CH504792A - Batterie de piles à combustible à électrolyte solide - Google Patents

Description

  
 



  Batterie de piles à combustible à électrolyte solide
La présente invention a pour objet une batterie de pile à combustible à électrolyte solide qui constitue un perfectionnement de la batterie de piles à combustible définie dans la revendication I du brevet principal 491510, dont la teneur est la suivante:

   batterie de piles à combustible à électrolyte solide, caractérisée par le fait qu'elle comprend un support poreux dont au moins la surface est électriquement isolante, revêtu d'une première couche comprenant alternativement des parties en un matériau conducteur électronique formant chacune la première électrode d'une des piles et des parties étanches en un matériau non conducteur électronique formant chacune l'isolation entre deux électrodes voisines, cette première couche étant elle-même revêtue d'une deuxième couche comprenant alternativement des parties formant chacune l'électrolyte d'une des piles et des parties étanches en un matériau non conducteur électronique formant chacune l'isolation entre deux électrodes voisines,

   cette première couche étant elle-même revêtue d'une deuxième couche comprenant alternativement des parties formant chacune l'électrolyte d'une des piles et recouvrant la majeure partie de la première électrode de la pile correspondante et une partie de l'isolation la séparant de la première électrode d'une des piles voisines, et des parties en un matériau étanche conducteur électronique recouvrant chacune la majeure partie de l'isolation séparant deux électrodes et la partie non recouverte par l'électrolyte de l'une de ces électrodes, cette deuxième couche étant elle-même revêtue d'une troisième couche comprenant des parties séparées en un matériau conducteur électronique, chacune recouvrant la majeure partie de l'électrolyte d'une des piles et formant la seconde électrode de celle-ci,

   dont une des extrémités est reliée à la partie conductrice électronique de la deuxième couche recouvrant partiellement la première électrode de la pile voisine, l'autre extrémité étant libre, le tout de manière à former une batterie constituant au moins une partie d'une cloison étanche délimitant au moins un compartiment destiné à la circulation d'un gaz combustible ou comburant.



   Le perfectionnement selon l'invention porte sur le matériau étanche conducteur électronique de la deuxième couche.



   Comme il a été indiqué dans le brevet principal, ce matériau doit réunir les caractéristiques suivantes: étanchéité aux gaz, bonne conductivité électronique, compatibilité avec les matériaux constituant l'anode, la cathode et l'électrolyte des piles de la batterie, absence de la propriété d'absorber par dissolution et de laisser diffuser l'oxygène et l'hydrogène. En outre, comme il a également été mentionné dans le brevet principal, ce matériau doit, de préférence, avoir un coefficient de dilatation thermique aussi proche que possible de celui des matériaux qui constituent le support poreux, la partie étanche de la première couche et l'électrolyte.



   Les matériaux qui ont été mentionnés dans le brevet principal, à savoir l'aluminure de nickel, un cermet à base d'aluminure de nickel et d'oxyde d'aluminium, un cermet à base d'aluminure de nickel, d'oxyde d'aluminium et d'argent et un cermet à base d'aluminure de nickel et d'oxyde de zirconium, satisfont très bien aux premières conditions mentionnées ci-dessus. L'emploi de ces matériaux a permis la fabrication de batterie de piles à combustible ayant d'excellentes performances qui sont, en grande partie, obtenues grâce au fait que la deuxième couche est parfaitement étanche aux gaz, tout au moins pour une batterie neuve. Toutefois, les propriétés de ces matériaux ne sont pas aussi bonnes en ce qui concerne le coefficient de dilatation thermique.

  En effet, ils présentent des différences de coefficient de dilatation avec l'électrolyte solide généralement utilisé, l'oxyde de zirconium stabilisé.



   Ces différences de coefficients de dilatation entre l'électrolyte et le matériau qui constitue le reste de la  deuxième couche de la batterie peuvent être à l'origine de l'apparition de fissures microscopiques, donc de pertes d'étanchéité de la couche lorsque la batterie est soumise à des cycles de chauffage et de refroidissement. Ces pertes d'étanchéité se traduisent elles-mêmes par une diminution de la puissance électrique fournie, puisque une partie du combustible vient en contact du comburant sans subir l'oxydation électrochimique. Donc il peut en résulter la nécessité d'éviter ou de limiter autant que possible les variations de températures de la   batte-    rie, ce qui peut constituer une certaine gêne à l'utilisation de cette dernière.



   L'invention permet une importante amélioration des qualités de la batterie. La batterie selon l'invention est caractérisée par le fait que le matériau étanche, conducteur électronique, de la deuxième couche a un coefficient de dilatation thermique très voisin de celui de l'électrolyte solide.



   L'invention consiste donc à employer, comme matériau étanche, conducteur électronique, de la deuxième couche de la batterie, une substance ou un mélange de substances ayant, par exemple un coefficient de dilatation thermique de l'ordre de   10.10-6El C,    dans le cas où l'électrolyte solide est constitué par la zircone cubique stabilisée. Ainsi, la deuxième couche de la batterie, qui comprend ledit matériau et l'électrolyte solide, conservera parfaitement son étanchéité même si la batterie est soumise à des variations de température.

   Dans le cas mentionné plus haut, où l'électrolyte solide est constitué par la zircone cubique stabilisée, on utilisera, de préférence, comme matériau conducteur électronique répondant à la définition ci-dessus,   l'un    des composés suivants:   La,      Sr1x ,    CrO3, x étant un nombre non nul au plus égal à   l,      :      Zr,      Pr,      O    et le zirconate de praséodyme dopé. On pourra aussi utiliser des mélanges de plusieurs de ces composés. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Batterie de piles à combustible à électrolyte solide, selon la revendication I du brevet principal, caractérisée par le fait que ledit matériau étanche, conducteur électonique, de la deuxième couche a un coefficient de dilata- tion thermique très voisin de celui de l'électrolyte solide.

   SOUS-REVENDICAT1ON Batterie selon la revendication dans laquelle l'électrolyte solide est la zircone cubique stabilisée, caractérisée par le fait que ledit matériau étanche, conducteur électonique, est choisi parmi les composés suivants: La: Srl < Crois, x étant un nombre non nul, au plus égal à 1, Zr2 Pr2 O et le zircone de praséodyme dopé.