CH621210A5

CH621210A5 - Assembly for electrochemical device including a plate and a support, and use of this assembly

Info

Publication number: CH621210A5
Application number: CH1567177A
Authority: CH
Inventors: A Renonce A Etre Mentionne Inventeur
Original assignee: Michelin & Cie
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1981-01-15
Also published as: SE424934B; GB1541334A; NL7714120A; FR2374746A1; DE2755512C3; SU860721A1; ES465197A1; BR7708483A; CA1086378A; DE2755512B2; BE861785A; AU3173277A; AU512938B2; FR2374746B1; JPS5378984A; DE2755512A1; SE7714411L

Description

La présente invention est relative aux dispositifs mettant en œuvre des réactions électrochimiques. Ces dispositifs comportent une cellule avec au moins un compartiment anodique et un compartiment cathodique. Chacun de ces compartiments comprend une électrode avec au moins une matière active participant àia réaction électrochimique mise en œuvre dans ce compartiment, et un organe conducteur de l'électricité, dit collecteur d'électrons, destiné à collecter les charges électriques libérées au cours de la réaction électrochimique, ou à délivrer les charges électriques nécessaires à cette réaction, ce collecteur pouvant faire partie de l'électrode. The present invention relates to devices implementing electrochemical reactions. These devices include a cell with at least one anode compartment and one cathode compartment. Each of these compartments comprises an electrode with at least one active material participating in the electrochemical reaction implemented in this compartment, and an electrically conductive member, called an electron collector, intended to collect the electric charges released during the electrochemical reaction, or to deliver the electrical charges necessary for this reaction, this collector possibly being part of the electrode.

En général, au moins un compartiment contient un fluide en mouvement, ce fluide étant en contact avec ime face d'une plaque. Cette plaque, qui est montée dans un support, constitue par exemple un séparateur, en particulier un séparateur perméable à des ions, ou ime électrode de polarité opposée à celle du compartiment où se trouve le fluide. In general, at least one compartment contains a moving fluid, this fluid being in contact with a face of a plate. This plate, which is mounted in a support, constitutes for example a separator, in particular an ion-permeable separator, or an electrode of polarity opposite to that of the compartment in which the fluid is located.

La réalisation de l'assemblage de la plaque et du support s'effectue habituellement de la façon suivante: The assembly of the plate and the support is usually carried out as follows:

- découpe de la plaque suivant un profil géométrique donné et à des cotes précises, - cutting of the plate according to a given geometric profile and at precise dimensions,

— fabrication par usinage ou moulage d'un support comportant en creux un profil de forme identique à celui des bords de la plaque, - manufacturing by machining or molding of a support having a hollow profile of identical shape to that of the edges of the plate,

- assemblage par collage de la plaque avec le support, le but de ce collage étant d'assurer le maintien mécanique de la plaque et l'étanchéité de l'assemblage par rapport au fluide, - assembly by bonding of the plate with the support, the purpose of this bonding being to ensure the mechanical maintenance of the plate and the tightness of the assembly with respect to the fluid,

— opération de finition visant à obtenir par grattage de l'excédent de produit de collage des surfaces régulières au voisinage des jonctions de la plaque avec le produit de collage. - finishing operation aimed at obtaining by scraping the excess of bonding product regular surfaces in the vicinity of the junctions of the plate with the bonding product.

Cette méthode de montage présente les inconvénients suivants: This mounting method has the following disadvantages:

a) elle nécessite une succession d'opérations manuelles longues, coûteuses et non reproductibles, car la qualité du produit fini fait intervenir pour une grande part l'habileté de l'opérateur; a) it requires a succession of long manual operations, costly and not reproducible, because the quality of the finished product largely involves the skill of the operator;

b) le grattage risque d'abîmer la surface de la plaque; b) scratching may damage the surface of the plate;

c) il est impossible d'obtenir des surfaces de jonction parfaitement régulières malgré un grattage soigné de l'excédent de colle; c) it is impossible to obtain perfectly regular joining surfaces despite careful scraping of the excess adhesive;

il subsiste en effet des irrégularités aux surfaces de jonction sous la forme de creux ou d'aspérités qui causent des hétérogénéités de circulation du fluide avec des espaces où le fluide stationne sans se renouveler; il s'ensuit dans ces espaces l'accumulation de produits de réaction ou de matière active, en particulier lorsque le fluide est un liquide, par exemple un électrolyte, ce qui provoque des phénomènes de passivation par suite de vitesses de diffusion insuffisantes; de plus, lorsque le fluide contient des particules solides ou liquides, l'accumulation de ces particules dans les espaces où le fluide stationne conduit rapidement à l'obstruction du compartiment; le dispositif devient ainsi rapidement inutilisable; there remain in fact irregularities at the junction surfaces in the form of hollows or asperities which cause heterogeneities in the circulation of the fluid with spaces where the fluid is stationary without renewing itself; it follows in these spaces the accumulation of reaction products or active material, in particular when the fluid is a liquid, for example an electrolyte, which causes passivation phenomena due to insufficient diffusion rates; moreover, when the fluid contains solid or liquid particles, the accumulation of these particles in the spaces where the fluid is stationed rapidly leads to the obstruction of the compartment; the device thus quickly becomes unusable;

d) pour éviter l'apparition de bulles dans le produit de collage, on est obligé de limiter son épaisseur de telle sorte que la tenue mécanique de l'assemblage et son étanchéité au fluide est très aléatoire. La tenue mécanique et l'étanchéité sont encore plus difficiles à réaliser lorsque la plaque comporte sur une de ses faces une matière difficile à coller. Tel est le cas en particulier des électrodes à diffusion gazeuse comportant une membrane ou un revêtement hydrophobe. d) to avoid the appearance of bubbles in the bonding product, it is necessary to limit its thickness so that the mechanical strength of the assembly and its fluid tightness is very random. Mechanical strength and sealing are even more difficult to achieve when the plate has on one of its faces a material that is difficult to stick. This is the case in particular of gas diffusion electrodes comprising a hydrophobic membrane or coating.

Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients. The object of the invention is to avoid these drawbacks.

Dans ce but, elle a pour premier objet un assemblage destiné à être utilisé dans un dispositif électrochimique et comportant une plaque destinée à être en contact avec un fluide en mouvement dans le dispositif électrochimique et un support, caractérisé en ce que la plaque comporte un pli sur au moins un bord, la zone périphérique de ce pli constituant une zone d'ancrage et étant située dans le support et au moins une s For this purpose, its first object is an assembly intended to be used in an electrochemical device and comprising a plate intended to be in contact with a fluid in movement in the electrochemical device and a support, characterized in that the plate comprises a fold on at least one edge, the peripheral zone of this fold constituting an anchoring zone and being located in the support and at least one s

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40 40

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partie du support étant obtenue par moulage d'ime ou de plusieurs matières sur cette zone d'ancrage, de telle sorte qu'une face du support adjacente à la zone d'ancrage se raccorde à une face de cette plaque, le long d'une ligne de raccord, en formant une surface de jonction régulière, ces faces étant également destinées à être en contact avec le fluide en mouvement, l'angle a déterminé au voisinage de la ligne du pli, par cette face de la plaque et le prolongement de la face correspondante de la zone d'ancrage étant situé hors de la plaque, cet angle a étant mesuré dans un plan perpendiculaire à cette face de la plaque et à ce prolongement de la face correspondante de la zone d'ancrage. part of the support being obtained by molding of one or more materials on this anchoring zone, so that one face of the support adjacent to the anchoring zone is connected to one face of this plate, along a connecting line, by forming a regular junction surface, these faces also being intended to be in contact with the moving fluid, the angle determined in the vicinity of the fold line, by this face of the plate and the extension of the corresponding face of the anchoring zone being situated outside the plate, this angle a being measured in a plane perpendicular to this face of the plate and to this extension of the corresponding face of the anchoring zone.

Un autre objet de l'invention est une utilisation de l'assemblage dans un générateur de courant électrique, caractérisée en ce que le fluide en mouvement est un liquide dans lequel se trouvent des particules solides et ladite plaque est une électrode. Another object of the invention is a use of the assembly in an electric current generator, characterized in that the moving fluid is a liquid in which there are solid particles and said plate is an electrode.

L'invention sera aisément comprise à l'aide de la description d'exemples d'exécution non limitatifs faite ci-après avec référence au dessin sur lequel: The invention will be easily understood with the aid of the description of nonlimiting exemplary embodiments made below with reference to the drawing in which:

- la fig. 1 représente schématiquement en coupe un assemblage connu, - fig. 1 schematically represents in section a known assembly,

- les fig. 2 et 3 représentent chacune schématiquement en coupe un assemblage réalisé par moulage, - figs. 2 and 3 each schematically represent in section an assembly produced by molding,

- la fig. 4 représente schématiquement en coupe un assemblage conforme à l'invention, - fig. 4 schematically shows in section an assembly according to the invention,

- la fig. 5 représente schématiquement vue de dessus l'assemblage représenté à la fig. 4, - fig. 5 schematically shows a top view of the assembly shown in FIG. 4,

- la fig. 6 représente schématiquement en coupe un autre assemblage conforme à l'invention, - fig. 6 schematically shows in section another assembly in accordance with the invention,

- la fig. 7 représente schématiquement en coupe un autre assemblage conforme à l'invention, - fig. 7 schematically shows in section another assembly in accordance with the invention,

- la fig. 8 représente schématiquement en coupe un autre assemblage conforme à l'invention dans lequel la plaque est une électrode à diffusion gazeuse, et - fig. 8 schematically shows in section another assembly according to the invention in which the plate is a gas diffusion electrode, and

- la fig. 9 représente schématiquement en coupe un dispositif électrochimique utilisant l'assemblage représenté à la fig. 8. - fig. 9 schematically shows in section an electrochemical device using the assembly shown in FIG. 8.

On voit à la fig. 1 un assemblage 10 comportant une plaque 1 et un support 2, cet assemblage étant réalisé de façon connue. La plaque 1 a, par exemple, une forme rectangulaire, le support 2 étant disposé autour de cette plaque. Le support 2 comporte un évidement 21 correspondant sensiblement en creux au profil du bord 11 de la plaque 1. Un produit 3 de collage permet d'assembler la plaque 1 avec le support 2. We see in fig. 1 an assembly 10 comprising a plate 1 and a support 2, this assembly being carried out in a known manner. The plate 1 has, for example, a rectangular shape, the support 2 being arranged around this plate. The support 2 has a recess 21 corresponding substantially in hollow to the profile of the edge 11 of the plate 1. A bonding product 3 makes it possible to assemble the plate 1 with the support 2.

L'assemblage 10 est destiné à être monté dans un dispositif électrochimique (non représenté sur cette figure) de telle sorte que la face 12 de la plaque 1 soit en contact avec un fluide en mouvement. La plaque 1 peut être par exemple un séparateur ou une électrode. The assembly 10 is intended to be mounted in an electrochemical device (not shown in this figure) so that the face 12 of the plate 1 is in contact with a moving fluid. The plate 1 can for example be a separator or an electrode.

La surface 31 du produit 3 assurant la jonction du support 2 avec la face 12 de la plaque 1 est dite surface de jonction. The surface 31 of the product 3 ensuring the junction of the support 2 with the face 12 of the plate 1 is called the junction surface.

Cette surface 31 de jonction destinée à être également en contact avec le fluide présente des irrégularités 311, ces irrégularités 311 étant impossibles à éviter totalement, même après un grattage soigné de l'excédent de produit 3. This junction surface 31 intended to also be in contact with the fluid has irregularities 311, these irregularities 311 being impossible to completely avoid, even after careful scraping of the excess product 3.

D'autre part, la quantité de produit 3 est nécessairement faible pour éviter l'apparition de bulles pendant la réalisation de l'assemblage et pendant le séchage de ce produit. On observe alors les inconvénients précédemment décrits. On the other hand, the quantity of product 3 is necessarily small to avoid the appearance of bubbles during the production of the assembly and during the drying of this product. We then observe the drawbacks described above.

La fig. 2 représente un autre assemblage 100 de la plaque 1 avec le support 2. Dans cet assemblage 100, le produit 3 a été introduit par moulage entre le support 2 et la plaque 1 de telle sorte que la surface 31 de jonction ne présente pas d'irrégularité, cette surface 31 et la face 12 de la plaque 1 étant dans le prolongement l'une de l'autre. Fig. 2 shows another assembly 100 of the plate 1 with the support 2. In this assembly 100, the product 3 was introduced by molding between the support 2 and the plate 1 so that the junction surface 31 does not have any irregularity, this surface 31 and the face 12 of the plate 1 being in the extension of one another.

Cet assemblage 100 évite les hétérogénéités de circulation du fluide dans le dispositif électrochimique et limite le nombre des opérations à effectuer pour réaliser l'assemblage, mais par contre la tenue mécanique et l'étanchéité de l'assemblage 100 sont encore insuffisants, étant donné que le produit 3 ne recouvre en aucun endroit la face 12, de telle sorte que les inconvénients précédemment décrits ne sont évités que pendant une période courte d'utilisation. This assembly 100 avoids the heterogeneities of circulation of the fluid in the electrochemical device and limits the number of operations to be carried out to carry out the assembly, but on the other hand the mechanical strength and the tightness of the assembly 100 are still insufficient, given that the product 3 does not cover the face 12 anywhere, so that the drawbacks described above are only avoided during a short period of use.

La fig. 3 représente un autre assemblage 1000 dans lequel la portion 32 du produit 3 de moulage .recouvre la partie 121 de la face 12 de la plaque 1. La face 320 de cette portion 32 se raccorde avec la face 12 selon la ligne de raccord 120. Fig. 3 represents another assembly 1000 in which the portion 32 of the molding product 3 covers the part 121 of the face 12 of the plate 1. The face 320 of this portion 32 is connected with the face 12 along the connection line 120.

Cette surface 320 de jonction fait l'angle A avec la partie 122 de la face 12 non recouverte par la portion 32, cette partie 122 et la face 320 étant en contact avec le fluide. L'angle A est mesuré au voisinage de la ligne 120, dans un plan perpendiculaire à la face 320 et à la partie 122 (plan de la fig. 3). This junction surface 320 forms the angle A with the part 122 of the face 12 not covered by the portion 32, this part 122 and the face 320 being in contact with the fluid. The angle A is measured in the vicinity of the line 120, in a plane perpendicular to the face 320 and to the part 122 (plane of FIG. 3).

Malgré le recouvrement de la partie 121, cet assemblage 1000 est cependant fragile lorsque l'angle A est supérieur à 160° par suite de la forme en coin accentuée de la portion 32. En effet, l'angle B de ce coin, mesuré au voisinage de la ligne 120 et perpendiculairement à la surface 320 et à la partie 121, est alors inférieur à 20° puisqu'il est égal à 180°-A. Cette fragilité devient particulièrement critique lorsque l'angle A est égal à 180°, c'est-à-dire lorsque les faces 320 et 12 se raccordent tangentiellement. De plus, il peut se produire un mauvais collage entre le produit 3 et la plaque 1 provoquant une étan-chéité défectueuse de cet assemblage 1000 quelque soit l'angle A. Despite the overlap of part 121, this assembly 1000 is however fragile when the angle A is greater than 160 ° owing to the accentuated wedge shape of the portion 32. Indeed, the angle B of this corner, measured at neighborhood of line 120 and perpendicular to surface 320 and to part 121, is then less than 20 ° since it is equal to 180 ° -A. This fragility becomes particularly critical when the angle A is equal to 180 °, that is to say when the faces 320 and 12 are joined tangentially. In addition, there may be a bad bonding between the product 3 and the plate 1 causing a defective sealing of this assembly 1000 whatever the angle A.

On voit à la fig. 4 un assemblage 400 conforme à l'invention. Cet assemblage 400 comporte und plaque 4 identique à la plaque 1 si ce n'est qu'elle comporte les plis 41 sur ses bords. La face 40 de la plaque 4 est destinée à être en contact avec un fluide lorsque l'assemblage 400 est utilisé dans un dispositif électrochimique (non représenté sur cette figure). La partie périphérique 411 de chaque pli 41, dite zone d'ancrage, comporte une face 4110 correspondant à la face 40. Au voisinage de la ligne 4111 de chaque pli 41, cette ligne 4111 de pli séparant les faces 40 et 4110, la face 40 fait avec le prolongement 41100 de la face 4110 un angle a situé hors de la plaque 4, cet angle a étant mesuré dans un plan perpendiculaire à la face 40 et au prolongement 41100 de la face 4110 (plan de la fig. 4). Pour simplifier l'assemblage, les angles a des plis 41 de l'assemblage 400 peuvent avoir des valeurs égales sans que cela soit nécessaire. Les plis 41 d'angle a peuvent être obtenus soit directement lors de la réalisation de la plaque, soit par une opération mécanique effectuée ultérieurement sur la plaque après sa réalisation, par exemple une opération de conformage par emboutissage ou pressage. L'assemblage 400 a été obtenu en plaçant la plaque 4 dans un moule (non représenté) et en réalisant les renforts 51 et 52, constituant le support 5, par introduction dans le moule d'une matière moulable, par exemple une matière thermoplastique ou thermodurcissable. La face 53 du renfort 51 se raccorde avec la face 40 selon une ligne de raccord qui est par exemple sensiblement confondue avec la ligne 4111 du pli 41 correspondant. La face 53, qui est donc surface de jonction et qui est dépourvue d'irrégularités, fait avec la face 40 de la plaque 4 l'angle A dont la définition est identique à celle donnée plus haut pour l'angle A représenté à la fig. 3, les angles A de l'assemblage 400 ayant par exemple, mais non nécessairement, des valeurs égales. Cette face 53 du support 5 fait avec la face 4110 du pli 41 l'angle C mesuré au voisinage de la ligne 4111 et dans un plan perpendiculaire aux faces 53 et 4110 (plan de la fig. 4). L'angle C est égal à 180°+ a-A, donc, quel que soit l'angle A, on peut choisir la valeur de l'angle a telle que l'angle C obtenu, de préférence au moins égal à 20°, assure un bon ancrage de la plaque 4 dans le support 5, c'est-à-dire une bonne solidité et une bonne étan-chéité, les renforts 51 et 52 entourant chaque zone d'ancrage s We see in fig. 4 an assembly 400 according to the invention. This assembly 400 comprises a plate 4 identical to the plate 1 except that it has the folds 41 on its edges. The face 40 of the plate 4 is intended to be in contact with a fluid when the assembly 400 is used in an electrochemical device (not shown in this figure). The peripheral part 411 of each fold 41, called the anchoring zone, has a face 4110 corresponding to the face 40. In the vicinity of the line 4111 of each fold 41, this line 4111 of fold separating the faces 40 and 4110, the face 40 made with the extension 41100 of the face 4110 an angle a situated outside of the plate 4, this angle a being measured in a plane perpendicular to the face 40 and to the extension 41100 of the face 4110 (plane of FIG. 4). To simplify the assembly, the angles of the folds 41 of the assembly 400 can have equal values without this being necessary. The folds 41 of angle a can be obtained either directly during the production of the plate, or by a mechanical operation carried out subsequently on the plate after its production, for example a shaping operation by stamping or pressing. The assembly 400 was obtained by placing the plate 4 in a mold (not shown) and by making the reinforcements 51 and 52, constituting the support 5, by introducing into the mold a moldable material, for example a thermoplastic material or thermosetting. The face 53 of the reinforcement 51 is connected with the face 40 along a connection line which is for example substantially coincident with the line 4111 of the corresponding fold 41. The face 53, which is therefore a junction surface and which is free from irregularities, forms with the face 40 of the plate 4 the angle A whose definition is identical to that given above for the angle A shown in FIG. . 3, the angles A of the assembly 400 having for example, but not necessarily, equal values. This face 53 of the support 5 makes with the face 4110 of the fold 41 the angle C measured in the vicinity of the line 4111 and in a plane perpendicular to the faces 53 and 4110 (plane of FIG. 4). The angle C is equal to 180 ° + aA, therefore, whatever the angle A, the value of the angle a can be chosen such that the angle C obtained, preferably at least equal to 20 °, ensures a good anchoring of the plate 4 in the support 5, that is to say a good solidity and a good seal, the reinforcements 51 and 52 surrounding each anchoring zone s

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411. Par exemple lorsque l'angle A est égal à 180°, c'est-à-dire lorsque les faces 53 et 40 se raccordent tangentiellement le long de la ligne de pli 4111, l'angle a est choisi de préférence au moins égal à 20° et au plus égal à 90°. 411. For example when the angle A is equal to 180 °, that is to say when the faces 53 and 40 are joined tangentially along the fold line 4111, the angle a is preferably chosen at least equal to 20 ° and at most equal to 90 °.

La tenue mécanique de l'assemblage 400 et son étanchéité s sont particulièrement bonnes lorsque la plaque 4 a une structure poreuse, par exemple une structure frittée, et lorsque les plis sont obtenus par une opération mécanique effectuée sur la plaque 4, par exemple une conformation à la presse. En effet, on obtient ainsi des microfissures qui permettent une migration io limitée du ou des matériaux de moulage. Dans ce cas, la valeur de l'angle a n'excède pas de préférence 60°, car un pliage d'angle a supérieur à 60° risque de provoquer une diminution de la tenue mécanique de la plaque 4 par suite de craquelures trop importantes, cet angle a étant alors avantageusement is voisin de 45°. The mechanical strength of the assembly 400 and its tightness are particularly good when the plate 4 has a porous structure, for example a sintered structure, and when the folds are obtained by a mechanical operation carried out on the plate 4, for example a conformation to the press. Indeed, microcracks are thus obtained which allow limited migration of the molding material (s). In this case, the value of the angle a does not preferably exceed 60 °, since a folding of an angle a greater than 60 ° may cause a reduction in the mechanical strength of the plate 4 as a result of excessive cracking. , this angle a then advantageously being close to 45 °.

La plaque 4 peut comporter un pli supplémentaire 42 situé à la périphérie d'un pli 41, comme représenté à la fig. 4. L'angle ß de ce pli 42, déterminé, de façon analogue à l'angle a, par la face 4110 du pli 41 et le prolongement 4200 de la face 20 correspondante 420 de la portion périphérique 421 du pli 42, est de sens contraire à l'angle a du pli 41 correspondant, c'est-à-dire que l'angle ß se trouve dans la plaque 4, cet angle ß étant mesuré, au voisinage de la ligne 4112 du pli 42 correspondant, dans un plan perpendiculaire à la face 4110 de la 2s zone d'ancrage 411 et au prolongement 4200 de la face 420, The plate 4 may include an additional fold 42 located at the periphery of a fold 41, as shown in FIG. 4. The angle ß of this fold 42, determined, analogously to the angle a, by the face 4110 of the fold 41 and the extension 4200 of the corresponding face 420 of the peripheral portion 421 of the fold 42, is opposite direction to the angle a of the corresponding fold 41, that is to say that the angle ß is in the plate 4, this angle ß being measured, in the vicinity of the line 4112 of the corresponding fold 42, in a plane perpendicular to face 4110 of the second anchoring zone 411 and to the extension 4200 of face 420,

cette ligne 4112 de pli séparant les faces 4110 et 420. this fold line 4112 separating the faces 4110 and 420.

On améliore encore ainsi la tenue mécanique et l'étanchéité de l'assemblage 400, le pli supplémentaire 42 se trouvant de préférence à l'intérieur du support 5. La valeur absolue de 30 l'angle ß est de préférence sensiblement égale à celle de l'angle a correspondant, comme représenté à la fig. 4. This further improves the mechanical strength and tightness of the assembly 400, the additional ply 42 preferably being inside the support 5. The absolute value of the angle ß is preferably substantially equal to that of the corresponding angle a, as shown in fig. 4.

Soit h la distance séparant les extrémités 4111 et 4112 de la face 4110 d'ime zone d'ancrage 411, cette distance étant mesurée dans un plan contenant l'angle a correspondant et 35 perpendiculairement à la portion de face 40 adjacente à la face 4110, de préférence h est comprise entre e et 6e, e étant l'épaisseur de la plaque 4, lorsque cette épaisseur est constante, ou l'épaisseur de la plaque 4 au voisinage de cette zone d'ancrage 411 si cette épaisseur est variable. 40 Let h be the distance separating the ends 4111 and 4112 from the face 4110 of my anchoring zone 411, this distance being measured in a plane containing the corresponding angle a and 35 perpendicular to the portion of face 40 adjacent to the face 4110 , preferably h is between e and 6e, e being the thickness of the plate 4, when this thickness is constant, or the thickness of the plate 4 in the vicinity of this anchoring zone 411 if this thickness is variable. 40

Dans l'assemblage 400 ainsi décrit, la face 53 du support 5 et la face 40 de la plaque 4 peuvent par exemple former une surface plane et régulière qui permet un écoulement particulièrement homogène du fluide avec lequel elles sont en contact lorsque l'assemblage 400 est monté dans le dispositif électro- 45 chimique, la bonne cohésion de l'assemblage 400 permettant également une bonne étanchéité vis-à-vis de ce fluide. In the assembly 400 thus described, the face 53 of the support 5 and the face 40 of the plate 4 can for example form a flat and regular surface which allows a particularly homogeneous flow of the fluid with which they are in contact when the assembly 400 is mounted in the electrochemical device, the good cohesion of the assembly 400 also allowing good sealing with respect to this fluid.

Cette disposition dans laquelle les faces 53 et 40 se raccordent tangentiellement est spécialement utils dans le cas où le fluide contient des particules car un raccord d'angle A diffé- so rent de 180° risque de causer un accrochage des particules. On peut aussi par exemple envisager des assemblages conformes à l'invention tels que les faces du support et de la plaque se raccordent de façon sensiblement tangentielle, sans qu'elles soient dans le prolongement l'une de l'autre. ss This arrangement in which the faces 53 and 40 are tangentially connected is especially useful in the case where the fluid contains particles because an angle connection A differs by 180 ° is likely to cause the particles to catch on. It is also possible, for example, to envisage assemblies in accordance with the invention such that the faces of the support and of the plate are connected substantially tangentially, without being in the extension of one another. ss

La fig. 6 représente un tel assemblage 60 conforme à l'invention. Les éléments constitutifs de cet assemblage 60 sont les mêmes que ceux de l'assemblage 400 avec la différence que les faces 54 du support 5 qui se raccordent tangentiellement avec la face 40 de la plaque 4 ont la forme de portions de cylindres de révolution de rayon r, les faces 54 et 40 assurant ainsi un passage de forme régulière pour l'écoulement du fluide dans le dispositif électrochimique, ce fluide pouvant, par exemple, contenir des particules. Fig. 6 shows such an assembly 60 according to the invention. The constituent elements of this assembly 60 are the same as those of the assembly 400 with the difference that the faces 54 of the support 5 which are tangentially connected with the face 40 of the plate 4 have the shape of portions of cylinders of revolution of radius r, the faces 54 and 40 thus ensuring a passage of regular shape for the flow of the fluid in the electrochemical device, this fluid possibly, for example, containing particles.

Lorsque les plis sont obtenus par opération mécanique, When the folds are obtained by mechanical operation,

celle-ci peut éventuellement être effectuée directement dans le moule. D'autre part, le procédé conforme à l'invention est applicable à toute opération de moulage connue, comme par exemple au moulage par injection. Les matières utilisées pour le moulage peuvent être très diverses, minérales, métalliques ou organiques, par exemple des polymères élastomériques, thermoplastiques ou thermodurcissables. this can optionally be carried out directly in the mold. On the other hand, the method according to the invention is applicable to any known molding operation, such as for example injection molding. The materials used for molding can be very diverse, mineral, metallic or organic, for example elastomeric, thermoplastic or thermosetting polymers.

Le support 5 est réalisé par moulage de deux renforts 51 et 52 autour de la zone d'ancrage 411 de la plaque 4, mais il est également possible de réaliser ce support 5 par moulage d'un seul renfort ou de plus de deux renforts, les matières de ces renforts pouvant être identiques ou différentes. The support 5 is produced by molding two reinforcements 51 and 52 around the anchoring zone 411 of the plate 4, but it is also possible to produce this support 5 by molding a single reinforcement or more than two reinforcements, the materials of these reinforcements can be identical or different.

H peut aussi être avantageux, pour augmenter les cadences de fabrication, d'introduire dans le moule avec la plaque un ou plusieurs renforts déjà préparés, par exemple sous forme de profilés, le reste du support étant réalisé par moulage d'une ou de plusieurs matières, pour assurer le lien entre les divers composants de l'ensemble. It may also be advantageous, in order to increase the production rates, to introduce into the mold with the plate one or more reinforcements already prepared, for example in the form of profiles, the rest of the support being produced by molding of one or more materials, to ensure the link between the various components of the assembly.

La fig. 7 représente un tel assemblage 70. Cet assemblage 70 est réalisé en disposant dans un moule (non représenté) la plaque 4 sur un profilé 55. Fig. 7 shows such an assembly 70. This assembly 70 is produced by placing the plate 4 on a profile 55 in a mold (not shown).

Ce profilé comporte une gorge 551 sur le fond de laquelle reposent les plis 41 et 42 par leurs faces opposées à la face 40 de la plaque 4. On injecte dans le moule une matière de façon à remplir l'espace vide de cette gorge 551, la face 561 régulière de ce renfort 56 ainsi obtenu se raccordant par exemple de façon sensiblement tangentielle à la face 40. This profile has a groove 551 on the bottom of which the folds 41 and 42 rest by their faces opposite to the face 40 of the plate 4. A material is injected into the mold so as to fill the empty space of this groove 551, the regular face 561 of this reinforcement 56 thus obtained is connected for example substantially tangentially to the face 40.

On voit à la fig. 8 selon une coupe semblable à celle de la fig. 4 un autre assemblage 80 conforme à l'invention et analogue à l'assemblage 400 représenté aux fig. 4 et 5, l'angle A étant égal à 180°. Dans cet assemblage 80, la plaque 4 est une électrode à diffusion gazeuse. Cette électrode 4 comporte un corps poreux 43. Sur une face 431 de ce corps poreux est appliquée une couche poreuse 44 destinée à servir de séparateur hydrophile. We see in fig. 8 in a section similar to that of FIG. 4 another assembly 80 according to the invention and similar to the assembly 400 shown in FIGS. 4 and 5, the angle A being equal to 180 °. In this assembly 80, the plate 4 is a gas diffusion electrode. This electrode 4 comprises a porous body 43. On a face 431 of this porous body is applied a porous layer 44 intended to serve as a hydrophilic separator.

La face de ce séparateur 44 opposée à la face 431 du corps 43 constitue la face 40 de la plaque 4. Sur la face 432 du corps 43 opposée à la face 431 est appliquée une couche poreuse 45 destinée à servir de séparateur hydrophobe. Les épaisseurs des séparateurs 44 et 45 faisant partie de l'électrode 4 sont de préférence faibles devant l'épaisseur du corps 43, ces épaisseurs étant mesurées dans la zone centrale de l'électrode 4, le rapport entre chacune des épaisseurs des séparateurs et l'épaisseur du corps 43 étant par exemple compris entre 0.25 et 0,05. Le corps 43 comporte une fine grille métallique 430 destinée à servir de collecteur d'électrons et reliée électriquement à une tige métallique 6 destinée à être reliée à une borne électrique dans le dispositif électrochimique. A titre d'exemple non limitatif, l'assemblage 80 est réalisé de la façon suivante. Le corps 43 est préparé de façon connue en soi par frittage sous forme de plaque sensiblement rectangulaire d'un mélange de poudres de noir de carbone et de nickel disposé autour de la grille 430 en nickel, ce corps comportant de l'argent comme catalyseur et du polytetrafluoréthylène comme agent hydrophobe. The face of this separator 44 opposite the face 431 of the body 43 constitutes the face 40 of the plate 4. On the face 432 of the body 43 opposite the face 431 is applied a porous layer 45 intended to serve as a hydrophobic separator. The thicknesses of the separators 44 and 45 forming part of the electrode 4 are preferably small compared to the thickness of the body 43, these thicknesses being measured in the central zone of the electrode 4, the ratio between each of the thicknesses of the separators and the body thickness 43 being for example between 0.25 and 0.05. The body 43 comprises a fine metal grid 430 intended to serve as an electron collector and electrically connected to a metal rod 6 intended to be connected to an electrical terminal in the electrochemical device. By way of nonlimiting example, the assembly 80 is carried out as follows. The body 43 is prepared in a manner known per se by sintering in the form of a substantially rectangular plate of a mixture of carbon black and nickel powders placed around the grid 430 of nickel, this body comprising silver as catalyst and polytetrafluoroethylene as a hydrophobic agent.

Le séparateur hydrophile 44 est réalisé par dispersion sur la face 431 de fibres à partir d'une solution d'un ou plusieurs polymères organiques dans un solvant ou un mélange de solvant comme décrit dans la demande de brevet français 7 538 242. The hydrophilic separator 44 is produced by dispersion on the face 431 of fibers from a solution of one or more organic polymers in a solvent or a mixture of solvents as described in French patent application 7,538,242.

A titre d'exemple, cette dispersion est effectuée à partir d'une solution de chlorure de polyvinyle dans un mélange de tétrahydrofurane et de cyclohexanone, les proportions respectives (parties en poids) de polymère, de tétrahydrofurane et de cyclohexanone étant respectivement les suivantes: 15 - 70 — 15. By way of example, this dispersion is carried out from a solution of polyvinyl chloride in a mixture of tetrahydrofuran and cyclohexanone, the respective proportions (parts by weight) of polymer, tetrahydrofuran and cyclohexanone being respectively the following: 15 - 70 - 15.

Le séparateur hydrophobe 45 est réalisé par application d'une feuille de polytétrafluoréthylène sur la face 432 du corps 43. The hydrophobic separator 45 is produced by applying a sheet of polytetrafluoroethylene to the face 432 of the body 43.

Le corps ainsi revêtu des séparateurs 44 et 45 est ensuite conformé à la presse de façon à obtenir les plis 41 et 42, ces eo The body thus coated with separators 44 and 45 is then conformed to the press so as to obtain the folds 41 and 42, these eo

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plis entourant la face rectangulaire 40 de la plaque 4 (fig. 5). Les angles a et ß (non représentés pour la clarté du dessin) ont des valeurs absolues sensiblement égales à 45°. folds surrounding the rectangular face 40 of the plate 4 (fig. 5). The angles a and ß (not shown for clarity of the drawing) have absolute values substantially equal to 45 °.

L'électrode 4 ainsi conformée est placée dans un moule (non représenté), avec la barre métallique 6, par exemple en cuivre, cette barre étant placée contre l'un des côtés de l'électrode 4, et les renforts 51 et 52 sont obtenus par moulage autour des bords de l'électrode et autour de la barre 6, dont une extrémité reste libre, de compound de résine, par exemple de résine époxy, les faces 53 et 40, dans le prolongement l'une de l'autre, formant une surface plane. The electrode 4 thus shaped is placed in a mold (not shown), with the metal bar 6, for example made of copper, this bar being placed against one of the sides of the electrode 4, and the reinforcements 51 and 52 are obtained by molding around the edges of the electrode and around the bar 6, one end of which remains free, of resin compound, for example of epoxy resin, the faces 53 and 40, in the extension of one another , forming a flat surface.

L'intérêt d'opérer la conformation à la presse sur une électrode comportant les séparateurs décrits vient de ce que cette conformation provoque l'apparition de microfissures à la fois dans le corps 43 et dans les séparateurs 44 et 45 d'où une bonne tenue mécanique de l'assemblage 80 par suite d'une migration dans ces microfissures du compound pendant le moulage. Pour éviter une migration excessive, la teneur en charges dans le compound est maintenue de préférence au moins égale à 80% en poids du mélange total. The advantage of operating the press conformation on an electrode comprising the separators described comes from the fact that this conformation causes the appearance of microcracks both in the body 43 and in the separators 44 and 45, hence good resistance. mechanics of assembly 80 as a result of migration in these microcracks of the compound during molding. To avoid excessive migration, the content of fillers in the compound is preferably maintained at least equal to 80% by weight of the total mixture.

L'assemblage 80 est utilisé par exemple dans un générateur électrochimique du type métal/air dont le compartiment anodi-que contient un électrolyte liquide en mouvement dans lequel se trouvent des particules constituées au moins en partie par un métal actif anodique, en particulier du zinc. Un tel générateur 9 est représenté à la fig. 9. Ce générateur 9 comporte un compartiment anodique 7 et un compartiment cathodique 8. Dans le compartiment cathodique 8 se trouve l'assemblage 80 comportant l'électrode 4 qui est utilisée comme cathode à diffusion d'air ou d'oxygène, la matière active cathodique étant l'oxygène. The assembly 80 is used for example in an electrochemical generator of the metal / air type, the anodic compartment of which contains a moving liquid electrolyte in which there are particles constituted at least in part by an anodic active metal, in particular zinc. . Such a generator 9 is shown in FIG. 9. This generator 9 comprises an anode compartment 7 and a cathode compartment 8. In the cathode compartment 8 is the assembly 80 comprising the electrode 4 which is used as a cathode for diffusion of air or oxygen, the active material cathodic being oxygen.

Les conduits d'arrivée et de départ de gaz dans le compartiment cathodique 8 sont schématisés par les flèches F8 et F'8. L'air ou l'oxygène arrive dans le compartiment cathodique 8 au contact du séparateur hydrophobe 45 qui est destiné de façon connue à éviter la migration de l'électrolyte à travers toute l'épaisseur de la cathode 4. The gas inlet and outlet conduits in the cathode compartment 8 are shown diagrammatically by the arrows F8 and F'8. The air or oxygen arrives in the cathode compartment 8 in contact with the hydrophobic separator 45 which is intended, in a known manner, to avoid the migration of the electrolyte through the entire thickness of the cathode 4.

Le compartiment anodique 7 comporte un collecteur anodique 71 disposé en face du séparateur hydrophile 44, et constitué par exemple d'une feuille métallique. Le compartiment anodique 7 contient un électrolyte aqueux alcalin (non représenté) dans lequel se trouvent des particules 72 de zinc, le séparateur hydrophile 44 étant perméable à l'électrolyte et imperméable aux particules 72 de zinc. L'électrolyte et les particules 72 de zinc constituent l'anode du générateur. The anode compartment 7 comprises an anode collector 71 disposed opposite the hydrophilic separator 44, and consisting for example of a metal sheet. The anode compartment 7 contains an aqueous alkaline electrolyte (not shown) in which there are particles 72 of zinc, the hydrophilic separator 44 being permeable to the electrolyte and impermeable to particles 72 of zinc. The electrolyte and the zinc particles 72 constitute the anode of the generator.

Un dispositif schématisé par la flèche F7 permet d'introduire dans le compartiment anodique 7 l'électrolyte et les particules 72 qui s'écoulent dans le compartiment anodique 7 entre d'une part le collecteur anodique 71 et d'autre part les surfaces 40 et 53 de l'assemblage 80. Les particules 72 de zinc s'oxydent au cours de leurs contacts avec le collecteur 71 en perdant des électrons, tandis que l'oxygène est réduit dans A device shown diagrammatically by the arrow F7 makes it possible to introduce into the anode compartment 7 the electrolyte and the particles 72 which flow into the anode compartment 7 between on the one hand the anode collector 71 and on the other hand the surfaces 40 and 53 of assembly 80. The zinc particles 72 oxidize during their contact with the collector 71 by losing electrons, while oxygen is reduced in

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l'électrode 4 à diffusion gazeuse par des électrons provenant du circuit de décharge (non représenté) disposé entre la borne positive P, reliée à la tige 6, et la borne négative N, reliée au collecteur anodique 71. Un dispositif schématisé par la flèche F'7 permet d'évacuer du compartiment anodique 7 l'électrolyte contenant les particules 72 qui n'ont pas été entièrement consommées par oxydation électrochimique. Un trajet 91 extérieur au compartiment anodique 7 permet de recycler l'électrolyte et les particules 72 dans le dispositif d'alimentation F7 à partir du dispositif d'évacuation F'7 par l'intermédiaire d'une pompe 910 et d'un réservoir tampon 911. Un dispositif 912 aboutissant dans le trajet 91 permet d'introduire dans ce trajet des particules de zinc de façon à conserver constant pendant chaque essai le pourcentage en poids de zinc dans l'électrolyte. the gas diffusion electrode 4 by electrons coming from the discharge circuit (not shown) arranged between the positive terminal P, connected to the rod 6, and the negative terminal N, connected to the anode collector 71. A device shown diagrammatically by the arrow F'7 allows the electrolyte containing the particles 72 which have not been entirely consumed by electrochemical oxidation to be removed from the anode compartment 7. A path 91 outside the anode compartment 7 makes it possible to recycle the electrolyte and the particles 72 in the supply device F7 from the discharge device F'7 by means of a pump 910 and a buffer tank 911. A device 912 terminating in the path 91 allows zinc particles to be introduced into this path so as to keep the percentage by weight of zinc in the electrolyte constant during each test.

Les conditions opératoires qui ne sont en rien limitatives sont par exemple les suivantes: The operating conditions which are in no way limiting are for example the following:

- électrolyte potasse 4 à 12 N (4 à 12 moles de potasse par litre), - electrolyte potash 4 to 12 N (4 to 12 moles of potash per liter),

- dimension moyenne des particules de zinc introduites dans l'électrolyte: 10 à 20 microns, - average size of the zinc particles introduced into the electrolyte: 10 to 20 microns,

- pourcentage en poids de zinc dans l'électrolyte: 20 à 30% du poids de l'électrolyte, - percentage by weight of zinc in the electrolyte: 20 to 30% of the weight of the electrolyte,

- vitesse de circulation de l'électrolyte dans le compartiment anodique: 10 à 30 m/minute. - circulation speed of the electrolyte in the anode compartment: 10 to 30 m / minute.

On obtient ainsi en continu une puissance de l'ordre de 50 Watts en maintenant la quantité de zinc dissoute dans l'électrolyte inférieure à une valeur au-delà de laquelle les particules de zinc se passiveraient, cette limite étant par exemple de 120 g/litre, pour la potasse 6 N. Cette régulation est obtenue par exemple en régénérant l'électrolyte dans une installation annexe, ou en remplaçant l'électrolyte zincaté par irne solution pure de potasse lorsque la valeur critique est atteinte. Le fonctionnement du générateur n'est ainsi limité que par la durée de vie de l'électrode 4 à diffusion, soit plusieurs milliers d'heures, car on ne constate aucune perturbation de l'écoulement et aucune dégradation de l'assemblage 80. A power of the order of 50 Watts is thus obtained continuously by keeping the quantity of zinc dissolved in the electrolyte below a value above which the zinc particles would passivate, this limit being for example 120 g / liter, for 6N potash. This regulation is obtained for example by regenerating the electrolyte in an ancillary installation, or by replacing the zincated electrolyte with a pure solution of potash when the critical value is reached. The operation of the generator is thus limited only by the lifetime of the diffusion electrode 4, that is to say several thousand hours, because there is no disturbance of the flow and no degradation of the assembly 80.

Par contre, l'emploi dans ce même générateur d'assemblages analogues à ceux représentés aux fig. 1 à 3 comportant une électrode identique à l'électrode 4 mais dépourvue de pli conduit rapidement à l'obstruction du compartiment anodique 7, les conditions opératoires étant les mêmes que précédemment. Cette obstruction est due à l'accrochage des particules sur les irrégularités des faces de ces assemblages en contact avec l'électrolyte, ces irrégularités étant dues soit à la réalisation des assemblages, soit à la dégradation de ces assemblages dans le générateur. On the other hand, the use in this same generator of assemblies similar to those represented in FIGS. 1 to 3 comprising an electrode identical to the electrode 4 but devoid of a fold rapidly leads to the obstruction of the anode compartment 7, the operating conditions being the same as above. This obstruction is due to the attachment of the particles to the irregularities of the faces of these assemblies in contact with the electrolyte, these irregularities being due either to the production of the assemblies, or to the degradation of these assemblies in the generator.

De plus, la mauvaise étanchéité de ces assemblages conduit à une migration de l'électrolyte vers l'air ou l'oxygène en contact avec le séparateur hydrophobe 45 ce qui affecte gravement les performances de l'électrode 4. In addition, the poor tightness of these assemblies leads to migration of the electrolyte towards air or oxygen in contact with the hydrophobic separator 45 which seriously affects the performance of the electrode 4.

5 5

s s

10 10

1S 1S

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

B B

2 feuilles dessins 2 sheets of drawings

Claims

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1. Assembly intended to be used in an electrochemical device and comprising a plate intended to be in contact with a fluid in movement in the electrochemical device and a support (5), characterized in that the plate (4) comprises a fold on the at least one edge, the peripheral zone of this fold constituting an anchoring zone and being situated in the support and at least part of the support being obtained by molding one or more materials on this anchoring zone, so that a face of the support adjacent to the anchoring zone is connected to a face (40) of this plate, along a connection line, forming a regular junction surface, these faces also being intended to be in contact with the moving fluid, the angle determined in the vicinity of the fold line, by this face of the plate and the extension of the corresponding face of the anchoring zone being situated outside the plate, this angje a being measured in a plane perpendicular to c ette face of the plate and this extension of the corresponding face of the anchoring zone.

2. Assembly according to claim 1, characterized in that the connecting line is substantially coincident with the fold line.

2

3. An assembly according to claim 2, characterized in that the angle C determined, in the vicinity of the connecting line, by the junction surface and the face of the anchoring zone corresponding to this face of the plate, is at less equal to 20 °, this angle C being measured in a plane perpendicular to the junction surface and to this face of the anchoring zone.

4. Assembly according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the face of the plate and the junction surface are connected substantially tangentially and in that the angle a is at least equal to 20 ° and at most equal to 90 °.

5. An assembly according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the plate comprises an additional fold located on the periphery of the corner fold a, the angle ß of this additional fold, determined and measured in a similar manner at angle a, being in the opposite direction to angle a.

6. An assembly according to claim 5, characterized in that the absolute value of the angle ß is substantially equal to that of the angle a.

7. Assembly according to claim 4, characterized in that the face of the support and the face of the plate are in the extension of one another and form a substantially planar surface.

8. Assembly according to claim 4, characterized in that the face of the support is a portion of cylinder of revolution.

9. Assembly according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the plate has a porous structure.

10. Assembly according to claim 9, characterized in that at least a part of this plate is produced by sintering.

11. Assembly according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the fold is obtained by a mechanical operation.

12. An assembly according to claim 11, characterized in that this mechanical operation is a conformation in a press.

13. An assembly according to any one of claims 11 and 12, characterized in that the angle a is at most equal to 60 °.

14. An assembly according to claim 13, characterized in that the angle a is substantially equal to 45 °.

15. Use of an assembly according to claim 1, or according to any one of claims 2 to 14, in an electric current generator, characterized in that the moving fluid is a liquid in which there are solid particles and said plate is an electrode.