CA3225824A1 - Systeme de serrage pour module electrochimique - Google Patents
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Abstract
Système de serrage (S1) pour un module électrochimique comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et deux plaques de rigidification(P1, P2) aux extrémités de l'empilement, ledit système de serrage exerçant un effort de compression sur ledit empilement dans la direction longitudinale, chaque plaque de rigidification (P1, P2) comportant huit trous (8, 10) orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, ledit système de serrage comportant huit dispositifs de serrage, chaque dispositif de serrage comportant une colonnette (12) configurée pour relier mécaniquement aux plaques de rigidification (P1, P2), chaque colonnette (12) s'étendant dans l'espace entre les plaques de rigidification, chaque dispositif de serrage comportant également des premier (8) et deuxième (10) élément vissés dans chacune des plaques de rigidification, fixant la colonnette (12) auxdites plaques de rigidification (P1, P2) et permettant d'ajuster la tension appliquée à la colonnette (12).
Description
SYSTEME DE SERRAGE POUR MODULE ELECTROCHIMIQUE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La présente invention se rapporte à un système de serrage pour module électrochimique, destiné à appliquer un effort de compression à un empilement de cellules notamment pendant sa manipulation.
Un dispositif électrochimique peut être mis en oeuvre pour l'électrolyse à
haute température et comporter un empilement de cellules d'électrolyseur à
oxyde solide ou SOEC (solid oxide electrolyzer cell en terminologie anglo-saxonne) ou en tant que pile à combustible et comporter un empilement de cellules à combustible à oxyde solide ou SOFC (Solid oxide fuel cell en terminologie anglo-saxonne).
Un tel dispositif comporte un module ou stack comprenant un empilement de cellules électrochimiques enserrées entre deux plaques de serrage. Les cellules sont connectées électriquement en série.
Chaque cellule électrochimique comporte un électrolyte entre deux électrodes. Des plaques d'interconnexion sont interposées entre les cellules et assurent la connexion électrique entre les cellules. En outre les plaques d'interconnexion assurent l'alimentation en gaz des cellules et la collecte des gaz produits au niveau de chaque cellule. Le document EP3183379 décrit un exemple de plaque d'interconnexion ou connecteur assurant la connexion électrique et la distribution des gaz au sein des cellules.
L'interconnecteur comporte trois plaques de faible épaisseur, une des plaques dite plaque intermédiaire disposée entre les deux autres plaques, dites plaques d'extrémité, permet la distribution des gaz au sein des chambres à 02 et à H2.
L'une des plaques d'extrémité forme un cadre délimitant une fenêtre sur la plaque intermédiaire et recevant une cellule qui est alors en contact avec la plaque intermédiaire. Le courant électrique passe de bas en haut ou de haut en bas à
travers les cellules et les zones des interconnecteurs, qui sont alignées verticalement avec les cellules.
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La présente invention se rapporte à un système de serrage pour module électrochimique, destiné à appliquer un effort de compression à un empilement de cellules notamment pendant sa manipulation.
Un dispositif électrochimique peut être mis en oeuvre pour l'électrolyse à
haute température et comporter un empilement de cellules d'électrolyseur à
oxyde solide ou SOEC (solid oxide electrolyzer cell en terminologie anglo-saxonne) ou en tant que pile à combustible et comporter un empilement de cellules à combustible à oxyde solide ou SOFC (Solid oxide fuel cell en terminologie anglo-saxonne).
Un tel dispositif comporte un module ou stack comprenant un empilement de cellules électrochimiques enserrées entre deux plaques de serrage. Les cellules sont connectées électriquement en série.
Chaque cellule électrochimique comporte un électrolyte entre deux électrodes. Des plaques d'interconnexion sont interposées entre les cellules et assurent la connexion électrique entre les cellules. En outre les plaques d'interconnexion assurent l'alimentation en gaz des cellules et la collecte des gaz produits au niveau de chaque cellule. Le document EP3183379 décrit un exemple de plaque d'interconnexion ou connecteur assurant la connexion électrique et la distribution des gaz au sein des cellules.
L'interconnecteur comporte trois plaques de faible épaisseur, une des plaques dite plaque intermédiaire disposée entre les deux autres plaques, dites plaques d'extrémité, permet la distribution des gaz au sein des chambres à 02 et à H2.
L'une des plaques d'extrémité forme un cadre délimitant une fenêtre sur la plaque intermédiaire et recevant une cellule qui est alors en contact avec la plaque intermédiaire. Le courant électrique passe de bas en haut ou de haut en bas à
travers les cellules et les zones des interconnecteurs, qui sont alignées verticalement avec les cellules.
2 En fonctionnement, l'anode et la cathode sont le siège de réactions électrochimiques, tandis que l'électrolyte permet le transport d'ions de la cathode vers l'anode, ou inversement suivant que le dispositif électrochimique fonctionne en mode électrolyseur ou en mode pile à combustible.
Ainsi en mode électrolyseur, le compartiment cathodique permet un apport de vapeur d'eau et une évacuation des produits de réduction de l'eau, notamment de l'hydrogène, tandis que le compartiment anodique assure, via un gaz drainant, l'évacuation du dioxygène produit de l'oxydation des ions 02- migrant de la cathode vers l'anode.
Le mécanisme d'électrolyse (mode SOEC ) de la vapeur d'eau par une cellule électrochimique élémentaire est décrit ci-dessous. Au cours de cette électrolyse, la cellule électrochimique élémentaire est alimentée par un courant circulant de la cathode vers l'anode. La vapeur d'eau distribuée par le compartiment cathodique est alors réduite sous l'effet du courant selon la demi-réaction suivante :
2 H20 + 4 e- 2 H2 + 2 02-.
Le dihydrogène produit lors de cette réaction est alors évacué, tandis que les ions 02- produits lors de cette réduction migrent de la cathode vers l'anode, via l'électrolyte, où ils sont oxydés en dioxygène selon la demi-réaction :
2 02- 02+ 4e-.
Le dioxygène ainsi formé est quant à lui évacué par le gaz drainant circulant dans le compartiment anodique.
L'électrolyse de la vapeur d'eau répond à la réaction suivante :
2 H20 2 H2 + 02.
En mode pile à combustible ( SOFC ), de l'air est injecté dans le compartiment cathodique qui se dissocie en ions 02-. Ces derniers migrent vers l'anode et réagissent avec du dihydrogène circulant dans le compartiment anodique pour former de l'eau. En variante, la pile à combustible est alimentée en CH4 et en air.
Le fonctionnement en mode pile à combustible permet la production d'un courant électrique.
Ainsi en mode électrolyseur, le compartiment cathodique permet un apport de vapeur d'eau et une évacuation des produits de réduction de l'eau, notamment de l'hydrogène, tandis que le compartiment anodique assure, via un gaz drainant, l'évacuation du dioxygène produit de l'oxydation des ions 02- migrant de la cathode vers l'anode.
Le mécanisme d'électrolyse (mode SOEC ) de la vapeur d'eau par une cellule électrochimique élémentaire est décrit ci-dessous. Au cours de cette électrolyse, la cellule électrochimique élémentaire est alimentée par un courant circulant de la cathode vers l'anode. La vapeur d'eau distribuée par le compartiment cathodique est alors réduite sous l'effet du courant selon la demi-réaction suivante :
2 H20 + 4 e- 2 H2 + 2 02-.
Le dihydrogène produit lors de cette réaction est alors évacué, tandis que les ions 02- produits lors de cette réduction migrent de la cathode vers l'anode, via l'électrolyte, où ils sont oxydés en dioxygène selon la demi-réaction :
2 02- 02+ 4e-.
Le dioxygène ainsi formé est quant à lui évacué par le gaz drainant circulant dans le compartiment anodique.
L'électrolyse de la vapeur d'eau répond à la réaction suivante :
2 H20 2 H2 + 02.
En mode pile à combustible ( SOFC ), de l'air est injecté dans le compartiment cathodique qui se dissocie en ions 02-. Ces derniers migrent vers l'anode et réagissent avec du dihydrogène circulant dans le compartiment anodique pour former de l'eau. En variante, la pile à combustible est alimentée en CH4 et en air.
Le fonctionnement en mode pile à combustible permet la production d'un courant électrique.
3 Ces systèmes peuvent fonctionner à des températures comprises entre 600 C
et 1000 C.
Les plaques de serrage exercent un effort de serrage sur l'empilement afin d'assurer un bon contact électrique entre les plaques d'interconnexion et les cellules et une étanchéité de l'empilement. Des tirants relient les plaques de serrage.
Le développement des systèmes industriels intégrant des électrolyseurs haute température passe par un accroissement du volume de gaz traité (en SOEC ou SOFC).
Pour ce faire, l'augmentation de la surface et nombre des cellules et du nombre de plaques d'interconnecteur est nécessaire. Un accroissement significatif du nombre de plaques et de la hauteur des empilements pose de nombreuses difficultés techniques.
Pour pallier ces difficultés et réaliser des empilements de plus grandes dimensions, il a été
envisagé de réaliser des assemblages comportant plusieurs modules constitués d'un nombre réduit de cellules et de plaques d'interconnexion.
Par exemple, pour réaliser un assemblage de 75 cellules, trois modules de 25 cellules chacun sont réalisés puis superposés. Chaque module est réalisé de manière séparée. Or l'application d'un effort de compression doit être maintenue sur les cellules et interconnecteurs au cours de l'ensemble de phases de fabrication.
Un scellement en vitrocéramique sur le contour latéral des cellules est réalisé
pour chaque module. Ce scellement se fait sous température de l'ordre de 800 C.
Pendant ce scellement un effort de compression est appliqué. Pendant les phases de manutention, cet effort doit être maintenu.
Ensuite lorsque les modules sont superposés pour réaliser l'assemblage final, un nouveau scellement est réalisé en appliquant une température élevée.
A la fin de ce scellement, l'effort de compression sur l'assemblage final est maintenu par l'intermédiaire de plaques de serrage situées aux extrémités de l'assemblage et reliées par des tirants.
Lors des phases de scellement, le maintien en pression est réalisé au moyen d'une presse et non au moyen de tirants, car ceux-ci seraient soudés au niveau des filetages par l'application de la température élevée. En outre la mise en oeuvre de tirants sur les empilements présenterait un encombrement trop important.
et 1000 C.
Les plaques de serrage exercent un effort de serrage sur l'empilement afin d'assurer un bon contact électrique entre les plaques d'interconnexion et les cellules et une étanchéité de l'empilement. Des tirants relient les plaques de serrage.
Le développement des systèmes industriels intégrant des électrolyseurs haute température passe par un accroissement du volume de gaz traité (en SOEC ou SOFC).
Pour ce faire, l'augmentation de la surface et nombre des cellules et du nombre de plaques d'interconnecteur est nécessaire. Un accroissement significatif du nombre de plaques et de la hauteur des empilements pose de nombreuses difficultés techniques.
Pour pallier ces difficultés et réaliser des empilements de plus grandes dimensions, il a été
envisagé de réaliser des assemblages comportant plusieurs modules constitués d'un nombre réduit de cellules et de plaques d'interconnexion.
Par exemple, pour réaliser un assemblage de 75 cellules, trois modules de 25 cellules chacun sont réalisés puis superposés. Chaque module est réalisé de manière séparée. Or l'application d'un effort de compression doit être maintenue sur les cellules et interconnecteurs au cours de l'ensemble de phases de fabrication.
Un scellement en vitrocéramique sur le contour latéral des cellules est réalisé
pour chaque module. Ce scellement se fait sous température de l'ordre de 800 C.
Pendant ce scellement un effort de compression est appliqué. Pendant les phases de manutention, cet effort doit être maintenu.
Ensuite lorsque les modules sont superposés pour réaliser l'assemblage final, un nouveau scellement est réalisé en appliquant une température élevée.
A la fin de ce scellement, l'effort de compression sur l'assemblage final est maintenu par l'intermédiaire de plaques de serrage situées aux extrémités de l'assemblage et reliées par des tirants.
Lors des phases de scellement, le maintien en pression est réalisé au moyen d'une presse et non au moyen de tirants, car ceux-ci seraient soudés au niveau des filetages par l'application de la température élevée. En outre la mise en oeuvre de tirants sur les empilements présenterait un encombrement trop important.
4 EXPOSÉ DE L'INVENTION
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir des moyens permettant d'assurer le maintien de l'application d'un effort de compression à
un empilement de cellules électrochimiques et de plaques d'interconnexion, ne présentant pas les inconvénients ci-dessus, et notamment ne gênant ni la superposition des modules ni la mise en place du système de compression finale.
Le but énoncé ci-dessus est atteint par un système de serrage comportant un jeu de dispositifs de serrage, chaque dispositif de serrage comportant une colonnette s'étendant entre les plaques de rigidification et étant fixées à celle-ci de sorte que les faces extérieures des plaques de rigidification restent planes et permettent de réaliser des plaques de rigidification et des modules électrochimiques facilement empilables. En outre, les colonnettes restent dans l'espace délimité entre les plaques ce qui rend le dispositif compact.
En d'autres termes, l'invention offre des moyens de serrage provisoire d'un empilement de cellules et d'interconnecteurs qui n'augmentent pas l'encombrement de l'empilement.
Très avantageusement, les dispositifs de serrage sont tels qu'ils permettent de mettre en oeuvre deux plaques de rigidification identiques.
De préférence, les plaques de rigidification sont carrées ou rectangulaires et de un à trois dispositifs de serrage par côté sont prévus.
Dans un exemple de réalisation, les colonnettes sont rigides.
Dans un autre exemple de réalisation, les colonnettes sont formées par des câbles fixés l'un à l'autre.
La présente demande a alors pour objet un système de serrage pour un module comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs dans une direction longitudinale, et une premier plaque de rigidification et une deuxième plaque de rigidification de part et d'autres de l'empilement, ledit système de serrage étant destiné à exercer un effort de compression sur ledit empilement dans la direction longitudinale, chaque première et deuxième plaques de rigidification comportant n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, n étant un entier au moins égal à 2, ledit système de serrage comportant n dispositifs de serrage, chaque dispositif de serrage comportant une colonnette configurée pour relier mécaniquement la première et la deuxième plaques de rigidification, chaque
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir des moyens permettant d'assurer le maintien de l'application d'un effort de compression à
un empilement de cellules électrochimiques et de plaques d'interconnexion, ne présentant pas les inconvénients ci-dessus, et notamment ne gênant ni la superposition des modules ni la mise en place du système de compression finale.
Le but énoncé ci-dessus est atteint par un système de serrage comportant un jeu de dispositifs de serrage, chaque dispositif de serrage comportant une colonnette s'étendant entre les plaques de rigidification et étant fixées à celle-ci de sorte que les faces extérieures des plaques de rigidification restent planes et permettent de réaliser des plaques de rigidification et des modules électrochimiques facilement empilables. En outre, les colonnettes restent dans l'espace délimité entre les plaques ce qui rend le dispositif compact.
En d'autres termes, l'invention offre des moyens de serrage provisoire d'un empilement de cellules et d'interconnecteurs qui n'augmentent pas l'encombrement de l'empilement.
Très avantageusement, les dispositifs de serrage sont tels qu'ils permettent de mettre en oeuvre deux plaques de rigidification identiques.
De préférence, les plaques de rigidification sont carrées ou rectangulaires et de un à trois dispositifs de serrage par côté sont prévus.
Dans un exemple de réalisation, les colonnettes sont rigides.
Dans un autre exemple de réalisation, les colonnettes sont formées par des câbles fixés l'un à l'autre.
La présente demande a alors pour objet un système de serrage pour un module comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs dans une direction longitudinale, et une premier plaque de rigidification et une deuxième plaque de rigidification de part et d'autres de l'empilement, ledit système de serrage étant destiné à exercer un effort de compression sur ledit empilement dans la direction longitudinale, chaque première et deuxième plaques de rigidification comportant n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, n étant un entier au moins égal à 2, ledit système de serrage comportant n dispositifs de serrage, chaque dispositif de serrage comportant une colonnette configurée pour relier mécaniquement la première et la deuxième plaques de rigidification, chaque
5 colonnette s'étendant dans l'espace entre les première et deuxième plaques de rigidification, chaque dispositif de serrage comportant également des premiers moyens pénétrant dans chacune des première et deuxième plaques de rigidification et fixant la colonnette auxdites première et deuxième plaques de rigidification et des deuxièmes moyens d'ajustement pour ajuster la tension appliquée à la colonnette.
Dans un exemple de réalisation, les premiers moyens comportent, au niveau de chacune des plaques de rigidification, un logement pour une tête de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
En particulier, les premiers moyens peuvent comporter au moins un premier élément fileté configuré pour être vissé dans un trou d'une des plaques de rigidification.
La colonnette peut comporter, à une première extrémité longitudinale, une tête coopérant avec le premier élément fileté et, à une deuxième extrémité
longitudinale, une tête destinée à être reliée à la deuxième plaque de rigidification, et dans lequel les deuxièmes moyens d'ajustement sont formés par la coopération du premier élément fileté avec la première plaque de rigidification.
Le premier élément fileté peut comporter un logement pour une tête de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
De plus, les premiers moyens peuvent comporter un deuxième élément fileté
configuré pour être vissé dans un troude la deuxième plaque de rigidification, et le deuxième élément fileté peut comporter un logement pour une tête de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
Avantageusement, les logements et les têtes sont configurés pour ménager entre eux un jeu latéral.
Dans un exemple de réalisation, les premiers moyens comportent, au niveau de chacune des plaques de rigidification, un logement pour une tête de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
En particulier, les premiers moyens peuvent comporter au moins un premier élément fileté configuré pour être vissé dans un trou d'une des plaques de rigidification.
La colonnette peut comporter, à une première extrémité longitudinale, une tête coopérant avec le premier élément fileté et, à une deuxième extrémité
longitudinale, une tête destinée à être reliée à la deuxième plaque de rigidification, et dans lequel les deuxièmes moyens d'ajustement sont formés par la coopération du premier élément fileté avec la première plaque de rigidification.
Le premier élément fileté peut comporter un logement pour une tête de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
De plus, les premiers moyens peuvent comporter un deuxième élément fileté
configuré pour être vissé dans un troude la deuxième plaque de rigidification, et le deuxième élément fileté peut comporter un logement pour une tête de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
Avantageusement, les logements et les têtes sont configurés pour ménager entre eux un jeu latéral.
6 Le dispositif de serrage peut comporter au moins un écrou configuré pour être monté avec un jeu latéral dans un trou de la deuxième plaque de rigidification et être immobilisé en translation dans la direction axiale au moins dans un sens opposé à celui dans lequel le deuxième élément fileté est vissé dans le trou.
Dns un autre exemple de réalisation, chaque colonnette comporte deux câbles, chacun configuré pour être fixé par une première extrémité au moins en translation dans la direction axiale aux première et deuxième plaques de rigidification et comportant à une deuxième extrémité des moyens de connexion des câbles entre eux, formant les moyens d'ajustement. Les premiers moyens peuvent comporter un deuxième élément fileté configuré pour être vissé dans un trou de la deuxième plaque de rigidification, la première extrémité d'un câble étant soudée dans le premier élément fileté et la première extrémité de l'autre câble étant soudée dans le deuxième élément fileté.
Par exemple, les moyens d'ajustement comportent un écrou monté libre en rotation sur la deuxième extrémité de l'un des câbles et un pion fileté monté
sur la deuxième extrémité de l'autre câble.
Selon une caractéristique additionnelle, au moins un dispositif de serrage comporte une jauge de déformation configurée pour fournir la tension appliquée à la colonnette.
Un autre objet de la présente demande est un module comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et une première et une deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement et un système de serrage selon l'invention, les première et deuxième plaques de rigidification comportant des trous pour le montage des dispositif de serrage disposés le long des bords des plaques de rigidification.
Les trous de la deuxième plaque de rigidification peuvent déboucher latéralement dans les bords de la deuxième plaque de rigidification, lesdits trous comportant un épaulement formant une face d'appui pour une tête de colonnette.
Par exemple, l'écrou comporte une collerette en appui contre une zone de la face extérieure de la deuxième plaque de rigidification, et ladite zone comporte un
Dns un autre exemple de réalisation, chaque colonnette comporte deux câbles, chacun configuré pour être fixé par une première extrémité au moins en translation dans la direction axiale aux première et deuxième plaques de rigidification et comportant à une deuxième extrémité des moyens de connexion des câbles entre eux, formant les moyens d'ajustement. Les premiers moyens peuvent comporter un deuxième élément fileté configuré pour être vissé dans un trou de la deuxième plaque de rigidification, la première extrémité d'un câble étant soudée dans le premier élément fileté et la première extrémité de l'autre câble étant soudée dans le deuxième élément fileté.
Par exemple, les moyens d'ajustement comportent un écrou monté libre en rotation sur la deuxième extrémité de l'un des câbles et un pion fileté monté
sur la deuxième extrémité de l'autre câble.
Selon une caractéristique additionnelle, au moins un dispositif de serrage comporte une jauge de déformation configurée pour fournir la tension appliquée à la colonnette.
Un autre objet de la présente demande est un module comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et une première et une deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement et un système de serrage selon l'invention, les première et deuxième plaques de rigidification comportant des trous pour le montage des dispositif de serrage disposés le long des bords des plaques de rigidification.
Les trous de la deuxième plaque de rigidification peuvent déboucher latéralement dans les bords de la deuxième plaque de rigidification, lesdits trous comportant un épaulement formant une face d'appui pour une tête de colonnette.
Par exemple, l'écrou comporte une collerette en appui contre une zone de la face extérieure de la deuxième plaque de rigidification, et ladite zone comporte un
7 lamage de sorte que la collerette ne fasse pas saillie d'un plan principal de ladite face extérieure.
Un autre objet de la présente demande est un procédé de mise en compression d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs au moyen d'un système de serrage selon l'invention, comportant:
a) la fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et des première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux première et deuxième plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, b) le montage d'un premier élément fileté dans un trou de la première plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, c) montage de la colonnette entre ledit premier élément et la deuxième plaque, d) mise en tension de ladite colonnette.
Lors de l'étape d), la mise sous tension peut être obtenue par vissage du premier élément filetée dans le trou.
Lors de l'étape c), un deuxième élément fileté peut être monté dans un trou de la deuxième plaque de rigidification et dans lequel lors de l'étape d), la mise en tension est obtenue par vissage du premier élément dans le trou et/ou vissage du deuxième élément dans le trou.
Un autre objet de la présente demande est un procédé de mise en compression d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs au moyen d'un système de serrage selon l'invention, comportant:
a) fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux première et deuxième plaques de rigidification et répartis le long des bords des première et deuxième plaques de rigidification, b) montage d'un premier élément fileté dans un trou d'une première plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage,
Un autre objet de la présente demande est un procédé de mise en compression d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs au moyen d'un système de serrage selon l'invention, comportant:
a) la fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et des première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux première et deuxième plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, b) le montage d'un premier élément fileté dans un trou de la première plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, c) montage de la colonnette entre ledit premier élément et la deuxième plaque, d) mise en tension de ladite colonnette.
Lors de l'étape d), la mise sous tension peut être obtenue par vissage du premier élément filetée dans le trou.
Lors de l'étape c), un deuxième élément fileté peut être monté dans un trou de la deuxième plaque de rigidification et dans lequel lors de l'étape d), la mise en tension est obtenue par vissage du premier élément dans le trou et/ou vissage du deuxième élément dans le trou.
Un autre objet de la présente demande est un procédé de mise en compression d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs au moyen d'un système de serrage selon l'invention, comportant:
a) fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux première et deuxième plaques de rigidification et répartis le long des bords des première et deuxième plaques de rigidification, b) montage d'un premier élément fileté dans un trou d'une première plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage,
8 c) montage d'un deuxième élément fileté dans un trou de la deuxième plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, d) connexion desdits câbles et mise en tension desdits câbles.
Un autre objet de la présente demande est un procédé de fabrication d'un assemblage électrochimique constituant un réacteur d'électrolyse ou de co-électrolyse SOEC ou une pile à combustible SOFC, comportant une superposition de p modules, p étant un entier au moins égal à 2, comportant :
a') Fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidifications de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux première et deuxième plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, b') Mise en place dudit empilement et des première et deuxième plaques de rigidification dans une presse, c') Application d'un effort de compression axial donné, d') Réalisation d'un scellement entre les cellules et les interconnecteurs e') Mise en place du système de serrage en appliquant le procédé selon l'invention, f) répétition des étapes a') à e') pour fabriquer p modules, g') superposition des modules h') mise en place desdits modules superposés dans une presse i') application d'un effort de compression axial aux modules superposés, j') retrait de systèmes de serrage de tous les modules, k') réalisation d'un scellement entre les modules, I') montage d'un système de maintien en compression desdits modules, m') retrait de la presse.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels:
Figure 1 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'un exemple d'un assemblage électrochimique selon l'invention.
Un autre objet de la présente demande est un procédé de fabrication d'un assemblage électrochimique constituant un réacteur d'électrolyse ou de co-électrolyse SOEC ou une pile à combustible SOFC, comportant une superposition de p modules, p étant un entier au moins égal à 2, comportant :
a') Fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidifications de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux première et deuxième plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, b') Mise en place dudit empilement et des première et deuxième plaques de rigidification dans une presse, c') Application d'un effort de compression axial donné, d') Réalisation d'un scellement entre les cellules et les interconnecteurs e') Mise en place du système de serrage en appliquant le procédé selon l'invention, f) répétition des étapes a') à e') pour fabriquer p modules, g') superposition des modules h') mise en place desdits modules superposés dans une presse i') application d'un effort de compression axial aux modules superposés, j') retrait de systèmes de serrage de tous les modules, k') réalisation d'un scellement entre les modules, I') montage d'un système de maintien en compression desdits modules, m') retrait de la presse.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels:
Figure 1 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'un exemple d'un assemblage électrochimique selon l'invention.
9 Figure 2 est une vue en perspective d'un module électrochimique mettant en oeuvre un système de serrage selon un exemple de réalisation selon l'invention.
Figure 3 est une vue en perspective d'un élément filetée d'un dispositif de serrage mis en oeuvre dans le module de la figure 2.
Figure 4 est une vue de côté de l'élément fileté de la figure 3.
Figure 5A est une vue de détail d'un dispositif de serrage de la figure 2 en phase de montage.
Figure 5B représente le dispositif de serrage de la figure 2 en phase d'ajustement de la tension.
Figure 6 est une vue en perspective d'un détail d'un module selon une variante de réalisation du système de serrage de la figure 2.
Figure 7A est une vue en coupe au niveau d'un écrou monté dans la deuxième plaque de rigidification dans une première position.
Figure 7B est une vue en coupe au niveau de l'écrou monté dans la deuxième plaque de rigidification dans une deuxième position.
Figure 8 est une vue en perspective d'un module électrochimique mettant en oeuvre un système de serrage selon un autre exemple de réalisation selon l'invention.
Figure 9 est une vue de détail de la figure 8 selon un premier point de vue.
Figure 10 est une vue de détail de la figure 8 selon un premier point de vue.
Figure 11 est une vue en perspective d'une partie d'un module électrochimique mettant en oeuvre un système de serrage selon un autre exemple de réalisation selon l'invention.
Figure 12A est une vue de détail d'un dispositif de serrage de la figure 11.
Figure 12B est une vue en coupe longitudinale du dispositif de serrage de la figure 12A.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Sur la figure 1, on peut voir une vue de côté d'un exemple d'assemblage de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs électriques et fluidiques, dans lequel les cellules et les interconnecteurs sont répartis en plusieurs modules Ml, M2, M3, trois dans
Figure 3 est une vue en perspective d'un élément filetée d'un dispositif de serrage mis en oeuvre dans le module de la figure 2.
Figure 4 est une vue de côté de l'élément fileté de la figure 3.
Figure 5A est une vue de détail d'un dispositif de serrage de la figure 2 en phase de montage.
Figure 5B représente le dispositif de serrage de la figure 2 en phase d'ajustement de la tension.
Figure 6 est une vue en perspective d'un détail d'un module selon une variante de réalisation du système de serrage de la figure 2.
Figure 7A est une vue en coupe au niveau d'un écrou monté dans la deuxième plaque de rigidification dans une première position.
Figure 7B est une vue en coupe au niveau de l'écrou monté dans la deuxième plaque de rigidification dans une deuxième position.
Figure 8 est une vue en perspective d'un module électrochimique mettant en oeuvre un système de serrage selon un autre exemple de réalisation selon l'invention.
Figure 9 est une vue de détail de la figure 8 selon un premier point de vue.
Figure 10 est une vue de détail de la figure 8 selon un premier point de vue.
Figure 11 est une vue en perspective d'une partie d'un module électrochimique mettant en oeuvre un système de serrage selon un autre exemple de réalisation selon l'invention.
Figure 12A est une vue de détail d'un dispositif de serrage de la figure 11.
Figure 12B est une vue en coupe longitudinale du dispositif de serrage de la figure 12A.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Sur la figure 1, on peut voir une vue de côté d'un exemple d'assemblage de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs électriques et fluidiques, dans lequel les cellules et les interconnecteurs sont répartis en plusieurs modules Ml, M2, M3, trois dans
10 l'exemple représenté. Chaque module comporte un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs, chaque cellule étant disposée entre deux interconnecteurs. Chaque cellule électrochimique comporte un électrolyte entre deux électrodes. Deux plaques de rigidifications P1, P2 sont prévues aux extrémités de l'empilement et permettent l'application d'un effort de compression à
l'empilement de cellules et d'interconnecteurs. Les plaques de rigidification P1, P2 assurent également la connexion électrique avec les empilements situés au-dessus et au-dessous et la connexion fluidique.
L'assemblage électrochimique comporte deux plaques d'extrémités PE1, PE2 formant des connecteurs électriques et fluidiques pour amener ou collecter le courant électrique de l'assemblage électrochimique vers l'extérieur et pour amener, collecter et faire circuler les gaz de l'assemblage électrochimique vers l'extérieur. En outre, des tirants T relient les deux plaques d'extrémité PE1, PE2 et assurent l'application d'un effort de compression à l'ensemble des modules pendant le fonctionnement du dispositif.
Sur la figure 2, on peut voir un module M1 seul comportant un système de serrage Si selon un exemple de réalisation. Le système de serrage est destiné
à assurer l'application d'un effort de compression à l'empilement de cellules et d'interconnecteurs de manière provisoire, notamment pendant les phases de manipulation du module et de réalisation de l'assemblage final. Le système de serrage Si n'est pas destiné
à être utilisé
pendant les phases de fabrication requérant des températures élevées, par exemple lors de la réalisation de joints en verre ou en vitrocéramique entre les cellules et les interconnecteurs. Lors de ces phases, le maintien de l'effort de compression est obtenu au moyen d'une presse.
Le système de serrage Si est configure pour coopérer avec les plaques de rigidification P1 et P2.
Les deux plaques P1, P2 sont dans cet exemple identiques ou similaires, seule la plaque P1 sera décrite en détail.
La première plaque P1 comporte une face intérieure 2 destinée à être en contact avec l'empilement de cellules et d'interconnecteurs. La première plaque P1 comporte des trous taraudés (non visibles) s'étendant selon une direction de l'épaisseur
l'empilement de cellules et d'interconnecteurs. Les plaques de rigidification P1, P2 assurent également la connexion électrique avec les empilements situés au-dessus et au-dessous et la connexion fluidique.
L'assemblage électrochimique comporte deux plaques d'extrémités PE1, PE2 formant des connecteurs électriques et fluidiques pour amener ou collecter le courant électrique de l'assemblage électrochimique vers l'extérieur et pour amener, collecter et faire circuler les gaz de l'assemblage électrochimique vers l'extérieur. En outre, des tirants T relient les deux plaques d'extrémité PE1, PE2 et assurent l'application d'un effort de compression à l'ensemble des modules pendant le fonctionnement du dispositif.
Sur la figure 2, on peut voir un module M1 seul comportant un système de serrage Si selon un exemple de réalisation. Le système de serrage est destiné
à assurer l'application d'un effort de compression à l'empilement de cellules et d'interconnecteurs de manière provisoire, notamment pendant les phases de manipulation du module et de réalisation de l'assemblage final. Le système de serrage Si n'est pas destiné
à être utilisé
pendant les phases de fabrication requérant des températures élevées, par exemple lors de la réalisation de joints en verre ou en vitrocéramique entre les cellules et les interconnecteurs. Lors de ces phases, le maintien de l'effort de compression est obtenu au moyen d'une presse.
Le système de serrage Si est configure pour coopérer avec les plaques de rigidification P1 et P2.
Les deux plaques P1, P2 sont dans cet exemple identiques ou similaires, seule la plaque P1 sera décrite en détail.
La première plaque P1 comporte une face intérieure 2 destinée à être en contact avec l'empilement de cellules et d'interconnecteurs. La première plaque P1 comporte des trous taraudés (non visibles) s'étendant selon une direction de l'épaisseur
11 de la plaque P1. Dans cet exemple les trous traversent la plaque P1. Les trous sont répartis sur tout le contour de la plaque P1. Dans l'exemple représenté, la plaque P1 a une forme sensiblement carrée et elle comporte des oreilles 6 s'étendant latéralement vers l'extérieur, dans chacune d'elle un trou taraudé est formé.
La plaque P2 comporte le même nombre de trous taraudés 5 que la plaque P1, qui ont la même disposition de sorte que, lorsque les plaques P1 et P2 sont disposées de part et d'autre de l'empilement chaque trou taraudé d'une plaque est sensiblement en regard d'un trou taraudé de l'autre plaque en considérant une direction verticale.
Le nombre de trous par côté n'est pas limitatif et est choisi en fonction des dimensions des plaques de rigidification.
La mise en oeuvre d'oreilles permet de réduire la masse des plaques de rigidification.
Le système de serrage comporte un jeu de plusieurs dispositifs de serrage destinés à être répartis autour de l'empilement afin d'assurer l'application d'un effort de compression équilibré.
Chaque dispositif de serrage comporte un premier élément 8 configure pour coopérer par vissage avec un trou taraudé de la plaque P1, un deuxième élément configure pour coopérer par vissage avec un trou taraudé 5 de la plaque P2 et une colonnette 12 configurée pour relier mécaniquement de manière rigide le premier élément 8 et le deuxième élément 10 et assurer l'application d'un effort de traction entre le premier et le deuxième élément.
Dans cet exemple le premier élément 8 et le deuxième élément 10 sont identiques ou similaires, seul le premier élément 8 sera décrit en détail.
Le premier élément, représenté seul sur la figure 3, comporte une platine 14 munie sur une première face d'un pion fileté 15 configure pour être vissé dans un trou taraudé de la plaque P1. La platine 14 comporte, sur une deuxième face opposée à la première face, deux mâchoires 16 délimitant entre elles un logement pour une extrémité
de la colonnette et formant butée axiale pour celle-ci. La direction axiale est à considérer dans la direction de l'empilement et s'étend orthogonalement aux deux plaques de rigidification P1, P2.
La plaque P2 comporte le même nombre de trous taraudés 5 que la plaque P1, qui ont la même disposition de sorte que, lorsque les plaques P1 et P2 sont disposées de part et d'autre de l'empilement chaque trou taraudé d'une plaque est sensiblement en regard d'un trou taraudé de l'autre plaque en considérant une direction verticale.
Le nombre de trous par côté n'est pas limitatif et est choisi en fonction des dimensions des plaques de rigidification.
La mise en oeuvre d'oreilles permet de réduire la masse des plaques de rigidification.
Le système de serrage comporte un jeu de plusieurs dispositifs de serrage destinés à être répartis autour de l'empilement afin d'assurer l'application d'un effort de compression équilibré.
Chaque dispositif de serrage comporte un premier élément 8 configure pour coopérer par vissage avec un trou taraudé de la plaque P1, un deuxième élément configure pour coopérer par vissage avec un trou taraudé 5 de la plaque P2 et une colonnette 12 configurée pour relier mécaniquement de manière rigide le premier élément 8 et le deuxième élément 10 et assurer l'application d'un effort de traction entre le premier et le deuxième élément.
Dans cet exemple le premier élément 8 et le deuxième élément 10 sont identiques ou similaires, seul le premier élément 8 sera décrit en détail.
Le premier élément, représenté seul sur la figure 3, comporte une platine 14 munie sur une première face d'un pion fileté 15 configure pour être vissé dans un trou taraudé de la plaque P1. La platine 14 comporte, sur une deuxième face opposée à la première face, deux mâchoires 16 délimitant entre elles un logement pour une extrémité
de la colonnette et formant butée axiale pour celle-ci. La direction axiale est à considérer dans la direction de l'empilement et s'étend orthogonalement aux deux plaques de rigidification P1, P2.
12 Sur la figure 4 on peut voir, vu de côté, le premier élément fileté, chaque mâchoire comporte une partie de butée 18 s'étendant parallèlement à et à
distance de la platine et une partie de connexion 20 reliant la partie de butée 18 à la platine. Les deux parties de butée 18 des deux mâchoires comportent des bords latéraux en regard et ménageant entre elle un passage pour la colonnette. Avantageusement les bords latéraux comportent chacune un évidement 22, les deux évidements délimitant un logement pour la colonnette.
De préférence le premier élément 8 a, vu de dessus, une forme hexagonale permettant son vissage dans un trou de la plaque P1 au moyen d'une clé plate standard.
En outre la forme hexagonale est plus pratique pour la réalisation du passage 21. En variante, le premier élément 8 présente une forme polygonale comportant entre 3 et n côtés, par exemple 10. Une forme polygonale présente l'avantage de pouvoir mettre en place le dispositif de serrage dans un environnement présentant peu d'espace pour la mise en place de l'outil; et en outre elle permet de disposer facilement les passages parallèlement l'un par rapport à l'autre pour le montage de la colonnette, comme cela sera expliqué ci-dessous.
La colonnette 12 comporte une tige 24 munie à chacune de ses extrémités longitudinales d'une tête 26 en forme de disque d'axe confondu avec celui de la tige, et de diamètre supérieur à celui de la tige de sorte à se relier à la tige 24 par un épaulement 28.
La largeur L du passage 21 entre les mâchoires est supérieure au diamètre de la tige et est inférieure au diamètre de la tête.
De manière très avantageuse, la distance entre les parties de connexion des deux mâchoires est choisie supérieure au diamètre de la tête de la colonnette.
Ainsi le jeu prévu entre la tête et les parties de connexion et entre la tige et le logement délimité par les évidements 22 dans les parties de butée permettent avantageusement de compenser les défauts de planéité, d'orientation et de coaxialité
entre les deux plaques de rigidification. Ainsi un léger désaxage de deux trous taraudés peut être compensé par les déplacements latéraux de la colonnette dans les premier et deuxième éléments.
distance de la platine et une partie de connexion 20 reliant la partie de butée 18 à la platine. Les deux parties de butée 18 des deux mâchoires comportent des bords latéraux en regard et ménageant entre elle un passage pour la colonnette. Avantageusement les bords latéraux comportent chacune un évidement 22, les deux évidements délimitant un logement pour la colonnette.
De préférence le premier élément 8 a, vu de dessus, une forme hexagonale permettant son vissage dans un trou de la plaque P1 au moyen d'une clé plate standard.
En outre la forme hexagonale est plus pratique pour la réalisation du passage 21. En variante, le premier élément 8 présente une forme polygonale comportant entre 3 et n côtés, par exemple 10. Une forme polygonale présente l'avantage de pouvoir mettre en place le dispositif de serrage dans un environnement présentant peu d'espace pour la mise en place de l'outil; et en outre elle permet de disposer facilement les passages parallèlement l'un par rapport à l'autre pour le montage de la colonnette, comme cela sera expliqué ci-dessous.
La colonnette 12 comporte une tige 24 munie à chacune de ses extrémités longitudinales d'une tête 26 en forme de disque d'axe confondu avec celui de la tige, et de diamètre supérieur à celui de la tige de sorte à se relier à la tige 24 par un épaulement 28.
La largeur L du passage 21 entre les mâchoires est supérieure au diamètre de la tige et est inférieure au diamètre de la tête.
De manière très avantageuse, la distance entre les parties de connexion des deux mâchoires est choisie supérieure au diamètre de la tête de la colonnette.
Ainsi le jeu prévu entre la tête et les parties de connexion et entre la tige et le logement délimité par les évidements 22 dans les parties de butée permettent avantageusement de compenser les défauts de planéité, d'orientation et de coaxialité
entre les deux plaques de rigidification. Ainsi un léger désaxage de deux trous taraudés peut être compensé par les déplacements latéraux de la colonnette dans les premier et deuxième éléments.
13 Le montage et le fonctionnement du système de serrage Si va maintenant être décrit.
Le premier élément 8 est vissé dans un trou taraudé de la plaque Pl, le deuxième élément 10 est vissé dans le trou taraudé en regard de la plaque P2.
Le premier et/ou le deuxième élément n'est ou ne sont pas vissés à fond dans les trous taraudés.
Dans l'exemple représenté le deuxième élément 10 n'est pas vissé à fond.
Les premier et deuxième éléments sont orientés de sorte que les passages 21 soient parallèles, permettant le montage des têtes de la colonnette dans le premier et le deuxième élément simultanément (figure 5A).
La colonnette 12 est ensuite montée dans le premier 8 et deuxième élément 10 en faisant glisser chaque tête entre la platine et les parties de butée et la tige dans le passage.
Lors d'une étape suivante, le premier et/ou le deuxième élément est ou sont vissé(s) davantage, les têtes viennent alors en butée contre les parties de butée, les colonnettes sont alors mises en en traction, ce qui assure un effort de compression à
l'empilement. Dans l'exemple représenté, c'est le deuxième élément qui est vissé
davantage (figure 5B). L'effort de compression appliqué est de l'ordre de 1 kN
à quelques kN.
La longueur de la tige 24 est choisie en fonction de la hauteur de l'empilement et du nombre d'interconnecteurs, de sorte qu'elle puisse exercer en coopération avec les premier 8 et deuxième 10 éléments un effort de compression entre les deux plaques de rigidification.
Tous les dispositifs de serrage Si sont montés de la même manière entre les deux plaques P1 et P2 et tout autour de l'empilement assurant l'application d'un effort de compression équilibré sur toute la section de l'empilement. De préférence entre 4 et 12 dispositifs de serrage sont montés entre les deux plaques, i.e. entre un dispositif de serrage par côté et trois dispositifs de serrage par côté.
Les dispositifs de serrage sont mis en place par exemple après l'étape de réalisation des joints en verre ou vitrocéramique entre les cellules et les interconnecteurs.
Lors de cette étape, l'effort de compression est appliqué à l'empilement au moyen d'une
Le premier élément 8 est vissé dans un trou taraudé de la plaque Pl, le deuxième élément 10 est vissé dans le trou taraudé en regard de la plaque P2.
Le premier et/ou le deuxième élément n'est ou ne sont pas vissés à fond dans les trous taraudés.
Dans l'exemple représenté le deuxième élément 10 n'est pas vissé à fond.
Les premier et deuxième éléments sont orientés de sorte que les passages 21 soient parallèles, permettant le montage des têtes de la colonnette dans le premier et le deuxième élément simultanément (figure 5A).
La colonnette 12 est ensuite montée dans le premier 8 et deuxième élément 10 en faisant glisser chaque tête entre la platine et les parties de butée et la tige dans le passage.
Lors d'une étape suivante, le premier et/ou le deuxième élément est ou sont vissé(s) davantage, les têtes viennent alors en butée contre les parties de butée, les colonnettes sont alors mises en en traction, ce qui assure un effort de compression à
l'empilement. Dans l'exemple représenté, c'est le deuxième élément qui est vissé
davantage (figure 5B). L'effort de compression appliqué est de l'ordre de 1 kN
à quelques kN.
La longueur de la tige 24 est choisie en fonction de la hauteur de l'empilement et du nombre d'interconnecteurs, de sorte qu'elle puisse exercer en coopération avec les premier 8 et deuxième 10 éléments un effort de compression entre les deux plaques de rigidification.
Tous les dispositifs de serrage Si sont montés de la même manière entre les deux plaques P1 et P2 et tout autour de l'empilement assurant l'application d'un effort de compression équilibré sur toute la section de l'empilement. De préférence entre 4 et 12 dispositifs de serrage sont montés entre les deux plaques, i.e. entre un dispositif de serrage par côté et trois dispositifs de serrage par côté.
Les dispositifs de serrage sont mis en place par exemple après l'étape de réalisation des joints en verre ou vitrocéramique entre les cellules et les interconnecteurs.
Lors de cette étape, l'effort de compression est appliqué à l'empilement au moyen d'une
14 presse. Cette étape requiert une température élevée. Lorsque cette étape est terminée et que la température a baissé et avant que la presse ne cesse d'exercer un effort de compression, les dispositifs de serrage sont mis en place de sorte à maintenir un effort de compression appliquée par la presse, après que celle-ci aura relâché son effort. Ensuite la presse est commandée pour relâcher l'effort de compression. Le module peut alors être manipulé tout en maintenant l'effort de compression.
Plusieurs modules sont fabriqués, puis ils sont empilés de sorte à former un assemblage (figure 1). Un élément de contact électrique (non représenté) peut être agencé entre deux plaques de rigidification de deux empilements successifs.
Des plaques d'extrémité PE1, PE2 sont mises en place.
Un scellement est à réaliser entre les modules. Pour cela l'assemblage est disposé dans une presse, qui est actionnée de sorte à appliquer un effort de compression à l'assemblage. Ensuite, les dispositifs de serrage sont retirés. L'étape de scellement a lieu. Ensuite les tirants sont mis en place entre les plaques d'extrémité PE1, PE2.
Le maintien de la compression pendant toute la fabrication des empilements puis de l'assemblage assure une protection des scellements et un maintien des contacts électriques entre cellules et interconnecteurs.
D'une part les dispositifs de serrage permettent de maintenir l'application d'un effort de compression sur les empilements entre les phases sous presse.
D'autre part, ils permettent de superposer les empilements sans qu'il y ait de gêne entre eux, contrairement à ce qui se passerait avec ces tirants traversant les plaques et de boulons en appui sur les faces extérieures des plaques de rigidification. En outre, les dispositifs de serrage Si permettent un montage relativement rapide et simple.
Ces dispositifs de montage présentent l'avantage d'utiliser des plaques de rigidification identiques ou similaires.
Les dispositifs de serrage sont de préférence réalisés dans un acier à haute résistance afin de résister aux contraintes et déformation imposées. De manière préférentielle, le matériau des dispositifs d'assemblage présente un module d'Young supérieur à 10 GPa et une limite d'élasticité supérieure à dix fois la contrainte maximale présente dans les tirants de l'assemblage final lorsqu'ils sont chargés.
Plusieurs modules sont fabriqués, puis ils sont empilés de sorte à former un assemblage (figure 1). Un élément de contact électrique (non représenté) peut être agencé entre deux plaques de rigidification de deux empilements successifs.
Des plaques d'extrémité PE1, PE2 sont mises en place.
Un scellement est à réaliser entre les modules. Pour cela l'assemblage est disposé dans une presse, qui est actionnée de sorte à appliquer un effort de compression à l'assemblage. Ensuite, les dispositifs de serrage sont retirés. L'étape de scellement a lieu. Ensuite les tirants sont mis en place entre les plaques d'extrémité PE1, PE2.
Le maintien de la compression pendant toute la fabrication des empilements puis de l'assemblage assure une protection des scellements et un maintien des contacts électriques entre cellules et interconnecteurs.
D'une part les dispositifs de serrage permettent de maintenir l'application d'un effort de compression sur les empilements entre les phases sous presse.
D'autre part, ils permettent de superposer les empilements sans qu'il y ait de gêne entre eux, contrairement à ce qui se passerait avec ces tirants traversant les plaques et de boulons en appui sur les faces extérieures des plaques de rigidification. En outre, les dispositifs de serrage Si permettent un montage relativement rapide et simple.
Ces dispositifs de montage présentent l'avantage d'utiliser des plaques de rigidification identiques ou similaires.
Les dispositifs de serrage sont de préférence réalisés dans un acier à haute résistance afin de résister aux contraintes et déformation imposées. De manière préférentielle, le matériau des dispositifs d'assemblage présente un module d'Young supérieur à 10 GPa et une limite d'élasticité supérieure à dix fois la contrainte maximale présente dans les tirants de l'assemblage final lorsqu'ils sont chargés.
15 Par exemple les dispositifs de serrage sont réalisés en acier inox X4CrNiMo 16-05-01.
Par exemple les tiges des colonnettes ont un diamètre compris entre 1 mm et 20 mm, préférentiellement égal à 8 mm. De préférence, le nombre de colonnettes et leur diamètre sont choisis de manière à ce que l'ensemble des colonnettes soit sensiblement plus rigide que l'empilement. Le rapport de la raideur de l'ensemble des colonnettes sur la raideur de l'empilement est avantageusement compris en 1 et 1000 et préférentiellement de l'ordre de 50.
Dans un exemple de réalisation, le système de serrage comporte plusieurs jeux de colonnettes de longueurs différentes permettant de s'adapter à des empilements de différentes hauteurs, les premiers et deuxièmes éléments filetés pouvant être utilisés pour différentes longueurs de colonnettes.
La variation de hauteur entre deux empilements peut être en partie compensée par le niveau de vissage des premiers et deuxième éléments dans les trous taraudés des plaques P1 et P2.
Un système de serrage pour réaliser un assemblage complet comportant trois modules comprend au moins trois jeux de dispositifs de serrage, puisque chaque module est équipé de dispositifs de serrage, notamment lorsque les trois empilements sont superposés.
Dans un exemple de réalisation, tout ou partie des colonnettes 12 est équipé
d'une jauge de déformation calibrée permettant de contrôler les efforts appliqués lors de leur mise en tension. Par exemple, les colonnettes présentent un perçage diamétral dans lequel est placée la jauge. Une partie seulement des colonnettes peut être équipée de jauges de déformation, en couplant la mesure de la déformation à une mesure du couple de serrage sur les premiers et deuxième éléments il est possible de répéter le serrage sur les autres dispositifs de serrage sans utiliser des jauges de déformation.
Sur les figures 6, 7A et 7B, on peut voir une variante de réalisation d'un empilement de la figure 1 présentant une tolérance au désaxement entre les trous des plaques de rigidification sensiblement augmentée.
Par exemple les tiges des colonnettes ont un diamètre compris entre 1 mm et 20 mm, préférentiellement égal à 8 mm. De préférence, le nombre de colonnettes et leur diamètre sont choisis de manière à ce que l'ensemble des colonnettes soit sensiblement plus rigide que l'empilement. Le rapport de la raideur de l'ensemble des colonnettes sur la raideur de l'empilement est avantageusement compris en 1 et 1000 et préférentiellement de l'ordre de 50.
Dans un exemple de réalisation, le système de serrage comporte plusieurs jeux de colonnettes de longueurs différentes permettant de s'adapter à des empilements de différentes hauteurs, les premiers et deuxièmes éléments filetés pouvant être utilisés pour différentes longueurs de colonnettes.
La variation de hauteur entre deux empilements peut être en partie compensée par le niveau de vissage des premiers et deuxième éléments dans les trous taraudés des plaques P1 et P2.
Un système de serrage pour réaliser un assemblage complet comportant trois modules comprend au moins trois jeux de dispositifs de serrage, puisque chaque module est équipé de dispositifs de serrage, notamment lorsque les trois empilements sont superposés.
Dans un exemple de réalisation, tout ou partie des colonnettes 12 est équipé
d'une jauge de déformation calibrée permettant de contrôler les efforts appliqués lors de leur mise en tension. Par exemple, les colonnettes présentent un perçage diamétral dans lequel est placée la jauge. Une partie seulement des colonnettes peut être équipée de jauges de déformation, en couplant la mesure de la déformation à une mesure du couple de serrage sur les premiers et deuxième éléments il est possible de répéter le serrage sur les autres dispositifs de serrage sans utiliser des jauges de déformation.
Sur les figures 6, 7A et 7B, on peut voir une variante de réalisation d'un empilement de la figure 1 présentant une tolérance au désaxement entre les trous des plaques de rigidification sensiblement augmentée.
16 Le système de serrage S2 comporte un premier élément fileté 8 identique ou similaire au premier élément du système de serrage Si et configuré pour être vissé
directement dans un trou taraudé de la plaque Pl. Le système de serrage S2 comporte également un deuxième élément fileté 10 identique ou similaire au deuxième élément du système de serrage Si. Le système de serrage S2 comporte également un écrou 30 configuré pour être monté avec un jeu transversal dans un trou 5' de la plaque de rigidification P2. Le deuxième élément fileté 10' est configuré pour être vissé dans l'écrou 30, il est similaire au deuxième élément 10. L'écrou 30 comporte une embase 32 destiné
à venir en appui sur la face extérieure de la plaque de rigidification P2 de sorte à
immobiliser axialement l'écrou 30 contre la plaque de rigidification P2.
Avantageusement, la face extérieure de la plaque de rigidification P2 est structurée pour que l'écrou 30 ne fasse pas saillie de la face extérieure et ainsi ne gêne pas la mise en place d'un autre module. Dans l'exemple représenté, un lamage 34 est réalisé dans l'oreille, le lamage ayant une profondeur au moins égale à l'épaisseur de l'embase 32 de l'écrou.
Comme on peut le voir sur les figures 7A et 7B, l'écrou 30 est libre de se déplacer latéralement dans le trou 5' de la plaque de rigidification P2' afin de compenser le désalignement entre les trous 5' des deux plaques de rigidification.
La mise en place des dispositifs de serrage est sensiblement identique à celle des dispositifs du système de serrage Si. Le premier élément est vissé dans un trou de la plaque de rigidification P1, l'écrou 30 est mis en place dans le trou 5' de la plaque de rigidification P2, le deuxième élément 10' est vissé dans l'écrou 30 partiellement. Les têtes de colonnettes 12 sont glissées dans les logements des premier et deuxième éléments 8, 10'. Ensuite le premier élément 8 et/ou le deuxième élément 10' sont vissés davantage pour mettre en tension la colonnette 12. Cette mise en place est répétée pour tous les dispositifs de serrage.
Dans cette variante, soit les trous dans la plaques P2' ont un diamètre plus grand que le diamètre des trous de la plaque P1, soit la partie filetée du deuxième élément a un diamètre plus petit que celui du premier élément.
Sur les figures 8 à 10, on peut voir un autre exemple de réalisation d'un empilement selon l'invention.
directement dans un trou taraudé de la plaque Pl. Le système de serrage S2 comporte également un deuxième élément fileté 10 identique ou similaire au deuxième élément du système de serrage Si. Le système de serrage S2 comporte également un écrou 30 configuré pour être monté avec un jeu transversal dans un trou 5' de la plaque de rigidification P2. Le deuxième élément fileté 10' est configuré pour être vissé dans l'écrou 30, il est similaire au deuxième élément 10. L'écrou 30 comporte une embase 32 destiné
à venir en appui sur la face extérieure de la plaque de rigidification P2 de sorte à
immobiliser axialement l'écrou 30 contre la plaque de rigidification P2.
Avantageusement, la face extérieure de la plaque de rigidification P2 est structurée pour que l'écrou 30 ne fasse pas saillie de la face extérieure et ainsi ne gêne pas la mise en place d'un autre module. Dans l'exemple représenté, un lamage 34 est réalisé dans l'oreille, le lamage ayant une profondeur au moins égale à l'épaisseur de l'embase 32 de l'écrou.
Comme on peut le voir sur les figures 7A et 7B, l'écrou 30 est libre de se déplacer latéralement dans le trou 5' de la plaque de rigidification P2' afin de compenser le désalignement entre les trous 5' des deux plaques de rigidification.
La mise en place des dispositifs de serrage est sensiblement identique à celle des dispositifs du système de serrage Si. Le premier élément est vissé dans un trou de la plaque de rigidification P1, l'écrou 30 est mis en place dans le trou 5' de la plaque de rigidification P2, le deuxième élément 10' est vissé dans l'écrou 30 partiellement. Les têtes de colonnettes 12 sont glissées dans les logements des premier et deuxième éléments 8, 10'. Ensuite le premier élément 8 et/ou le deuxième élément 10' sont vissés davantage pour mettre en tension la colonnette 12. Cette mise en place est répétée pour tous les dispositifs de serrage.
Dans cette variante, soit les trous dans la plaques P2' ont un diamètre plus grand que le diamètre des trous de la plaque P1, soit la partie filetée du deuxième élément a un diamètre plus petit que celui du premier élément.
Sur les figures 8 à 10, on peut voir un autre exemple de réalisation d'un empilement selon l'invention.
17 Le système de serrage S3 comporte un premier élément fileté et une colonnette. Une des têtes de la colonnette coopère avec le premier élément fileté et l'autre tête coopère directement avec la plaque de rigidification P2".
La plaque de rigidification P2" comporte des logements 36 pour chaque tête formée par un trou traversant la plaque et débouchant latéralement vers l'extérieur du bord de la plaque de rigidification P2". Chaque logement 36 est traversant et comporte une première portion 36.1 d'une première largeur et une deuxième portion 36.2 d'une deuxième largeur plus grande que la première largeur, délimitant entre eux un épaulement 38 formant butée axiale pour la tête de la colonnette.
La profondeur de la deuxième portion 36.2 est avantageusement suffisante pour que la tête ne fasse pas saillie de la plaque de rigidification P2".
La mise en place des dispositifs de serrage va maintenant être décrite.
Le premier élément 8 est partiellement vissé dans le trou et est orienté de sorte à permettre le montage des têtes de colonnette dans le logement du premier élément et le logement de la plaque de rigidification P2", la tête reçue dans le logement 36 est en appui sur l'épaulement 38. Le premier élément 8 est ensuite davantage vissé
dans le trou de la plaque de rigidification P1 de sorte à mettre en tension la colonnette.
Cette opération est répétée pour chacun des dispositifs de serrage.
Cet exemple de réalisation présente l'avantage de simplifier le montage et de le rendre plus rapide puisqu'il ne requiert le vissage que d'un élément fileté. En outre, le module présente une hauteur réduite.
Sur les figures 11, 12A et 12B; on peut voir un autre exemple de réalisation dans lequel les dispositifs de serrage.
Le système de serrage S4 comporte des dispositifs de serrage comportant un premier câble Cl fixé à la plaque de rigidification P1 et un deuxième câble C2 fixé à la plaque de rigidification P2 et un dispositif de connexion des câbles et de mise en tension de ceux-ci. Les câbles Cl et C2 sont de préférence de même diamètre. Les deux câbles Cl, C2 une fois assemblés remplissent la fonction de colonnette.
Le premier câble Cl est muni à une extrémité C1.1 d'un élément fileté 40 configuré pour se visser dans un trou de la plaque de rigidification Pl.
L'extrémité C1.1 est
La plaque de rigidification P2" comporte des logements 36 pour chaque tête formée par un trou traversant la plaque et débouchant latéralement vers l'extérieur du bord de la plaque de rigidification P2". Chaque logement 36 est traversant et comporte une première portion 36.1 d'une première largeur et une deuxième portion 36.2 d'une deuxième largeur plus grande que la première largeur, délimitant entre eux un épaulement 38 formant butée axiale pour la tête de la colonnette.
La profondeur de la deuxième portion 36.2 est avantageusement suffisante pour que la tête ne fasse pas saillie de la plaque de rigidification P2".
La mise en place des dispositifs de serrage va maintenant être décrite.
Le premier élément 8 est partiellement vissé dans le trou et est orienté de sorte à permettre le montage des têtes de colonnette dans le logement du premier élément et le logement de la plaque de rigidification P2", la tête reçue dans le logement 36 est en appui sur l'épaulement 38. Le premier élément 8 est ensuite davantage vissé
dans le trou de la plaque de rigidification P1 de sorte à mettre en tension la colonnette.
Cette opération est répétée pour chacun des dispositifs de serrage.
Cet exemple de réalisation présente l'avantage de simplifier le montage et de le rendre plus rapide puisqu'il ne requiert le vissage que d'un élément fileté. En outre, le module présente une hauteur réduite.
Sur les figures 11, 12A et 12B; on peut voir un autre exemple de réalisation dans lequel les dispositifs de serrage.
Le système de serrage S4 comporte des dispositifs de serrage comportant un premier câble Cl fixé à la plaque de rigidification P1 et un deuxième câble C2 fixé à la plaque de rigidification P2 et un dispositif de connexion des câbles et de mise en tension de ceux-ci. Les câbles Cl et C2 sont de préférence de même diamètre. Les deux câbles Cl, C2 une fois assemblés remplissent la fonction de colonnette.
Le premier câble Cl est muni à une extrémité C1.1 d'un élément fileté 40 configuré pour se visser dans un trou de la plaque de rigidification Pl.
L'extrémité C1.1 est
18 soudée sur l'élément fileté 40. Le premier câble Cl est muni à son autre extrémité C1.2 d'un embout fileté 42, par exemple sertie sur l'extrémité C1.2 du câble.
Le deuxième câble C2 est muni à une extrémité C2.1 d'un élément fileté 44 configuré pour se visser dans un trou de la plaque de rigidification P2.
L'extrémité C2.1 est soudée sur l'élément fileté 44.
Le deuxième câble C2 est muni à son autre extrémité C2.2 d'un écrou 46, monté mobile en rotation autour du câble C2 et en translation le long du câble C2 de sorte à pouvoir être vissé sur l'embout 42 porté par le câble Cl. Par exemple, le câble C2 est introduit dans l'écrou 46 et une bague 48 est sertie sur l'extrémité C2.2 du câble C2 pour limiter la translation de l'écrou sur le câble C2. En variante, l'écrou 46 est fixé en rotation sur le câble C2 et le câble C2 est monté libre en rotation dans l'élément fileté 44.
Chaque élément fileté 40, 44 comporte une portion filetée 44.1 pour coopérer avec un trou d'une plaque de rigidification Pl, P2 et une portion de serrage 44.2 permettant le serrage des éléments 40, 44 dans les trous, les portions de serrage sont avantageusement de forme polygonale, de préférence hexagonale.
En variante, les câbles sont montés sur les plaques comme dans l'exemple de la figure 8.
La mise en place des dispositifs de serrage va maintenant être décrite.
L'élément fileté 40 est vissé dans un trou 8 de la plaque de rigidification Pl, l'élément fileté 44 est vissé dans un trou 10 de la plaque de rigidification P2. L'écrou 46 est vissé sur l'embout 42 jusqu'à mettre sous tension les câbles Cl et C2.
Les câbles Cl et C2 sont choisis de sorte à présenter une raideur suffisante.
De manière similaire aux systèmes de serrage à colonnettes rigides, de préférence, le nombre de dispositifs de serrage à câble et le diamètre des câbles sont choisis de manière à ce que l'ensemble des dispositifs de serrage soit sensiblement plus rigide que l'empilement. Le rapport de la raideur de l'ensemble des dispositifs de serrage sur la raideur de l'empilement est avantageusement compris en 1 et 1000 et préférentiellement de l'ordre de 50.
Le deuxième câble C2 est muni à une extrémité C2.1 d'un élément fileté 44 configuré pour se visser dans un trou de la plaque de rigidification P2.
L'extrémité C2.1 est soudée sur l'élément fileté 44.
Le deuxième câble C2 est muni à son autre extrémité C2.2 d'un écrou 46, monté mobile en rotation autour du câble C2 et en translation le long du câble C2 de sorte à pouvoir être vissé sur l'embout 42 porté par le câble Cl. Par exemple, le câble C2 est introduit dans l'écrou 46 et une bague 48 est sertie sur l'extrémité C2.2 du câble C2 pour limiter la translation de l'écrou sur le câble C2. En variante, l'écrou 46 est fixé en rotation sur le câble C2 et le câble C2 est monté libre en rotation dans l'élément fileté 44.
Chaque élément fileté 40, 44 comporte une portion filetée 44.1 pour coopérer avec un trou d'une plaque de rigidification Pl, P2 et une portion de serrage 44.2 permettant le serrage des éléments 40, 44 dans les trous, les portions de serrage sont avantageusement de forme polygonale, de préférence hexagonale.
En variante, les câbles sont montés sur les plaques comme dans l'exemple de la figure 8.
La mise en place des dispositifs de serrage va maintenant être décrite.
L'élément fileté 40 est vissé dans un trou 8 de la plaque de rigidification Pl, l'élément fileté 44 est vissé dans un trou 10 de la plaque de rigidification P2. L'écrou 46 est vissé sur l'embout 42 jusqu'à mettre sous tension les câbles Cl et C2.
Les câbles Cl et C2 sont choisis de sorte à présenter une raideur suffisante.
De manière similaire aux systèmes de serrage à colonnettes rigides, de préférence, le nombre de dispositifs de serrage à câble et le diamètre des câbles sont choisis de manière à ce que l'ensemble des dispositifs de serrage soit sensiblement plus rigide que l'empilement. Le rapport de la raideur de l'ensemble des dispositifs de serrage sur la raideur de l'empilement est avantageusement compris en 1 et 1000 et préférentiellement de l'ordre de 50.
19 Le système de serrage selon l'invention permet de maintenir des empilements en compression tout en évitant d'avoir des éléments en saillies des faces extérieures des plaques de rigidification ce qui simplifie la superposition des empilements.
Claims (20)
1. Système de serrage pour un module comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs dans une direction longitudinale, et une première plaque de rigidification (P1) et une deuxième plaque de rigidification (P2, P2', P2") de part et d'autres de l'empilement, ledit système de serrage étant destiné à exercer un effort de compression sur ledit empilement dans la direction longitudinale, chaque première (P1) et deuxième (P2, P2', P2") plaques de rigidification comportant n trous (8, 10) orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, n étant un entier au moins égal à 2, ledit système de serrage comportant n dispositifs de serrage, chaque dispositif de serrage comportant une colonnette (12) configurée pour relier mécaniquement la première (P1) et la deuxième (P2, P2', P2") plaques de rigidification, chaque colonnette (12) s'étendant dans l'espace entre les première et deuxième plaques de rigidification, chaque dispositif de serrage comportant également des premiers moyens pénétrant dans chacune des première et deuxième plaques de rigidification et fixant la colonnette (12) auxdites première (P1) et deuxième (P2, P2', P2") plaques de rigidification et des deuxièmes moyens d'ajustement pour ajuster la tension appliquée à la colonnette.
2. Système de serrage selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers moyens comportent, au niveau de chacune des plaques de rigidification, un logement pour une tête (26) de colonnette, configuré pour permettre un montage d'une tête (26) de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
3. Système de serrage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits premiers moyens comportant au moins un premier élément fileté (8) configuré
pour être vissé dans un trou (4) d'une des plaques de rigidification.
pour être vissé dans un trou (4) d'une des plaques de rigidification.
4. Système de serrage selon la revendication 3, dans lequel ladite colonnette (12) comporte, à une première extrémité longitudinale, une tête (26) coopérant avec le premier élément fileté (8) et, à une deuxième extrémité longitudinale, une tête (26) destinée à être reliée à la deuxième plaque de rigidification (P2, P2') et dans lequel les deuxièmes moyens d'ajustement sont formés par la coopération du premier élément fileté (8) avec la première plaque de rigidification (P1).
5. Système de serrage selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le premier élément fileté (8) comporte un logement pour une tête (26) de colonnette, configuré
pour permettre un montage d'une tête (26) de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
pour permettre un montage d'une tête (26) de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
6. Système de serrage selon la revendication 5, dans lequel les premiers moyens comportent un deuxième élément fileté (10) configuré pour être vissé
dans un trou (5) de la deuxième plaque de rigidification (P2), et dans lequel le deuxième élément fileté (10) comporte un logement pour une tête (26) de colonnette, configuré
pour permettre un montage d'une tête (26) de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
dans un trou (5) de la deuxième plaque de rigidification (P2), et dans lequel le deuxième élément fileté (10) comporte un logement pour une tête (26) de colonnette, configuré
pour permettre un montage d'une tête (26) de colonnette dans le logement par déplacement latéral de la colonnette.
7. Système de serrage selon la revendication 6, dans lequel les logements et les têtes sont configurés pour ménager entre eux un jeu latéral.
8. Système de serrage selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le dispositif de serrage comporte au moins un écrou (36) configuré pour être monté avec un jeu latéral dans un trou (5') de la deuxième plaque de rigidification (P2) et être immobilisé
en translation dans la direction axiale au moins dans un sens opposé à celui dans lequel le deuxième élément fileté (10') est vissé dans le trou (5').
en translation dans la direction axiale au moins dans un sens opposé à celui dans lequel le deuxième élément fileté (10') est vissé dans le trou (5').
9. Système de serrage selon la revendication 1, dans lequel chaque colonnette comporte deux câbles (C1, C2), chacun configuré pour être fixé par une première extrémité au moins en translation dans la direction axiale aux première et deuxième plaques de rigidification et comportant à une deuxième extrémité des moyens de connexion des câbles entre eux, formant les deuxièmes moyens d'ajustement.
10. Système de serrage selon la revendication 9, dans lequel les premiers moyens comportent un deuxième élément fileté configure pour être vissé dans un trou de la deuxième plaque de rigidification, la première extrémité d'un câble étant soudée dans le premier élément fileté et la première extrémité de l'autre câble étant soudé dans le deuxième élément fileté.
11. Système de serrage selon la revendication 10, dans lequel les deuxièmes moyens d'ajustement comportent un écrou (46) monté libre en rotation sur la deuxième extrémité de l'un des câbles et un pion fileté (42) monté sur la deuxième extrémité de l'autre câble.
12. Système de serrage selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel au moins un dispositif de serrage comporte une jauge de déformation configurée pour fournir la tension appliquée à la colonnette.
13. Module comportant un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et une première et une deuxième plaques de rigidification (P1, P2, P2', P2") de part et d'autre de l'empilement et un système de serrage (51, S2, S3, S4) selon l'une des revendications précédentes, les première et deuxième plaques de rigidification comportant des trous (4, 5, 5') pour le montage des dispositif de serrage disposés le long des bords des plaques de rigidification.
14. Module électrochimique selon la revendication 13 en combinaison avec la revendication 4, dans lequel les trous de la deuxième plaque de rigidification (P2") débouchent latéralement dans les bords de la deuxième plaque de rigidification, lesdits trous comportant un épaulement (38) formant une face d'appui pour une tête de colonnette.
15. Module électrochimique selon la revendication 13 en combinaison avec la revendication 8, dans lequel l'écrou (30) comporte une collerette en appui contre une zone de la face extérieure de la deuxième plaque de rigidification, et dans lequel ladite zone comporte un lamage (34) de sorte que la collerette ne fasse pas saillie d'un plan principal de ladite face extérieure.
16. Procédé de mise en compression d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs au moyen d'un système de serrage selon l'une des revendications 1 à 8, comportant:
a) la fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et des première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, b) le montage d'un premier élément fileté dans un trou de la première plaque de rigidification pour chaque dispositif de serrage, c) montage de la colonnette entre ledit premier élément et la deuxième plaque de rigidification, d) mise en tension de ladite colonnette.
a) la fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et des première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites plaques comportant chacune n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des plaques de rigidification, b) le montage d'un premier élément fileté dans un trou de la première plaque de rigidification pour chaque dispositif de serrage, c) montage de la colonnette entre ledit premier élément et la deuxième plaque de rigidification, d) mise en tension de ladite colonnette.
17. Procédé de mise en compression selon la revendication précédente, dans lequel lors de l'étape d), la mise sous tension est obtenue par vissage du premier élément filetée dans le trou.
18. Procédé de mise en compression selon la revendication 16 ou 17, dans lequel lors de l'étape c), un deuxième élément fileté est monté dans un trou de la deuxième plaque de rigidification et dans lequel lors de l'étape d), la mise en tension est obtenue par vissage du premier élément dans le trou et/ou vissage du deuxième élément dans le trou.
19. Procédé de mise en compression d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs au moyen d'un système de serrage selon les revendications 9 à 11 comportant:
a) fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdits première et deuxième plaques de rigidification comportant chacune n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des première et deuxième plaques de rigidification, b) montage d'un premier élément fileté dans un trou de la première plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, c) montage d'un deuxième élément fileté dans un trou de la deuxième plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, d) connexion desdits câbles et mise en tension desdits câbles.
a) fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdits première et deuxième plaques de rigidification comportant chacune n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des première et deuxième plaques de rigidification, b) montage d'un premier élément fileté dans un trou de la première plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, c) montage d'un deuxième élément fileté dans un trou de la deuxième plaque de rigidification pour chaque dispositif de montage, d) connexion desdits câbles et mise en tension desdits câbles.
20. Procédé de fabrication d'un assemblage électrochimique constituant un réacteur d'électrolyse ou de co-électrolyse SOEC ou une pile à combustible SOFC, comportant une superposition de p modules, p étant un entier au moins égal à
2, comportant :
a') Fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites première et deuxième plaques de rigidification comportant chacune n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des première et deuxième plaques de rigidification, b') Mise en place dudit empilement et des première et deuxième plaques de rigidification dans une presse, c') Application d'un effort de compression axial donné, d') Réalisation d'un scellement entre les cellules et les interconnecteurs e') Mise en place du système de serrage en appliquant le procédé selon l'une des revendications 16 à 18, f') répétition des étapes a') à e') pour fabriquer p modules, g') superposition des modules h') mise en place desdits modules superposés dans une presse i') application d'un effort de compression axial aux modules superposés, j') retrait de systèmes de serrage de tous les modules, k') réalisation d'un scellement entre les modules, l') montage d'un système de maintien en compression desdits modules, m') retrait de la presse.
2, comportant :
a') Fourniture d'un empilement de cellules électrochimiques et d'interconnecteurs et de première et deuxième plaques de rigidification de part et d'autre de l'empilement, lesdites première et deuxième plaques de rigidification comportant chacune n trous orthogonaux aux plaques de rigidification et répartis le long des bords des première et deuxième plaques de rigidification, b') Mise en place dudit empilement et des première et deuxième plaques de rigidification dans une presse, c') Application d'un effort de compression axial donné, d') Réalisation d'un scellement entre les cellules et les interconnecteurs e') Mise en place du système de serrage en appliquant le procédé selon l'une des revendications 16 à 18, f') répétition des étapes a') à e') pour fabriquer p modules, g') superposition des modules h') mise en place desdits modules superposés dans une presse i') application d'un effort de compression axial aux modules superposés, j') retrait de systèmes de serrage de tous les modules, k') réalisation d'un scellement entre les modules, l') montage d'un système de maintien en compression desdits modules, m') retrait de la presse.
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|---|---|
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