à tou3 les éléments. I1 permet en outre un meilleur drainage des liquides para3ites ~L~77~7 vers la partie in~érieure des canaux oblongs lnférieurs 3ans géner l'écoulement du gaz résiduel.
Comme on peut le constater en se reportant sur la ~igure 10, les - nervures de répartition 39 du flux de comburant sont allongées et défi-nis~ent des canaux de répartition, sensiblement verticaux sur la figure s'élargissant dans leur part~e ad~acente à la partie conductrioe du collecteur. Le parcours du comburant le long de la face cathodique du collecteur est quasiment rectiligne, sans changement de direction signi-~icati~ et ~ans obstacle. Entre le~ e2trémités des nervures 39 ~ituées au voisina~e de la partie conductrice 24, on peut disposer des picots 62.
Les canaux de répartition débouchant de plus sur tout le côté
horizontal de la partie conductrice du colleateur, on obtient une excel~
lente répartition du comburant au niveau de la ~ace cathodique.
- 15 Pour des raisons semblables, il en est de même pour le combustible au niveau de la face anodique.
Avantageusement, au voisinage de la partie conductrice 24 les extré~ités des nervure~ 38 se superposent aux extrémités des nervures 39 et aux picots 62 de manière à assurer un meilleur maintien de ces zones 20 des collecteurs de courant lors du montage at du serrage des différents con~titutants de la pile.
Le cadre 3 ain~i, que les parties isolante~ de3 collecteur~ de courant, sont avantageu~ement constitués par le même matériau synthé-tique isolant, ce qui, bien entendu, permet d'améliorer la ~olidari-sation entre ces pièces.
Ces pièces peuvent ainsi être constituée~ à partir de polypropy-lène, polyéthylène, polystyrène, chlorure de polyvinyle, acrylonitrlle-butadiène-styrène, polysulfones,.....
Ces matériaux peuvent comporter une charge appropriée, par exemple une matière inerte telle que du talc, en vue de modi~ier leur propriétés mécaniques et thermiques et particulièrement d'obtenir un coe~iclent de dilatation thermique proche de celui de la zone centrale conductrice deY
collecteurs.
A titre d'exemple37 ces pièces pourront être constituées par du polypropylène chargé de talc, par exemple de 5 à 90~ de talc et de pré~érence de 35 à 45%.
La partie centrale conductrice des collecteur~ de courant peut avantageusement être réalisee à partir du même matériau plastique que celui entrant dan3 la constltution du cadre 37 mais dans lequel on intro-duit une charge conductrice, par exemple une poudre métallique, une poudre de graphite, de carbone, un noir de four, un noir d'acétylène; des fibres de carbone, de graphite, ou un mélange de ces différents corps. A
titre d'exemple elle pourrait être constituée par du polypropylène chargé de noir de carbone par exemple de 10 à 90~ et de pré~érence de 30 à
50~.
Le cadre et le~ collecteurs peuvent être réalisés par thermocom-pre~sion, par moulage par in~ection.
Ce dernier procédé est particulièrement avantageux dans le cas de la réalisation des collecteurs de courant car on introduit simultanément à l'état ~luide dans le ~oule les matières constituant d'une part la zone centrale conductrice et d'autre part la zone périphérique isolante, ce qui permet d'obtenir une soudure des deux matériaux et dono d'éviter une discontinuité entre les deux zones. En outre ce procédé est particuliè-rement économique.
La figure 12 est une vue éclatée d'un élément de pile conforme à
l'invention.
La ré~éren¢e 40 désigne l'ensemble de constituants représentés ~ur la figure 7 et qui comprend le cadre supportant les électrodes 1 et 2, ainsi que le film plastique 15. De part et d'autre de cet ensemble, on dispose deux collecteurs de courant tels que décrits précédem~ent. Un premier colleoteur 23' vient par les Qommets de sa face cathodique 31', en contact électrique contre la surPace externe de la cathode (non vue) et par sa face anodique en contact électrique contre la qurface externe de l'anode d'un élément ad~acent (non représenté). Un second collec~
teur 23" vient par les 30mmets de sa face anodique (non vue) en contact électrique contre la ~ur~ace externe de l'anode 1 et par sa ~ace catho-dique 31" en contact électrique contre la oathode de l'autre élément ad~acent (non repré~enté).
Un comburant gazeux, par exemple l'air, ¢ircule entre la cathode de l'enaemble 40 et la face cathodique du colleoteur 23' dans les canaux . :

~773~

dé~ini~ par les cannelures présentes 3ur la partie centrale conductrice du collecteur 23'.
Un combustible gazeux, par exemple l'hydrogène circule entre l'anode 1 et la face anodique du collecteur 23" dans les canaux définis par les cannelures présertes sur la partie centrale conductric~ du col~
lecteur 23".
Les électrodes qont solidarisées électriquement aux collecteurs de courart au niveau des sommets des cannelures de leurs parties centrales conductrices par tout moyen approprié, par exemple par pression, par soudage, collage, etc ToutePois, il peut être avantageux de con~erver non ~olidarisée une zone périphérique~ en forme de couronne~ deq électrodes, de manière à
conserver des pos~ibilités de dilatations di~férentielles pour éviter des ruptures ou des fi~surations des électrode~ lors du montage et du fonctionnement.
La ~igure 13 représente une pile conforme à l'invention réalisée par assemblage d'une pluralité d'éléments tels que représentés ~ur la figure 12.
La référence 50 désigne la pile ainsi constituée, les plaques d'extré~ité~ étant désignés par les références 51 et 52. Les ré~éren-ces 53 et 54 désignent les bornes terminale3 reliées ohacune à un des collecteurs d'extrémité terminant l'empilement des 21éments.
Selon un mode de réalisation ce collecteur d'extrémité peut se di~érencier des collecteurs bipolaires décrits ¢i-dessus situés à l'in-térieur de l'empilement en oe qu'il comporte sur sa ~aoe extérieure à
l'empilement un élément métallique de faible épaisseur et de surface au moins égale à celle de la zone active dudit collecteur, préférential-lement en forme de feuille, de grille, de déployé ou de dépôt, appliqué
contre cette face ou incorporé à celle-ci.
Cet élément métallique peut oomporter un prolongement lat0ral auquel sera reliée la borne. Les ori~ices d'introduction et d'evacuation d'électrolyte dans la pile sont déslgnés par les références 55 et 56, alors que les ré~érences 57 et 58 désignent les orificeR d'introduction et d'évacuation de combustible gazeux.
Les ori~ice3 par le~quels le comburant pénètre dans la pile appa-- ~.2773~

rai3sent très clairement sur la figure. Ces orifices sont formés par association des évidements 35 et 22 prévu3 d'une part sur les collec-teurs de courant 23 et d~autre part ~ur leg faces en regard des cadre3 3 sur lesquels sont a~u~ettie~ les électrodes 2.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes d~exé-cution décrits et représentés qui n~ont été donnés qu'à tltre d'exem-ples.

3o

Claims (7)

1. Pile à combustible du type constituée par une pluralité d'éléments disposés en contact électrique les uns avec les autres, chaque élément comprenant:
- deux électrodes, une cathode et une anode com-portant chacune un catalyseur, - un électrolyte remplissant l'intervalle situé
entre lesdites électrodes, - deux collecteurs de courant bipolaires imperméables comportant au moins une zone centrale conductrice, portant des cannelures sur chacune des faces desdits collecteurs, un premier collecteur venant par les sommets de sa face cathodique en contact électrique contre la surface externe de ladite cathode, et par sa face anodique en contact électrique contre la surface externe de l'anode d'un élément adjacent, et un deuxième collecteur venant par les sommets de sa face anodique en contact électrique contre la surface externe de ladite anode, et par sa face cathodique en contact électrique contre la cathode de l'autre élément adjacent, un comburant gazeux circulant entre ladite cathode et la face cathodique du premier collecteur et un combustible gazeux circulant entre ladite anode et la face anodique du deuxième collecteur, lesdites electrodes étant assujetties toutes deux de part et d'autre d'un cadre présentant un orifice central en forme de quadrilatère, de telle sorte qu'elles définissent avec ledit cadre un compartiment électrolytique, les parties inférieure et supérieure desdits collecteurs, situées de part et d'autre de la zone centrale conductrice étant munies d'orifices pour l'acheminement à travers la pile du combustible et de l'électrolyte, une face desdites parties supérieure et inférieure desdits collecteurs étant munie de rainures ou évidements permettant d'une part l'alimentation en combustible de la face anodique du collecteur à partir d'orifices d'acheminement disposés sur une desdites parties et, d'autre part, l'évacuation du combustible vers des orifices d'acheminement disposés sur l'autre partie, l'autre face desdites parties étant munie d'évidements communiquant avec l'extérieur permettant l'alimentation en comburant de la face cathodique du collecteur, des moyens de répartition des flux gazeux étant disposés dans lesdites rainures et évidements prévus sur les deux faces des parties supérieure et inférieure du collecteur, pile dans laquelle:
- lesdits moyens de répartition sont formés par des nervures allongées formant des canaux de répartition, la face supérieure des nervures affleurant le plan de la face des parties présentant lesdites nervures, les collecteurs comportant au niveau des zones centrales conductrices des cannelures parallèles définissant des canaux de direction moyenne verticale pour la circulation des flux gazeux et qui sont alimentés par lesdits canaux de répartition.
2. Pile selon la revendication 1, dans laquelle les orifices d'alimentation en combustible présentant une forme oblongue, les rainures ou évidements permettant l'ache-minement du combustible sur les collecteurs de courant débouchent au voisinage des parties desdits orifices oblongs situées le plus près de la zone centrales conductrice du collecteur, les nervures de répartition de fluides définis-sant un réseau s'évasant depuis lesdits orifices vers la zone centrale conductrice du collecteur, des nervures situées au voisinage des orifices de forme oblongue définissant des canaux pouvant alimenter eux-mêmes un plus grand nombre de canaux intermédiaires définis par d'autres nervures, de longueur plus importante, et conduisant au voisinage des canaux du collecteur, un canal intermédiaire alimentant au moins un canal de la zone centrale conductrice du collec-teur.
3. Pile selon la revendication 2, dans laquelle les nervures allongées disposées sur la face des parties inférieure et supérieure du collecteur au contact avec le comburant alimentant la face cathodique du collecteur, définissent des canaux de répartition s'élargissant dans leur partie adjacente à la zone centrale conductrice du collecteur.
4. Pile selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle entre les extrémités des nervures proches des parties conductrices les collecteurs comportent des picots, les extrémités des nervures proches des parties conductrices venant se superposer sur un même collecteur aux extrémités des nervures et aux picots.
5. Pile selon la revendication 1, dans laquelle les électrodes poreuses sont assujetties à des cadres présen-tant un orifice central en forme de quadrilatère et réalisé
en un matériau plastique isolant, les parties inférieure et supérieure des cadres situées au regard des évidements prévus sur les parties du collecteur portant les moyens permettant l'alimentation en comburant de la face cathodique du collecteur étant munies, au voisinage du bord extérieur desdits cadres, d'évidements correspondant permettant d'ac-croître les sections d'entrée et de sortie du comburant dans l'élément.
6. Pile selon la revendication 5, dans laquelle les évidements sont munis de nervures disposées en vis-à-vis des nervures prévues dans les évidements.
7. Pile selon la revendication 1, dans laquelle les deux électrodes sont poreuses et présentent une forme plane et à faces parallèles.
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