CA3062030A1 - Procede d'assemblage pour pile a combustible - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un assemblage membrane électrolyte polymère/électrodes pour pile à combustible comprenant les étapes suivantes: - fournir une première membrane de renfort (14) comprenant une ouverture (14a), une première électrode (12), une seconde membrane de renfort (18) comprenant une ouverture (18a), une seconde électrode (20), et une membrane électrolyte polymère (16),et - agencer les première (14) et seconde (18) membranes renfort, les première (12) et seconde (20) électrodes et la membrane électrolyte polymère (16) de manière à obtenir un empilement successif de la première électrode (12), de la première membrane renfort (14), de la membrane électrolyte polymère (16), de la seconde membrane renfort (18) et de la seconde électrode (20).
Description
PROCEDE D'ASSEMBLAGE POUR PILE A COMBUSTIBLE
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un assemblage de membranes pour pile à combustible.
Les piles à combustible à membrane d'échange de protons, dites PEMFC correspondant à l'acronyme anglais de proton exchange membrane fuel cells ou polymer electrolyte membrane fuel cells , présentent des propriétés de compacité particulièrement intéressantes.
Chaque cellule comprend une membrane électrolyte polymère permettant seulement le passage de protons et non le passage des électrons. La membrane est mise en contact avec une anode sur une première face et avec une cathode sur une deuxième face pour former un assemblage membrane/électrodes dit AME.
L'assemblage précité est généralement réalisé par superposition successive des différentes membranes et électrodes avec une interposition de membranes de renfort permettant de supporter l'assemblage. Toutefois, pour assurer un bon positionnement des différents éléments entre eux, il est impératif de garantir un positionnement optimal de la membrane électrolyte polymère avec la membrane de renfort. Une solution serait d'utiliser un appareil robotisé qui serait apte à réaliser successivement l'assemblage des différents éléments entre eux. Toutefois, un simple empilement successif des différentes épaisseurs s'avère insuffisant puisqu'il impose d'utiliser des quantités importantes de membrane active, ce qui s'avère couteux.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
A cet effet, elle propose un procédé de fabrication d'un assemblage membrane électrolyte polymère/électrodes pour pile à
combustible comprenant les étapes suivantes :
a) fournir une première membrane de renfort comprenant un bord externe et un bord interne délimitant une ouverture,
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un assemblage de membranes pour pile à combustible.
Les piles à combustible à membrane d'échange de protons, dites PEMFC correspondant à l'acronyme anglais de proton exchange membrane fuel cells ou polymer electrolyte membrane fuel cells , présentent des propriétés de compacité particulièrement intéressantes.
Chaque cellule comprend une membrane électrolyte polymère permettant seulement le passage de protons et non le passage des électrons. La membrane est mise en contact avec une anode sur une première face et avec une cathode sur une deuxième face pour former un assemblage membrane/électrodes dit AME.
L'assemblage précité est généralement réalisé par superposition successive des différentes membranes et électrodes avec une interposition de membranes de renfort permettant de supporter l'assemblage. Toutefois, pour assurer un bon positionnement des différents éléments entre eux, il est impératif de garantir un positionnement optimal de la membrane électrolyte polymère avec la membrane de renfort. Une solution serait d'utiliser un appareil robotisé qui serait apte à réaliser successivement l'assemblage des différents éléments entre eux. Toutefois, un simple empilement successif des différentes épaisseurs s'avère insuffisant puisqu'il impose d'utiliser des quantités importantes de membrane active, ce qui s'avère couteux.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
A cet effet, elle propose un procédé de fabrication d'un assemblage membrane électrolyte polymère/électrodes pour pile à
combustible comprenant les étapes suivantes :
a) fournir une première membrane de renfort comprenant un bord externe et un bord interne délimitant une ouverture,
2 b) fournir une première électrode apte à obturer l'ouverture de la première membrane de renfort, c) fournir une seconde membrane de renfort comprenant un bord externe et un bord interne délimitant une ouverture, d) fournir une seconde électrode apte à obturer l'ouverture de la seconde membrane de renfort, e) fournir une membrane électrolyte polymère apte à obturer l'une et l'autre de l'ouverture de la première et de la seconde membranes renfort, f) agencer les première et seconde membranes renfort, les première et seconde électrodes et la membrane électrolyte polymère de manière à obtenir un empilement successif de la première électrode, de la première membrane renfort, de la membrane électrolyte polymère, de la seconde membrane renfort et de la seconde électrode, où l'ouverture de la première membrane renfort est obturée inférieurement par la première électrode et supérieurement par la membrane électrolyte polymère, et où l'ouverture de la seconde membrane renfort est obturée inférieurement par la membrane électrolyte polymère et supérieurement par la seconde électrode.
Selon l'invention, le procédé propose de fournir dans un premier temps les différentes membranes à assembler les unes aux autres, ce qui permet de mieux optimiser la quantité de matière utilisée.
Dans la présente demande, le terme ouverture implique un contour fermé qui à la propriété d'être dépourvu d'extrémité, sans être infini.
De même, le terme bord désigne un contour fermé qui à la propriété
d'être dépourvu d'extrémité, sans être infini. Le terme obturé en relation avec le terme ouverture indique que le passage au travers de l'ouverture s'effectue au travers de l'élément obturant ladite ouverture.
Selon l'invention, l'assemblage membrane/électrodes obtenu est dépourvu d'espaces ou cavités à l'intérieur de celui-ci. En pratique, la
Selon l'invention, le procédé propose de fournir dans un premier temps les différentes membranes à assembler les unes aux autres, ce qui permet de mieux optimiser la quantité de matière utilisée.
Dans la présente demande, le terme ouverture implique un contour fermé qui à la propriété d'être dépourvu d'extrémité, sans être infini.
De même, le terme bord désigne un contour fermé qui à la propriété
d'être dépourvu d'extrémité, sans être infini. Le terme obturé en relation avec le terme ouverture indique que le passage au travers de l'ouverture s'effectue au travers de l'élément obturant ladite ouverture.
Selon l'invention, l'assemblage membrane/électrodes obtenu est dépourvu d'espaces ou cavités à l'intérieur de celui-ci. En pratique, la
3 première électrode et la seconde électrode sont chacune en contact avec la membrane électrolyte polymère.
Selon une autre caractéristique, préalablement à l'étape f), le procédé comprend une étape a) dans laquelle la membrane électrolyte polymère est solidarisée à l'une de la première membrane renfort et de la seconde membrane renfort et de manière à ce qu'elle obture l'ouverture de ladite membrane renfort concernée.
Cette opération de solidarisation de la membrane électrolytique peut avantageusement être réalisée par soudure laser.
Ainsi, selon l'invention, le procédé peut consister à disposer l'une de la première membrane renfort et de la seconde membrane de renfort sur un support puis à dérouler une membrane électrolyte polymère au-dessus de l'ouverture de ladite membrane pour qu'elle obture l'ouverture de cette membrane. Dans un second temps, on procède à la suppression des éventuels plis de la membrane électrolyte polymère et on réalise dans une étape subséquente la solidarisation du bord externe de la membrane électrolyte polymère, par exemple par fusion laser, avec le bord interne de membrane renfort considérée.
Plus particulièrement, la première membrane renfort et la première électrode peuvent être solidarisées l'une à l'autre dans une étape 31), préalablement à l'étape f), l'ouverture de la première membrane renfort étant obturée par la première électrode.
Le préassemblage de la première membrane renfort et de la première électrode permet de faciliter l'assemblage des différentes épaisseurs. En effet, lesdites deux couches sont ainsi assemblées simultanément aux autres couches de l'assemblage.
L'étape pi peut être réalisée en disposant la première électrode sur un support et en agençant la première membrane renfort au-dessus de la première électrode, puis en solidarisant la première électrode sur la première membrane renfort. La solidarisation pouvant comporter l'application d'un organe chauffant sur la première membrane renfort.
Selon une autre caractéristique, préalablement à l'étape f), le procédé comprend une étape a) dans laquelle la membrane électrolyte polymère est solidarisée à l'une de la première membrane renfort et de la seconde membrane renfort et de manière à ce qu'elle obture l'ouverture de ladite membrane renfort concernée.
Cette opération de solidarisation de la membrane électrolytique peut avantageusement être réalisée par soudure laser.
Ainsi, selon l'invention, le procédé peut consister à disposer l'une de la première membrane renfort et de la seconde membrane de renfort sur un support puis à dérouler une membrane électrolyte polymère au-dessus de l'ouverture de ladite membrane pour qu'elle obture l'ouverture de cette membrane. Dans un second temps, on procède à la suppression des éventuels plis de la membrane électrolyte polymère et on réalise dans une étape subséquente la solidarisation du bord externe de la membrane électrolyte polymère, par exemple par fusion laser, avec le bord interne de membrane renfort considérée.
Plus particulièrement, la première membrane renfort et la première électrode peuvent être solidarisées l'une à l'autre dans une étape 31), préalablement à l'étape f), l'ouverture de la première membrane renfort étant obturée par la première électrode.
Le préassemblage de la première membrane renfort et de la première électrode permet de faciliter l'assemblage des différentes épaisseurs. En effet, lesdites deux couches sont ainsi assemblées simultanément aux autres couches de l'assemblage.
L'étape pi peut être réalisée en disposant la première électrode sur un support et en agençant la première membrane renfort au-dessus de la première électrode, puis en solidarisant la première électrode sur la première membrane renfort. La solidarisation pouvant comporter l'application d'un organe chauffant sur la première membrane renfort.
4 La seconde membrane renfort et la seconde électrode peuvent également être solidarisées l'une à l'autre dans une étape 132), préalablement à l'étape f), l'ouverture de la seconde membrane renfort étant obturée par la seconde électrode.
L'étape [32 peut être réalisée en disposant la seconde membrane renfort sur un support et en agençant la seconde électrode au-dessus de la seconde membrane renfort, puis en solidarisant la seconde électrode sur la seconde membrane renfort. La solidarisation pouvant comporter l'application d'un organe chauffant sur la première électrode.
L'étape a) peut consister en une étape al dans laquelle la membrane électrolyte polymère est solidarisée à la première membrane renfort ou en une étape a2) dans laquelle la membrane électrolyte polymère est solidarisée à la seconde membrane renfort. L'étape al) peut être réalisée avant l'étape pi), la première électrode étant agencée à l'opposé de la membrane électrolyte polymère par rapport à la première membrane renfort.
L'étape a2) peut être réalisée avant l'étape 132), la seconde électrode étant agencée à l'opposé de la membrane électrolyte polymère par rapport à la seconde membrane renfort. Ainsi, on comprend que les étapes pi) et 132) sont effectuées avec la membrane électrolyte polymère déjà solidaires de la première ou de la seconde membranes renfort.
Les étapes de solidarisation de membranes et de l'électrode telles qu'évoquées précédemment sont de préférence réalisées par un poinçon chauffant appliqué sur la superposition de couches formées. Il est souhaitable que l'organe chauffant ou le poinçon ne vienne pas en contact avec la membrane pour éviter que celle-ci reste collée à l'organe chauffant ou poinçon du fait de sa constitution chimique. Pour cela, on préfèrera appliquer l'organe chauffant ou le poinçon directement sur la première électrode ou sur la seconde électrode.
Dans une configuration préférée de l'invention, le procédé
comprend une étape a2) qui est réalisée avant l'étape 132). Dans une réalisation, le préassemblage obtenu à l'issu de l'étape pi) est disposé sur un support de manière à ce que la première électrode soit appliquée sur le support, la première membrane renfort étant agencée au-dessus de la première électrode. Dans une étape ultérieure, on superpose le préassemblage obtenu à l'issu de l'étape 132) sur le préassemblage obtenu à
L'étape [32 peut être réalisée en disposant la seconde membrane renfort sur un support et en agençant la seconde électrode au-dessus de la seconde membrane renfort, puis en solidarisant la seconde électrode sur la seconde membrane renfort. La solidarisation pouvant comporter l'application d'un organe chauffant sur la première électrode.
L'étape a) peut consister en une étape al dans laquelle la membrane électrolyte polymère est solidarisée à la première membrane renfort ou en une étape a2) dans laquelle la membrane électrolyte polymère est solidarisée à la seconde membrane renfort. L'étape al) peut être réalisée avant l'étape pi), la première électrode étant agencée à l'opposé de la membrane électrolyte polymère par rapport à la première membrane renfort.
L'étape a2) peut être réalisée avant l'étape 132), la seconde électrode étant agencée à l'opposé de la membrane électrolyte polymère par rapport à la seconde membrane renfort. Ainsi, on comprend que les étapes pi) et 132) sont effectuées avec la membrane électrolyte polymère déjà solidaires de la première ou de la seconde membranes renfort.
Les étapes de solidarisation de membranes et de l'électrode telles qu'évoquées précédemment sont de préférence réalisées par un poinçon chauffant appliqué sur la superposition de couches formées. Il est souhaitable que l'organe chauffant ou le poinçon ne vienne pas en contact avec la membrane pour éviter que celle-ci reste collée à l'organe chauffant ou poinçon du fait de sa constitution chimique. Pour cela, on préfèrera appliquer l'organe chauffant ou le poinçon directement sur la première électrode ou sur la seconde électrode.
Dans une configuration préférée de l'invention, le procédé
comprend une étape a2) qui est réalisée avant l'étape 132). Dans une réalisation, le préassemblage obtenu à l'issu de l'étape pi) est disposé sur un support de manière à ce que la première électrode soit appliquée sur le support, la première membrane renfort étant agencée au-dessus de la première électrode. Dans une étape ultérieure, on superpose le préassemblage obtenu à l'issu de l'étape 132) sur le préassemblage obtenu à
5 l'issu de l'étape pi) et l'ensemble est agencé sous une presse.
La membrane électrolyte polymère est, de préférence, dimensionnée de manière à ce que son bord externe soit inscrit entre les bords internes et externes des première et seconde membranes de renfort, ce qui permet de limiter la consommation de membrane électrolyte polymère qui est couteuse.
L'assemblage obtenu peut être compressé et chauffé au niveau des électrodes uniquement et de l'intégralité de celles-ci, de manière à lier fermement l'empilement de couches entre elles.
L'étape de compression et de chauffage des électrodes peut être réalisée au moyen d'une première semelle de compression de l'assemblage qui est dimensionnée de manière sensiblement identique aux électrodes. La première semelle de compression et de chauffage peut être montée sur un piston d'une première presse.
L'assemblage peut être compressé et chauffé au niveau d'une zone annulaire entourant les électrodes. Cette zone annulaire débute de préférence, intérieurement immédiatement à l'extérieur des bords externes des première et seconde électrodes. Elle peut s'étendre vers l'extérieur jusqu'aux bords externes des première et seconde membranes renfort. Cette étape de compression et de chauffage peut être réalisée au moyen d'une seconde semelle de compression et de chauffage qui a une forme annulaire.
La seconde semelle de compression et de chauffage peut être montée sur un piston d'une seconde presse.
De préférence, on effectuera la compression et le chauffage au niveau de la zone centrale puis au niveau de la zone annulaire pour dans un premier temps effectuer une solidarisation des membranes entre elles au niveau de la partie active de l'assemblage et ainsi éviter tout mouvement des
La membrane électrolyte polymère est, de préférence, dimensionnée de manière à ce que son bord externe soit inscrit entre les bords internes et externes des première et seconde membranes de renfort, ce qui permet de limiter la consommation de membrane électrolyte polymère qui est couteuse.
L'assemblage obtenu peut être compressé et chauffé au niveau des électrodes uniquement et de l'intégralité de celles-ci, de manière à lier fermement l'empilement de couches entre elles.
L'étape de compression et de chauffage des électrodes peut être réalisée au moyen d'une première semelle de compression de l'assemblage qui est dimensionnée de manière sensiblement identique aux électrodes. La première semelle de compression et de chauffage peut être montée sur un piston d'une première presse.
L'assemblage peut être compressé et chauffé au niveau d'une zone annulaire entourant les électrodes. Cette zone annulaire débute de préférence, intérieurement immédiatement à l'extérieur des bords externes des première et seconde électrodes. Elle peut s'étendre vers l'extérieur jusqu'aux bords externes des première et seconde membranes renfort. Cette étape de compression et de chauffage peut être réalisée au moyen d'une seconde semelle de compression et de chauffage qui a une forme annulaire.
La seconde semelle de compression et de chauffage peut être montée sur un piston d'une seconde presse.
De préférence, on effectuera la compression et le chauffage au niveau de la zone centrale puis au niveau de la zone annulaire pour dans un premier temps effectuer une solidarisation des membranes entre elles au niveau de la partie active de l'assemblage et ainsi éviter tout mouvement des
6 membranes renfort, des électrodes et de la membrane électrolyte polymère entre elles.
Optionnellement, l'étape de compression et de chauffage des électrodes peut être suivie d'une étape de solidarisation, par poinçons chauffants par exemple, en une pluralité de localisations situées à la périphérie des membranes renforts. Cette étape peut également être initiée en fin de cycle de compression et de chauffage et se terminer simultanément ou après celle-ci. Autrement dit, l'étape de solidarisation par poinçons chauffants précède l'étape de chauffage et compression de la zone annulaire. Cette étape de solidarisation évite que la membrane de renfort inférieure ne flambe et ne se replie sur elle-même conduisant à la formation d'une double épaisseur de membrane renfort induisant une mise au rebut de l'assemblage obtenu pour non-conformité.
La dissociation des opérations de compression et chauffage pour chacune de la zone centrale comprenant les première et seconde électrodes et la membrane électrolyte polymère et de la zone annulaire entourant les électrodes, permet d'adapter au mieux la pression et la température exercées aux constituants des couches concernées tout en assurant l'adhérence de chacune des couches (membranes ou électrodes ou renfort) en contact. Cette dissociation est particulièrement intéressante dans le cas où la zone annulaire ne comprend pas une couche entière de membrane électrolyte polymère, c'est-à-dire ne comprend pas en tout lieu une superposition de la première membrane renfort, la membrane électrolyte polymère et la seconde membrane renfort. De plus, les épaisseurs des membranes et des électrodes étant différentes, cette dissociation permet d'assurer une répartition homogène de la pression et de la température en évitant l'application d'une pression et d'une même température sur tout l'assemblage. Bien qu'il pourrait être envisageable de réaliser une semelle de compression présentant un décrochement au niveau des bords externes des membranes, cela s'avère très difficile à réaliser par usinage au regard des faibles épaisseurs des membranes et des électrodes puisque cela
Optionnellement, l'étape de compression et de chauffage des électrodes peut être suivie d'une étape de solidarisation, par poinçons chauffants par exemple, en une pluralité de localisations situées à la périphérie des membranes renforts. Cette étape peut également être initiée en fin de cycle de compression et de chauffage et se terminer simultanément ou après celle-ci. Autrement dit, l'étape de solidarisation par poinçons chauffants précède l'étape de chauffage et compression de la zone annulaire. Cette étape de solidarisation évite que la membrane de renfort inférieure ne flambe et ne se replie sur elle-même conduisant à la formation d'une double épaisseur de membrane renfort induisant une mise au rebut de l'assemblage obtenu pour non-conformité.
La dissociation des opérations de compression et chauffage pour chacune de la zone centrale comprenant les première et seconde électrodes et la membrane électrolyte polymère et de la zone annulaire entourant les électrodes, permet d'adapter au mieux la pression et la température exercées aux constituants des couches concernées tout en assurant l'adhérence de chacune des couches (membranes ou électrodes ou renfort) en contact. Cette dissociation est particulièrement intéressante dans le cas où la zone annulaire ne comprend pas une couche entière de membrane électrolyte polymère, c'est-à-dire ne comprend pas en tout lieu une superposition de la première membrane renfort, la membrane électrolyte polymère et la seconde membrane renfort. De plus, les épaisseurs des membranes et des électrodes étant différentes, cette dissociation permet d'assurer une répartition homogène de la pression et de la température en évitant l'application d'une pression et d'une même température sur tout l'assemblage. Bien qu'il pourrait être envisageable de réaliser une semelle de compression présentant un décrochement au niveau des bords externes des membranes, cela s'avère très difficile à réaliser par usinage au regard des faibles épaisseurs des membranes et des électrodes puisque cela
7 PCT/FR2018/051108 nécessiterait d'avoir des très faibles tolérances de fabrication, nécessairement très couteuses. Au surplus, on notera que l'utilisation d'une semelle de compression unique n'est pas non plus souhaitable puisqu'il est impossible de garantir une application uniforme de la pression sur les différentes couches puisque celles-ci présentent des compressibilités différentes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la membrane électrolyte polymère est dimensionnée de manière à ce que les première et seconde électrodes soient inscrites à l'intérieur de la membrane électrolyte polymère.
Le procédé peut encore comprendre les étapes suivantes :
- fournir une membrane support comportant un bord ou contour externe et un bord ou contour interne délimitant une ouverture de la membrane, cette ouverture étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère puisse s'inscrire dans ladite ouverture et à ce que la première membrane renfort et la seconde membrane renfort puissent recouvrir tout le bord interne de la membrane support, -agencer la membrane support de manière à ce que la membrane électrolyte polymère soit inscrite dans son ouverture et que son bord interne soit intercalé entre les bords internes et externes des première et seconde membranes renfort.
Le procédé décrit ci-dessus évite une utilisation importante de membrane électrolyte polymère grâce à l'utilisation d'une membrane de support présentant une ouverture dans laquelle peut être logée la membrane électrolyte polymère. Après application d'une pression sur la structure multicouches première électrode / première membrane renfort / membrane électrolyte polymère / seconde membrane renfort / seconde électrode, la membrane de support assure un maintien de cet assemblage qui peut être manipulé ultérieurement.
Lorsque :
Selon une autre caractéristique de l'invention, la membrane électrolyte polymère est dimensionnée de manière à ce que les première et seconde électrodes soient inscrites à l'intérieur de la membrane électrolyte polymère.
Le procédé peut encore comprendre les étapes suivantes :
- fournir une membrane support comportant un bord ou contour externe et un bord ou contour interne délimitant une ouverture de la membrane, cette ouverture étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère puisse s'inscrire dans ladite ouverture et à ce que la première membrane renfort et la seconde membrane renfort puissent recouvrir tout le bord interne de la membrane support, -agencer la membrane support de manière à ce que la membrane électrolyte polymère soit inscrite dans son ouverture et que son bord interne soit intercalé entre les bords internes et externes des première et seconde membranes renfort.
Le procédé décrit ci-dessus évite une utilisation importante de membrane électrolyte polymère grâce à l'utilisation d'une membrane de support présentant une ouverture dans laquelle peut être logée la membrane électrolyte polymère. Après application d'une pression sur la structure multicouches première électrode / première membrane renfort / membrane électrolyte polymère / seconde membrane renfort / seconde électrode, la membrane de support assure un maintien de cet assemblage qui peut être manipulé ultérieurement.
Lorsque :
8 - la membrane électrolyte polymère est solidarisée à l'une de la première membrane renfort et de la seconde membrane renfort et de manière à ce qu'elle obture l'ouverture de ladite membrane renfort concernée, - la première membrane renfort et la première électrode sont solidarisées l'une à l'autre préalablement à l'étape f), l'ouverture de la première membrane renfort étant obturée par la première électrode, et - la seconde membrane renfort et la seconde électrode sont solidarisées l'une à l'autre préalablement à l'étape f), l'ouverture de la seconde membrane renfort étant obturée par la seconde électrode, le procédé peut également comprendre les étapes suivantes :
- agencer une face libre de la première électrode sur un support, - agencer la membrane support de manière à ce que son bord interne recouvre tout le bord externe de la première membrane renfort, - agencer la seconde membrane renfort de manière à ce que son bord périphérique externe recouvre tout le bord interne de la membrane support, une face libre de la seconde électrode étant tournée vers l'extérieur et à l'opposé de la membrane électrolyte polymère.
On comprend que l'on peut réaliser l'assemblage en un nombre limité d'étapes puisque la première électrode et la première membrane renfort sont préassemblées l'une à l'autre, que la seconde électrode et la seconde membrane renfort sont également préassemblées l'une à l'autre et que la membrane électrolyte polymère est préassemblée à l'une des membranes renfort.
Selon le procédé, la membrane support peut être supportée par un cadre, par exemple métallique, ce qui facilite la manipulation par des bras
- agencer une face libre de la première électrode sur un support, - agencer la membrane support de manière à ce que son bord interne recouvre tout le bord externe de la première membrane renfort, - agencer la seconde membrane renfort de manière à ce que son bord périphérique externe recouvre tout le bord interne de la membrane support, une face libre de la seconde électrode étant tournée vers l'extérieur et à l'opposé de la membrane électrolyte polymère.
On comprend que l'on peut réaliser l'assemblage en un nombre limité d'étapes puisque la première électrode et la première membrane renfort sont préassemblées l'une à l'autre, que la seconde électrode et la seconde membrane renfort sont également préassemblées l'une à l'autre et que la membrane électrolyte polymère est préassemblée à l'une des membranes renfort.
Selon le procédé, la membrane support peut être supportée par un cadre, par exemple métallique, ce qui facilite la manipulation par des bras
9 de manipulation équipé de moyens de préhension, par exemple magnétiques.
Lorsque :
- la première membrane renfort et la première électrode sont solidarisées l'une à l'autre préalablement à l'étape f), l'ouverture de la première membrane renfort étant obturée par la première électrode, et - la seconde membrane renfort et la seconde électrode sont solidarisées l'une à l'autre préalablement à l'étape f), l'ouverture de la seconde membrane renfort étant obturée par la seconde électrode, le procédé peut également comprendre les étapes suivantes :
- agencer une face libre de la première électrode sur un support, - agencer la membrane électrolyte polymère de manière à ce qu'elle obture supérieurement l'ouverture (14a) de la première membrane renfort, - agencer la seconde membrane renfort de manière à ce que son bord périphérique externe recouvre tout le bord interne de la membrane support, une face libre de la seconde électrode étant tournée vers l'extérieur et à l'opposé de la membrane électrolyte polymère.
On comprend que l'on peut réaliser l'assemblage en un nombre limité d'étapes puisque la première électrode et la première membrane renfort sont préassemblées l'une à l'autre, que la seconde électrode et la seconde membrane renfort sont également préassemblées l'une à l'autre, la membrane électrolyte polymère étant agencée entre les deux préassemblages précités.
Dans cette configuration, la membrane électrolyte polymère s'étend entre deux bords opposés du cadre dont le pourtour entoure les bords externes des membranes de renfort. Le cadre peut être réalisé en matériau métallique.
Dans une réalisation pratique de l'invention, la membrane électrolyte polymère est réalisée en polymère conducteur protonique. A titre d'exemple, elle pourra être constituée de polysulfone, de polyéthercétone ou des polyphénylène sur lesquels sont greffés des groupements conducteurs 5 de protons tels que par exemple les groupements acides sulfoniques.
Plus particulièrement, on utilisera des polymères constitués d'une chaîne principale linéaire perfluorée et de chaîne latérale portant des groupes acides sulfoniques. Parmi les plus connues, on peut citer les membranes commercialisées sous la dénomination NAFION0 par la société Dupont et
Lorsque :
- la première membrane renfort et la première électrode sont solidarisées l'une à l'autre préalablement à l'étape f), l'ouverture de la première membrane renfort étant obturée par la première électrode, et - la seconde membrane renfort et la seconde électrode sont solidarisées l'une à l'autre préalablement à l'étape f), l'ouverture de la seconde membrane renfort étant obturée par la seconde électrode, le procédé peut également comprendre les étapes suivantes :
- agencer une face libre de la première électrode sur un support, - agencer la membrane électrolyte polymère de manière à ce qu'elle obture supérieurement l'ouverture (14a) de la première membrane renfort, - agencer la seconde membrane renfort de manière à ce que son bord périphérique externe recouvre tout le bord interne de la membrane support, une face libre de la seconde électrode étant tournée vers l'extérieur et à l'opposé de la membrane électrolyte polymère.
On comprend que l'on peut réaliser l'assemblage en un nombre limité d'étapes puisque la première électrode et la première membrane renfort sont préassemblées l'une à l'autre, que la seconde électrode et la seconde membrane renfort sont également préassemblées l'une à l'autre, la membrane électrolyte polymère étant agencée entre les deux préassemblages précités.
Dans cette configuration, la membrane électrolyte polymère s'étend entre deux bords opposés du cadre dont le pourtour entoure les bords externes des membranes de renfort. Le cadre peut être réalisé en matériau métallique.
Dans une réalisation pratique de l'invention, la membrane électrolyte polymère est réalisée en polymère conducteur protonique. A titre d'exemple, elle pourra être constituée de polysulfone, de polyéthercétone ou des polyphénylène sur lesquels sont greffés des groupements conducteurs 5 de protons tels que par exemple les groupements acides sulfoniques.
Plus particulièrement, on utilisera des polymères constitués d'une chaîne principale linéaire perfluorée et de chaîne latérale portant des groupes acides sulfoniques. Parmi les plus connues, on peut citer les membranes commercialisées sous la dénomination NAFION0 par la société Dupont et
10 Nemours ou sous la dénomination DOW , FLEMION0, Aciplex0, Aquivion0 ou Gore par les sociétés Dow chemicals, Asahi Glass, Solvay et Gore. Les première et seconde membranes renfort peuvent être réalisées de façon à
titre d'exemple en polyt1uorure de vinyl (PFA), polyéthylène téréphtalate (PET) ou polyéthylène naphthalate (PEN).
Selon une autre caractéristique du procédé, celui-ci comprend une étape de réalisation d'une découpe périphérique à contour fermé
entourant la membrane électrolyte polymère au travers d'une zone annulaire de l'assemblage comprenant exclusivement un empilement des première et seconde membranes renfort ou un empilement de la première membrane renfort, de la membrane électrolyte polymère et de la seconde membrane renfort.
Afin de permettre le passage des liquides de refroidissement et des gaz purs pour le fonctionnement d'une pile à combustible comprenant une pluralité d'assemblage obtenus avec le procédé selon l'invention, l'assemblage peut être soumis à une étape consistant à réaliser des orifices dans une zone périphérique entourant au moins les électrodes et de préférence la membrane électrolyte polymère et les première et seconde électrodes. Dans ce dernier cas, les orifices ne traversent pas la membrane électrolyte polymère, ce qui évite une circulation parasite de liquide de refroidissement entre la membrane et les électrodes puisque la membrane
titre d'exemple en polyt1uorure de vinyl (PFA), polyéthylène téréphtalate (PET) ou polyéthylène naphthalate (PEN).
Selon une autre caractéristique du procédé, celui-ci comprend une étape de réalisation d'une découpe périphérique à contour fermé
entourant la membrane électrolyte polymère au travers d'une zone annulaire de l'assemblage comprenant exclusivement un empilement des première et seconde membranes renfort ou un empilement de la première membrane renfort, de la membrane électrolyte polymère et de la seconde membrane renfort.
Afin de permettre le passage des liquides de refroidissement et des gaz purs pour le fonctionnement d'une pile à combustible comprenant une pluralité d'assemblage obtenus avec le procédé selon l'invention, l'assemblage peut être soumis à une étape consistant à réaliser des orifices dans une zone périphérique entourant au moins les électrodes et de préférence la membrane électrolyte polymère et les première et seconde électrodes. Dans ce dernier cas, les orifices ne traversent pas la membrane électrolyte polymère, ce qui évite une circulation parasite de liquide de refroidissement entre la membrane et les électrodes puisque la membrane
11 électrolyte polymère est confinée sur tout sa circonférence à l'intérieur des membranes renfort.
Les orifices peuvent être agencés entre ladite découpe et la membrane électrolyte polymère.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de montage d'une première plaque bipolaire sur une face libre de l'une de la première électrode et de la seconde électrode. Le procédé peut comprendre une étape de montage d'une seconde plaque bipolaire sur une face libre de l'autre de la première électrode et de la seconde électrode. Dans cette dernière configuration, les faces libres des première et seconde électrodes sont recouvertes d'une plaque bipolaire.
La réalisation préalable de l'assemblage avec les électrodes à
l'extérieur dudit assemblage, c'est-à-dire avec les membranes renfort intercalées entre la membrane électrolyte polymère et les électrodes, permet de réaliser un montage d'au moins une plaque bipolaire ou des deux plaques bipolaires directement en contact avec les faces libres des première et seconde électrodes, ce qui garantit un contact, sans espace, entre chaque plaque bipolaire et une électrode. Ainsi, il est possible de garantir un meilleur échange des gaz au travers des électrodes, ce qui participe à l'amélioration du rendement énergétique de la pile à combustible.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une illustration schématique d'un assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode obtenu avec le procédé
selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un rouleau à structure multicouches comprenant une membrane électrolyte polymère pour pile à combustible ;
Les orifices peuvent être agencés entre ladite découpe et la membrane électrolyte polymère.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de montage d'une première plaque bipolaire sur une face libre de l'une de la première électrode et de la seconde électrode. Le procédé peut comprendre une étape de montage d'une seconde plaque bipolaire sur une face libre de l'autre de la première électrode et de la seconde électrode. Dans cette dernière configuration, les faces libres des première et seconde électrodes sont recouvertes d'une plaque bipolaire.
La réalisation préalable de l'assemblage avec les électrodes à
l'extérieur dudit assemblage, c'est-à-dire avec les membranes renfort intercalées entre la membrane électrolyte polymère et les électrodes, permet de réaliser un montage d'au moins une plaque bipolaire ou des deux plaques bipolaires directement en contact avec les faces libres des première et seconde électrodes, ce qui garantit un contact, sans espace, entre chaque plaque bipolaire et une électrode. Ainsi, il est possible de garantir un meilleur échange des gaz au travers des électrodes, ce qui participe à l'amélioration du rendement énergétique de la pile à combustible.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une illustration schématique d'un assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode obtenu avec le procédé
selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un rouleau à structure multicouches comprenant une membrane électrolyte polymère pour pile à combustible ;
12 - la figure 3 représente l'assemblage des différentes membranes pour former un assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode selon la figure 1 ;
- la figure 4 est une illustration de l'empilement des couches ou épaisseurs visibles en figure 3;
- la figure 5 est une illustration schématique d'un autre assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode obtenu avec le procédé selon l'invention ;
- la figure 6 représente l'assemblage des différentes membranes pour former un assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode selon la figure 5 - la figure 7 est une illustration schématique de l'assemblage de la figure 5 et de plaques bipolaires recouvrant ledit assemblage.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un assemblage 10 membrane électrolyte polymère/électrodes dit AME
comprenant les éléments successifs du bas vers le haut :
- une première électrode 12 ou électrode inférieure apte à former une anode dans une pile à combustible, - une première membrane 14 ou membrane inférieure de renfort, - une membrane électrolyte 16 polymère assurant une conduction protonique, - une seconde membrane 18 ou membrane supérieure de renfort, - une seconde électrode 20 ou électrode supérieure apte à former une cathode dans une pile à combustible.
On comprend que sur la figure 1, les différentes couches précitées sont en contact les unes avec les autres et que les espacements entre lesdites couches n'existent pas dans un assemblage réel.
La figure 2 représente un rouleau 21 comprenant une bande à
structure mutlicouches comportant une bande en matériau électrolyte polymère 16 intercalée entre un premier film 22 de protection et un second film 24 de protection.
- la figure 4 est une illustration de l'empilement des couches ou épaisseurs visibles en figure 3;
- la figure 5 est une illustration schématique d'un autre assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode obtenu avec le procédé selon l'invention ;
- la figure 6 représente l'assemblage des différentes membranes pour former un assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode selon la figure 5 - la figure 7 est une illustration schématique de l'assemblage de la figure 5 et de plaques bipolaires recouvrant ledit assemblage.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un assemblage 10 membrane électrolyte polymère/électrodes dit AME
comprenant les éléments successifs du bas vers le haut :
- une première électrode 12 ou électrode inférieure apte à former une anode dans une pile à combustible, - une première membrane 14 ou membrane inférieure de renfort, - une membrane électrolyte 16 polymère assurant une conduction protonique, - une seconde membrane 18 ou membrane supérieure de renfort, - une seconde électrode 20 ou électrode supérieure apte à former une cathode dans une pile à combustible.
On comprend que sur la figure 1, les différentes couches précitées sont en contact les unes avec les autres et que les espacements entre lesdites couches n'existent pas dans un assemblage réel.
La figure 2 représente un rouleau 21 comprenant une bande à
structure mutlicouches comportant une bande en matériau électrolyte polymère 16 intercalée entre un premier film 22 de protection et un second film 24 de protection.
13 La première électrode 12 et la seconde électrode 20 se présentent sous la forme d'une membrane ayant par exemple une forme rectangulaire (figure 4). Chacune de la première électrode 12 et de la seconde électrode 20 comprend deux couches, à savoir une première couche formée d'un tissu de carbone sur laquelle est déposée une seconde couche catalytique comprenant un liant incorporant un catalyseur tel que du platine. La première couche de diffusion peut avoir une épaisseur de l'ordre de 200 pm environ et la seconde couche peut avoir une épaisseur d'environ de quelques dizaines de microns. Le liant peut avoir un constitution chimique similaire ou identique à celle de la membrane électrolyte polymère 16.
La première électrode 12 et la seconde électrode 20 sont dépourvues d'ouverture et comprennent un bord externe 12a, 20a délimitant la périphérie externe ou contour externe de l'électrode 12, 20. La première électrode 12 et la seconde électrode 20 peuvent avoir une forme et des dimensions identiques conduisant à ce que la première électrode 12 et la seconde électrode 20 soient totalement interchangeable l'une avec l'autre.
Dans l'assemblage représenté en figure 1 et également en figure 3, chaque électrode 12, 20 comprend une face libre 12b, 20b, et une face 12c, 20c, en contact avec la membrane 16 électrolyte polymère. La face libre 12b, 20b, est une face de la première couche ou couche de diffusion et la face 12c, 20c, en contact avec la membrane électrolyte polymère est une face de la seconde couche de l'électrode. Ainsi, les faces libres 12b, 20b, sont orientées dans un sens opposé à la membrane 16 électrolyte polymère.
La première membrane de renfort 14 et la seconde membrane de renfort 18 comprennent chacune une ouverture centrale 14a, 18a, délimitée par un bord interne 14b, 18b. Elles comprennent également un bord périphérique externe 14c, 18c, délimitant leur périphérie ou contour externe.
La première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18 peuvent avoir une forme et des dimensions identiques conduisant à ce que la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18 soient totalement interchangeables l'une avec l'autre.
La première électrode 12 et la seconde électrode 20 sont dépourvues d'ouverture et comprennent un bord externe 12a, 20a délimitant la périphérie externe ou contour externe de l'électrode 12, 20. La première électrode 12 et la seconde électrode 20 peuvent avoir une forme et des dimensions identiques conduisant à ce que la première électrode 12 et la seconde électrode 20 soient totalement interchangeable l'une avec l'autre.
Dans l'assemblage représenté en figure 1 et également en figure 3, chaque électrode 12, 20 comprend une face libre 12b, 20b, et une face 12c, 20c, en contact avec la membrane 16 électrolyte polymère. La face libre 12b, 20b, est une face de la première couche ou couche de diffusion et la face 12c, 20c, en contact avec la membrane électrolyte polymère est une face de la seconde couche de l'électrode. Ainsi, les faces libres 12b, 20b, sont orientées dans un sens opposé à la membrane 16 électrolyte polymère.
La première membrane de renfort 14 et la seconde membrane de renfort 18 comprennent chacune une ouverture centrale 14a, 18a, délimitée par un bord interne 14b, 18b. Elles comprennent également un bord périphérique externe 14c, 18c, délimitant leur périphérie ou contour externe.
La première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18 peuvent avoir une forme et des dimensions identiques conduisant à ce que la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18 soient totalement interchangeables l'une avec l'autre.
14 L'ouverture 14a de la première membrane renfort 14 et l'ouverture 18a de la seconde membrane renfort 18 ainsi que les électrodes 12, 20 sont dimensionnées de manière à ce que la première électrode 12 puisse recouvrir intégralement l'ouverture 14a de la première membrane renfort 14 de manière à l'obturer et que la seconde électrode 20 puisse recouvrir intégralement l'ouverture 18a de la seconde membrane renfort 18 de manière à l'obturer.
La membrane électrolyte polymère 16 ou membrane d'échange de protons présente une forme sensiblement rectangulaire et est dépourvue d'ouverture. Elle comprend un bord externe 16a délimitant la périphérie externe ou contour externe de la membrane 16. Comme représenté aux figures 1 et 3, la membrane électrolyte polymère 16 est dimensionnée de manière à ce que les première 12 et seconde 20 électrodes soient inscrites à l'intérieur de la membrane électrolyte polymère 16. En pratique, la membrane électrolyte polymère 16 présente une surface plus importante que la surface des première 12 et seconde 20 électrodes.
Comme cela est visible sur la figure 3, pour réaliser l'assemblage pour pile à combustible, une membrane support 26 est intercalée entre la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18. Cette membrane support 26 qui peut également être qualifiée de membrane de transport comme cela sera aisément compris ultérieurement, comprend un bord externe 26a formant le contour externe de la membrane support et un bord interne 26b délimitant une ouverture centrale 26c réalisée dans la membrane renfort 26. Le bord externe 26a de la membrane renfort 26 est serré entre deux parties 28a, 28b métalliques formant un cadre. Ainsi, la membrane support 26 peut être aisément manipulée par l'intermédiaire des deux cadres rigides fixés l'un à l'autre par tout moyen approprié, par exemple par vissage.
Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, l'ouverture 26c de la membrane de support 26 est dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère 16 puisse s'inscrire dans ladite ouverture 26c et à ce que le bord externe 14c de la première membrane renfort 14 et le bord externe 18c de la seconde membrane renfort 18 puissent recouvrir tout le bord interne 26b de la membrane support 26. De cette manière, un espace annulaire est ménagé à l'assemblage entre le bord externe 16a de 5 la membrane électrolyte polymère 16 et le bord interne 26b de la membrane de support 26.
Pour réaliser l'empilement précité des membranes, il est possible de réaliser l'assemblage en effectuant les étapes suivantes, par exemple successivement mais non nécessairement :
10 - agencer la première électrode 12 de manière à ce que sa face libre 12b soit en contact avec un support 30, - agencer la première membrane 14 renfort au-dessus de la première électrode 12 de manière à ce que son ouverture 14a soit obturée inférieurement par la première électrode 12,
La membrane électrolyte polymère 16 ou membrane d'échange de protons présente une forme sensiblement rectangulaire et est dépourvue d'ouverture. Elle comprend un bord externe 16a délimitant la périphérie externe ou contour externe de la membrane 16. Comme représenté aux figures 1 et 3, la membrane électrolyte polymère 16 est dimensionnée de manière à ce que les première 12 et seconde 20 électrodes soient inscrites à l'intérieur de la membrane électrolyte polymère 16. En pratique, la membrane électrolyte polymère 16 présente une surface plus importante que la surface des première 12 et seconde 20 électrodes.
Comme cela est visible sur la figure 3, pour réaliser l'assemblage pour pile à combustible, une membrane support 26 est intercalée entre la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18. Cette membrane support 26 qui peut également être qualifiée de membrane de transport comme cela sera aisément compris ultérieurement, comprend un bord externe 26a formant le contour externe de la membrane support et un bord interne 26b délimitant une ouverture centrale 26c réalisée dans la membrane renfort 26. Le bord externe 26a de la membrane renfort 26 est serré entre deux parties 28a, 28b métalliques formant un cadre. Ainsi, la membrane support 26 peut être aisément manipulée par l'intermédiaire des deux cadres rigides fixés l'un à l'autre par tout moyen approprié, par exemple par vissage.
Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, l'ouverture 26c de la membrane de support 26 est dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère 16 puisse s'inscrire dans ladite ouverture 26c et à ce que le bord externe 14c de la première membrane renfort 14 et le bord externe 18c de la seconde membrane renfort 18 puissent recouvrir tout le bord interne 26b de la membrane support 26. De cette manière, un espace annulaire est ménagé à l'assemblage entre le bord externe 16a de 5 la membrane électrolyte polymère 16 et le bord interne 26b de la membrane de support 26.
Pour réaliser l'empilement précité des membranes, il est possible de réaliser l'assemblage en effectuant les étapes suivantes, par exemple successivement mais non nécessairement :
10 - agencer la première électrode 12 de manière à ce que sa face libre 12b soit en contact avec un support 30, - agencer la première membrane 14 renfort au-dessus de la première électrode 12 de manière à ce que son ouverture 14a soit obturée inférieurement par la première électrode 12,
15 -agencer le cadre 28a, 28b de manière à ce que le bord interne 26b de la membrane de support 26 recouvre le bord externe 14c de la première membrane renfort 14, - agencer la membrane électrolyte polymère 16 dans l'ouverture 26c de la membrane renfort 26 et de manière à ce qu'elle obture supérieurement l'ouverture 14a de la première membrane renfort 14, le bord 16a de la membrane électrolyte polymère venant en vis-à-vis du bord interne 14b de la première membrane renfort 14, - agencer la seconde membrane renfort 18 de manière à ce que son bord externe 18c recouvre le bord interne 26b de la membrane renfort 26, le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18 étant appliquée sur tout le bord externe 16a de la membrane électrolyte polymère 16, - agencer la seconde électrode 20 au-dessus de la seconde membrane renfort 18 de manière à ce que son bord externe 20a
16 vienne s'appliquer sur tout le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18.
On comprend que certaines de ces étapes peuvent être réalisées avant ou après certaines autres ou peuvent être réalisées dans l'ordre indiqué ci-dessus.
Il est encore possible d'assembler les différentes couches d'une autre manière en effectuant des préassemblages de plusieurs membranes 14, 16, 18 et électrodes 12, 20 entre elles.
Ainsi, un premier ensemble peut être constitué par le préassemblage et solidarisation de la première électrode 12 avec la première membrane renfort 14, la face libre 12b de la première électrode 12 étant agencée à
l'opposé de la première membrane renfort 14. Un second ensemble peut être aussi constitué par le préassemblage et la solidarisation de la membrane électrolyte polymère 16 avec la seconde membrane renfort 18 et la seconde électrode 20.
Le second ensemble peut être obtenu de la manière suivante. En premier lieu, la seconde membrane renfort 18 est disposée sur un support d'un poste d'assemblage qui peut supporter le rouleau 22 de membrane électrolyte polymère 16. La membrane électrolyte polymère 16 est désolidarisée des premier 22 et second 24 films protecteurs et tirée jusqu'à
recouvrir l'ouverture de la seconde membrane renfort 18. On procède ensuite à la suppression des éventuels plis de la membrane électrolyte polymère 16.
Enfin, on réalise dans une étape subséquente la solidarisation du bord externe 16a de la membrane électrolyte polymère 16 avec le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18.
Cette étape de solidarisation peut être réalisée par soudure laser d'un premier contour fermé de la membrane électrolyte polymère 16 sur le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18 puis par réalisation par soudure laser d'un second contour fermé de la membrane électrolyte polymère 16 sur le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18, le
On comprend que certaines de ces étapes peuvent être réalisées avant ou après certaines autres ou peuvent être réalisées dans l'ordre indiqué ci-dessus.
Il est encore possible d'assembler les différentes couches d'une autre manière en effectuant des préassemblages de plusieurs membranes 14, 16, 18 et électrodes 12, 20 entre elles.
Ainsi, un premier ensemble peut être constitué par le préassemblage et solidarisation de la première électrode 12 avec la première membrane renfort 14, la face libre 12b de la première électrode 12 étant agencée à
l'opposé de la première membrane renfort 14. Un second ensemble peut être aussi constitué par le préassemblage et la solidarisation de la membrane électrolyte polymère 16 avec la seconde membrane renfort 18 et la seconde électrode 20.
Le second ensemble peut être obtenu de la manière suivante. En premier lieu, la seconde membrane renfort 18 est disposée sur un support d'un poste d'assemblage qui peut supporter le rouleau 22 de membrane électrolyte polymère 16. La membrane électrolyte polymère 16 est désolidarisée des premier 22 et second 24 films protecteurs et tirée jusqu'à
recouvrir l'ouverture de la seconde membrane renfort 18. On procède ensuite à la suppression des éventuels plis de la membrane électrolyte polymère 16.
Enfin, on réalise dans une étape subséquente la solidarisation du bord externe 16a de la membrane électrolyte polymère 16 avec le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18.
Cette étape de solidarisation peut être réalisée par soudure laser d'un premier contour fermé de la membrane électrolyte polymère 16 sur le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18 puis par réalisation par soudure laser d'un second contour fermé de la membrane électrolyte polymère 16 sur le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18, le
17 second contour entourant le premier contour. La puissance du laser lors de la réalisation du premier contour de soudure est telle qu'elle permet de solidariser la membrane électrolytique polymère 16 à la seconde membrane renfort 18 sans la découper. La réalisation du second contour est suffisante pour permettre une soudure de la membrane électrolytique polymère 16 sur la seconde membrane renfort 18 tout en autorisant une découpe de la membrane électrolytique 16 seule, c'est-à-dire sans découper la seconde membrane renfort. Il est à noter que l'on pourrait également effectuer un seul contour fermé pour réaliser simultanément la soudure de la membrane électrolyte avec la membrane renfort et la découpe de la membrane électrolyte polymère.
Une fois le sous-ensemble comprenant la membrane électrolyte polymère 16 et la seconde membrane renfort 18 formé, on procède à
l'assemblage de la seconde électrode 20 sur l'ouverture de la seconde membrane renfort 18 de manière à ce que la seconde électrode 20 obture l'ouverture 18a de la seconde membrane renfort 18, la face libre 20b de la seconde électrode 20 étant orientée à l'opposé de la membrane électrolyte polymère 16.
Après obtention du premier ensemble et du second ensemble tel que décrit ci-dessus, on procède ensuite au dépôt du premier ensemble sur le support 30, la face libre 12b de la première électrode 12 étant en contact avec le support 20. Le cadre 28a, 28b supportant la membrane support 26 est agencé au-dessus de la première membrane renfort 14 de sorte que l'ouverture 26c de la membrane support 26 est obturée inférieurement par le premier ensemble, le bord interne 26b de la membrane support 26 étant appliqué sur tout le bord externe 14c de la première membrane renfort 14.
On applique ensuite le second ensemble au-dessus du cadre 28a, 28b de manière à ce que la membrane électrolyte polymère 16 vienne se loger dans l'ouverture 26c de la membrane support 26, le bord externe 18c de la seconde membrane renfort 18 venant s'appliquer sur tout le bord interne 26b de la membrane support 26.
Une fois le sous-ensemble comprenant la membrane électrolyte polymère 16 et la seconde membrane renfort 18 formé, on procède à
l'assemblage de la seconde électrode 20 sur l'ouverture de la seconde membrane renfort 18 de manière à ce que la seconde électrode 20 obture l'ouverture 18a de la seconde membrane renfort 18, la face libre 20b de la seconde électrode 20 étant orientée à l'opposé de la membrane électrolyte polymère 16.
Après obtention du premier ensemble et du second ensemble tel que décrit ci-dessus, on procède ensuite au dépôt du premier ensemble sur le support 30, la face libre 12b de la première électrode 12 étant en contact avec le support 20. Le cadre 28a, 28b supportant la membrane support 26 est agencé au-dessus de la première membrane renfort 14 de sorte que l'ouverture 26c de la membrane support 26 est obturée inférieurement par le premier ensemble, le bord interne 26b de la membrane support 26 étant appliqué sur tout le bord externe 14c de la première membrane renfort 14.
On applique ensuite le second ensemble au-dessus du cadre 28a, 28b de manière à ce que la membrane électrolyte polymère 16 vienne se loger dans l'ouverture 26c de la membrane support 26, le bord externe 18c de la seconde membrane renfort 18 venant s'appliquer sur tout le bord interne 26b de la membrane support 26.
18 Le support 30 précité peut être le support statique d'une presse.
Après obtention de l'assemblage tel que représenté en figure 3, on réalise une ou plusieurs opérations de pressage et de chauffage visant à lier par fusion locale les faces en contact des membranes 14, 16, 18 et des électrodes 12, 20.
Pour cela, une première opération de pressage et de chauffage est réalisée au niveau des électrodes 12, 20 uniquement et de l'intégralité de celles-ci. Cette première zone de pressage et de chauffage est représentée en figure 4 par des hachures en pointillés et également représentée en figure 1 par la référence Z1. Cette première opération est suivie d'une seconde opération de pressage et de chauffage au niveau d'une zone annulaire entourant les électrodes 12, 20, cette zone annulaire étant comprise entre le bord interne 26b de la membrane support 26 et les bords externes 12a, 20a des première 12 et seconde 20 électrodes. De préférence, la zone annulaire débute intérieurement immédiatement à l'extérieur des bords externes 12a, 20a des première 12 et seconde 20 électrodes. Cette seconde zone de pressage et de chauffage est représentée en figure 4 par des hachures en traits pleins et également représenté sur la figure 1 par la référence Z2. La zone annulaire s'étend vers l'extérieur jusqu'aux bords externes 14c, 18c des première 14 et seconde 18 membranes renfort. Les deux opérations de pressage et de chauffage précitées ainsi que l'utilisation d'une membrane électrolyte polymère 16 inscrite dans l'ouverture 26c de la membrane support 26 permet de confiner la membrane électrolyte polymère 16 entre les membranes renforts 14, 18 et les électrodes 12, 20.
Les opérations de pressage et de chauffage précitées peuvent être réalisées au moyen de deux presses séparées ou alors au moyen d'une seule presse. L'utilisation de deux presses permet toutefois une meilleure maitrise de la température et de la pression exercées sur chacune des zones considérées.
On comprend également que le cadre associé à une membrane de support permet le transport de l'assemblage AME d'une première presse
Après obtention de l'assemblage tel que représenté en figure 3, on réalise une ou plusieurs opérations de pressage et de chauffage visant à lier par fusion locale les faces en contact des membranes 14, 16, 18 et des électrodes 12, 20.
Pour cela, une première opération de pressage et de chauffage est réalisée au niveau des électrodes 12, 20 uniquement et de l'intégralité de celles-ci. Cette première zone de pressage et de chauffage est représentée en figure 4 par des hachures en pointillés et également représentée en figure 1 par la référence Z1. Cette première opération est suivie d'une seconde opération de pressage et de chauffage au niveau d'une zone annulaire entourant les électrodes 12, 20, cette zone annulaire étant comprise entre le bord interne 26b de la membrane support 26 et les bords externes 12a, 20a des première 12 et seconde 20 électrodes. De préférence, la zone annulaire débute intérieurement immédiatement à l'extérieur des bords externes 12a, 20a des première 12 et seconde 20 électrodes. Cette seconde zone de pressage et de chauffage est représentée en figure 4 par des hachures en traits pleins et également représenté sur la figure 1 par la référence Z2. La zone annulaire s'étend vers l'extérieur jusqu'aux bords externes 14c, 18c des première 14 et seconde 18 membranes renfort. Les deux opérations de pressage et de chauffage précitées ainsi que l'utilisation d'une membrane électrolyte polymère 16 inscrite dans l'ouverture 26c de la membrane support 26 permet de confiner la membrane électrolyte polymère 16 entre les membranes renforts 14, 18 et les électrodes 12, 20.
Les opérations de pressage et de chauffage précitées peuvent être réalisées au moyen de deux presses séparées ou alors au moyen d'une seule presse. L'utilisation de deux presses permet toutefois une meilleure maitrise de la température et de la pression exercées sur chacune des zones considérées.
On comprend également que le cadre associé à une membrane de support permet le transport de l'assemblage AME d'une première presse
19 vers une seconde presse. Il permet également le transport de l'assemblage vers un poste de découpe par exemple laser.
La découpe consiste à réaliser un découpage 32 périphérique à
contour fermé entourant la membrane électrolyte polymère 16 au travers d'une zone annulaire de l'assemblage comprenant exclusivement un empilement des première 14 et seconde 18 membranes renfort (figure 1).
On peut également réaliser des orifices 34 entre ladite découpe 32 et le bord externe 16a de la membrane électrolyte polymère, ces orifices 34 étant destinés au passage de liquide de refroidissement et de gaz purs (H2 et 02).
Bien que non spécifiquement décrit en référence aux figures, l'invention concerne également un procédé dans lequel on procède à la fabrication de l'assemblage de la figure 3 avec la membrane électrolyte polymère 16 préassemblée à la première membrane renfort 14 et non plus à
la seconde membrane renfort 18.
Egalement, dans une réalisation non représentée aux figures, la membrane électrolyte polymère 16 pourrait s'étendre jusqu'au bord interne 26b de la membrane support 26. Dans ce cas, la découpe périphérique 32 ainsi que les orifices 34 sont alors réalisés dans une zone annulaire entourant les électrodes et au travers d'une épaisseur comprenant la première membrane renfort 14, la membrane électrolyte polymère 16 et la seconde membrane renfort 18.
La figure 5 représente un second assemblage 11 pouvant être réalisé
avec le procédé selon l'invention. L'empilement des différentes membranes est identique à ce qui a été décrit en référence à la figure 1. Toutefois, l'assemblage représenté sur cette figure ne réalise pas de fonction anti-wicking c'est-à-dire dans laquelle la membrane électrolyte polymère n'est pas confinée entre les première 14 et seconde 18 membrane renforts comme expliqué en référence à la figure 1 mais s'étend partout entre la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18. En pratique, seule la membrane électrolyte polymère 16 diffère par rapport à l'assemblage décrit en référence à la figure 1. Pour réaliser l'assemblage représenté en figure 5, on procède à l'obtention du premier ensemble et du second ensemble tel que décrit précédemment en référence à la figure 3. On procède ensuite au dépôt du premier ensemble sur le support 30, la face libre 12b de la première électrode 12 étant en contact avec le support 20 5 (figure 6). Un cadre métallique 36 formé de deux parties 36a, 36b, de préférence rectangulaires, serre le bord externe 16a d'une membrane électrolyte polymère 16. Le cadre 36a, 36b supportant la membrane électrolyte polymère 26 est agencée au-dessus de la première membrane renfort 14 de sorte que la membrane électrolyte polymère 16 obture 10 supérieurement l'ouverture 14a de la première membrane renfort 14.
On applique ensuite le second ensemble au-dessus du cadre 36a, 36b de manière à ce que la seconde membrane renfort 18 vienne s'appliquer sur la membrane électrolyte polymère 16. Les étapes de pressage et de chauffage sont similaires à ce qui a été décrit précédemment en référence aux figures 15 3 et 4. Dans cette configuration, la zone annulaire Z2 comprend en tout lieu de celle-ci un empilement de la première membrane renfort 12, de la membrane électrolyte polymère 16 et de la seconde membrane renfort 18.
Après pressage des zones Z1 et Z2, on effectue une découpe de manière similaire à ce qui a été décrit précédemment.
La découpe consiste à réaliser un découpage 32 périphérique à
contour fermé entourant la membrane électrolyte polymère 16 au travers d'une zone annulaire de l'assemblage comprenant exclusivement un empilement des première 14 et seconde 18 membranes renfort (figure 1).
On peut également réaliser des orifices 34 entre ladite découpe 32 et le bord externe 16a de la membrane électrolyte polymère, ces orifices 34 étant destinés au passage de liquide de refroidissement et de gaz purs (H2 et 02).
Bien que non spécifiquement décrit en référence aux figures, l'invention concerne également un procédé dans lequel on procède à la fabrication de l'assemblage de la figure 3 avec la membrane électrolyte polymère 16 préassemblée à la première membrane renfort 14 et non plus à
la seconde membrane renfort 18.
Egalement, dans une réalisation non représentée aux figures, la membrane électrolyte polymère 16 pourrait s'étendre jusqu'au bord interne 26b de la membrane support 26. Dans ce cas, la découpe périphérique 32 ainsi que les orifices 34 sont alors réalisés dans une zone annulaire entourant les électrodes et au travers d'une épaisseur comprenant la première membrane renfort 14, la membrane électrolyte polymère 16 et la seconde membrane renfort 18.
La figure 5 représente un second assemblage 11 pouvant être réalisé
avec le procédé selon l'invention. L'empilement des différentes membranes est identique à ce qui a été décrit en référence à la figure 1. Toutefois, l'assemblage représenté sur cette figure ne réalise pas de fonction anti-wicking c'est-à-dire dans laquelle la membrane électrolyte polymère n'est pas confinée entre les première 14 et seconde 18 membrane renforts comme expliqué en référence à la figure 1 mais s'étend partout entre la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18. En pratique, seule la membrane électrolyte polymère 16 diffère par rapport à l'assemblage décrit en référence à la figure 1. Pour réaliser l'assemblage représenté en figure 5, on procède à l'obtention du premier ensemble et du second ensemble tel que décrit précédemment en référence à la figure 3. On procède ensuite au dépôt du premier ensemble sur le support 30, la face libre 12b de la première électrode 12 étant en contact avec le support 20 5 (figure 6). Un cadre métallique 36 formé de deux parties 36a, 36b, de préférence rectangulaires, serre le bord externe 16a d'une membrane électrolyte polymère 16. Le cadre 36a, 36b supportant la membrane électrolyte polymère 26 est agencée au-dessus de la première membrane renfort 14 de sorte que la membrane électrolyte polymère 16 obture 10 supérieurement l'ouverture 14a de la première membrane renfort 14.
On applique ensuite le second ensemble au-dessus du cadre 36a, 36b de manière à ce que la seconde membrane renfort 18 vienne s'appliquer sur la membrane électrolyte polymère 16. Les étapes de pressage et de chauffage sont similaires à ce qui a été décrit précédemment en référence aux figures 15 3 et 4. Dans cette configuration, la zone annulaire Z2 comprend en tout lieu de celle-ci un empilement de la première membrane renfort 12, de la membrane électrolyte polymère 16 et de la seconde membrane renfort 18.
Après pressage des zones Z1 et Z2, on effectue une découpe de manière similaire à ce qui a été décrit précédemment.
20 Optionnellement, l'étape de compression et de chauffage des électrodes peut être suivie d'une étape de solidarisation, par des poinçons chauffants par exemple, en une pluralité de localisations 38 situées à la périphérie des membranes renfort 14, 18. Cette étape peut également être initiée en fin de cycle de compression et de chauffage et se terminer simultanément ou après celle-ci. Autrement dit, l'étape de solidarisation par poinçons chauffants précède l'étape de chauffage et compression de la zone annulaire. Cette étape de solidarisation évite que la membrane de renfort inférieure 14 ne flambe et ne se replie sur elle-même conduisant à la formation d'une double épaisseur de membrane renfort 14 induisant une mise au rebut pour défaut de conformité de l'assemblage 10 ou de l'assemblage 11 obtenu avec l'installation 1 décrite précédemment.
21 La figure 7 représente l'assemblage 11 de la figure 5 qui est agencé entre deux plaques bipolaires qui peuvent être aussi agencées de part et d'autre de l'assemblage 10 de la figure 1 de sorte que la description réalisée en relation avec la figure 6 s'applique également à l'assemblage de la figure 10. Ainsi, comme cela est visible, une première plaque bipolaire P1 est montée sur la face libre 12b de la première électrode 12 et une seconde plaque bipolaire P2 est montée sur la face libre 20b de la seconde électrode 20. La première plaque bipolaire P1 et la seconde plaque bipolaire P2 comprennent chacune des rainures qui sont obturée par les faces libres 12b, 20b des première et seconde électrodes 12, 20 de manière à définir des canaux C de circulation de gaz selon le principe de fonctionnement d'une pile à combustible.
L'obtention d'un assemblage 10 en référence à la figure 1 ou d'un assemblage en référence à la figure 5, avec les électrodes agencées à
l'extérieur, permet de garantir un contact optimal des faces libres 12b, 20b des première et seconde électrodes 12, 20 avec les première et secondes plaques Pi, P2, ce qui permet de garantir l'absence d'espace entre ces deux parties de la pile à combustible. On réalise une meilleure étanchéité aux gaz entre chacune des première et seconde plaques bipolaires Pi, P2 et les première et seconde électrodes 12, 20. Les orifices 34 de passage de liquide de refroidissement et de gaz purs (H2 et 02) traversent également les première et seconde plaques bipolaires Pi, P2.
L'obtention d'un assemblage 10 en référence à la figure 1 ou d'un assemblage en référence à la figure 5, avec les électrodes agencées à
l'extérieur, permet de garantir un contact optimal des faces libres 12b, 20b des première et seconde électrodes 12, 20 avec les première et secondes plaques Pi, P2, ce qui permet de garantir l'absence d'espace entre ces deux parties de la pile à combustible. On réalise une meilleure étanchéité aux gaz entre chacune des première et seconde plaques bipolaires Pi, P2 et les première et seconde électrodes 12, 20. Les orifices 34 de passage de liquide de refroidissement et de gaz purs (H2 et 02) traversent également les première et seconde plaques bipolaires Pi, P2.
Claims (20)
1. Procédé de fabrication d'un assemblage membrane électrolyte polymère/électrodes pour pile à combustible comprenant les étapes suivantes :
a) fournir une première membrane de renfort (14) comprenant un bord externe (14c) et un bord interne (14b) délimitant une ouverture (14a), b) fournir une première électrode (12) apte à obturer l'ouverture (14a) de la première membrane de renfort (14), c) fournir une seconde membrane de renfort (18) comprenant un bord externe (18c) et un bord interne (18b) délimitant une ouverture (18a), d) fournir une seconde électrode (20) apte à obturer l'ouverture (18a) de la seconde membrane de renfort (18), e) fournir une membrane électrolyte polymère (16) apte à obturer l'une et l'autre de l'ouverture (14a, 18a) de la première (14) et de la seconde (18) membranes renfort, f) agencer les première (14) et seconde (18) membranes renfort, les première (12) et seconde (20) électrodes et la membrane électrolyte polymère (16) de manière à obtenir un empilement successif de la première électrode (12), de la première membrane renfort (14), de la membrane électrolyte polymère (16), de la seconde membrane renfort (18) et de la seconde électrode (20), où l'ouverture (14a) de la première membrane renfort (14) est obturée inférieurement par la première électrode (12) et supérieurement par la membrane électrolyte polymère (16), et où l'ouverture (18a) de la seconde membrane renfort (18) est obturée inférieurement par la membrane électrolyte polymère (16) et supérieurement par la seconde électrode (20).
a) fournir une première membrane de renfort (14) comprenant un bord externe (14c) et un bord interne (14b) délimitant une ouverture (14a), b) fournir une première électrode (12) apte à obturer l'ouverture (14a) de la première membrane de renfort (14), c) fournir une seconde membrane de renfort (18) comprenant un bord externe (18c) et un bord interne (18b) délimitant une ouverture (18a), d) fournir une seconde électrode (20) apte à obturer l'ouverture (18a) de la seconde membrane de renfort (18), e) fournir une membrane électrolyte polymère (16) apte à obturer l'une et l'autre de l'ouverture (14a, 18a) de la première (14) et de la seconde (18) membranes renfort, f) agencer les première (14) et seconde (18) membranes renfort, les première (12) et seconde (20) électrodes et la membrane électrolyte polymère (16) de manière à obtenir un empilement successif de la première électrode (12), de la première membrane renfort (14), de la membrane électrolyte polymère (16), de la seconde membrane renfort (18) et de la seconde électrode (20), où l'ouverture (14a) de la première membrane renfort (14) est obturée inférieurement par la première électrode (12) et supérieurement par la membrane électrolyte polymère (16), et où l'ouverture (18a) de la seconde membrane renfort (18) est obturée inférieurement par la membrane électrolyte polymère (16) et supérieurement par la seconde électrode (20).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, préalablement à l'étape f), il comprend une étape a dans laquelle la membrane électrolyte polymère (16) est solidarisée à l'une de la première membrane renfort (14) et de la seconde membrane renfort (18) et de manière à ce qu'elle obture l'ouverture (14a, 18a) de ladite membrane renfort concernée.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première membrane renfort (14) et la première électrode (12) sont solidarisées l'une à
l'autre dans une étape 13 1 ) , préalablement à l'étape f), l'ouverture (14a) de la première membrane renfort (14) étant obturée par la première électrode (12).
l'autre dans une étape 13 1 ) , préalablement à l'étape f), l'ouverture (14a) de la première membrane renfort (14) étant obturée par la première électrode (12).
4. Procédé selon l'une la revendication 3, dans lequel l'étape 13 1 est réalisée en disposant la première électrode (12) sur un support et en agençant la première membrane renfort (14) au-dessus de la première électrode (12), puis en solidarisant la première électrode (12) sur la première membrane renfort (14).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la seconde membrane renfort (18) et la seconde électrode (20) sont solidarisées l'une à
l'autre dans une étape 132 ) , préalablement à l'étape f), l'ouverture (18a) de la seconde membrane renfort (18) étant obturée par la seconde électrode (20).
l'autre dans une étape 132 ) , préalablement à l'étape f), l'ouverture (18a) de la seconde membrane renfort (18) étant obturée par la seconde électrode (20).
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape 132 est réalisée en disposant la seconde membrane renfort (18) sur un support et en agençant la seconde électrode (20) au-dessus de la seconde membrane renfort (18), puis en solidarisant la seconde électrode (20) sur la seconde membrane renfort (18).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la membrane électrolyte polymère (16) est dimensionnée de manière à ce que son bord externe (16a) soit inscrit entre les bords internes (14b, 18b) et externes des première (14) et seconde (18) membranes de renfort.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'assemblage est compressé et chauffé au niveau des électrodes (12, 20) uniquement et de l'intégralité de celles-ci.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'assemblage est compressé et chauffé au niveau d'une zone annulaire entourant les électrodes (12, 20), optionnellement précédé d'une étape de solidarisation, par poinçons chauffants par exemple, en une pluralité de localisations situées à la périphérie des membranes renforts.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la membrane électrolyte polymère (16) est dimensionnée de manière à ce que les première (12) et seconde (20) électrodes soient inscrites à l'intérieur de la membrane électrolyte polymère (12).
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel il comprend les étapes suivantes :
- fournir une membrane support (26) comportant un bord externe (26a) et un bord interne (26b) délimitant une ouverture (26c) de la membrane (26), cette ouverture (26c) étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère (16) puisse s'inscrire dans ladite ouverture (26c) et à ce que la première membrane renfort (14) et la seconde membrane renfort (18) puissent recouvrir tout le bord interne (26b) de la membrane support (26), - agencer la membrane support (26) de manière à ce que la membrane électrolyte polymère (16) soit inscrite dans son ouverture (26c) et que son bord interne (26b) soit intercalé entre les bords internes (14b, 18b) et externes (14c, 18c) des première (14) et seconde (18) membranes renfort.
- fournir une membrane support (26) comportant un bord externe (26a) et un bord interne (26b) délimitant une ouverture (26c) de la membrane (26), cette ouverture (26c) étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère (16) puisse s'inscrire dans ladite ouverture (26c) et à ce que la première membrane renfort (14) et la seconde membrane renfort (18) puissent recouvrir tout le bord interne (26b) de la membrane support (26), - agencer la membrane support (26) de manière à ce que la membrane électrolyte polymère (16) soit inscrite dans son ouverture (26c) et que son bord interne (26b) soit intercalé entre les bords internes (14b, 18b) et externes (14c, 18c) des première (14) et seconde (18) membranes renfort.
12. Procédé selon la combinaison des revendications 2, 3 et 5 et la revendication 11, dans lequel il comprend les étapes successives :
- agencer une face libre (12b) de la première électrode sur un support (30), - agencer la membrane support (26) de manière à ce que son bord interne (26b) recouvre tout le bord externe (14c) de la première membrane renfort (14), - agencer la seconde membrane renfort (18) de manière à ce que son bord périphérique externe (18c) recouvre tout le bord interne (26b) de la membrane support (26), une face libre (20b) de la seconde électrode (20) étant tournée vers l'extérieur et à
l'opposé de la membrane électrolyte polymère (16).
- agencer une face libre (12b) de la première électrode sur un support (30), - agencer la membrane support (26) de manière à ce que son bord interne (26b) recouvre tout le bord externe (14c) de la première membrane renfort (14), - agencer la seconde membrane renfort (18) de manière à ce que son bord périphérique externe (18c) recouvre tout le bord interne (26b) de la membrane support (26), une face libre (20b) de la seconde électrode (20) étant tournée vers l'extérieur et à
l'opposé de la membrane électrolyte polymère (16).
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel la membrane support (26) est supportée par un cadre (28a, 28b), par exemple métallique.
14. Procédé selon la combinaison des revendications 3 et 5, dans lequel il comprend les étapes successives :
- agencer une face libre (12b) de la première électrode (12) sur un support (30), - agencer la membrane (16) électrolyte polymère de manière à ce qu'elle obture supérieurement l'ouverture (14a) de la première membrane renfort (14), - agencer la seconde membrane renfort (18) de manière à ce que son bord périphérique externe (18c) recouvre tout le bord interne (26b) de la membrane support (26), une face libre (20b) de la seconde électrode (20) étant tournée vers l'extérieur et à
l'opposé de la membrane électrolyte polymère (16).
- agencer une face libre (12b) de la première électrode (12) sur un support (30), - agencer la membrane (16) électrolyte polymère de manière à ce qu'elle obture supérieurement l'ouverture (14a) de la première membrane renfort (14), - agencer la seconde membrane renfort (18) de manière à ce que son bord périphérique externe (18c) recouvre tout le bord interne (26b) de la membrane support (26), une face libre (20b) de la seconde électrode (20) étant tournée vers l'extérieur et à
l'opposé de la membrane électrolyte polymère (16).
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la membrane électrolyte polymère (16) est supportée par un cadre, par exemple métallique.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de réalisation d'une découpe (32) périphérique à
contour fermé entourant la membrane électrolyte polymère (16) au travers d'une zone annulaire de l'assemblage comprenant exclusivement un empilement des première (14) et seconde (18) membranes renfort ou un empilement de la première membrane renfort (14), de la membrane électrolyte polymère (16) et de la seconde membrane renfort (18).
contour fermé entourant la membrane électrolyte polymère (16) au travers d'une zone annulaire de l'assemblage comprenant exclusivement un empilement des première (14) et seconde (18) membranes renfort ou un empilement de la première membrane renfort (14), de la membrane électrolyte polymère (16) et de la seconde membrane renfort (18).
17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 16, dans lequel l'assemblage est soumis à une étape consistant à réaliser des orifices (34) dans une zone périphérique entourant la membrane électrolyte polymère (16) et les première (12) et seconde (20) électrodes.
18. Procédé selon la revendication 12 et la revendication 13, dans lequel les orifices (34) sont agencées entre ladite découpe (32) et la membrane électrolyte polymère (16).
19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 18, dans lequel il comprend une étape de montage d'une plaque bipolaire sur une face libre (12b, 20b) de l'une de la première électrode (12, 20) et de la seconde électrode.
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel il comprend une étape de montage d'une plaque bipolaire sur une face libre (12b, 20b) de l'autre de la première électrode (12, 20) et de la seconde électrode.
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