EP3619762A1 - Installation d'assemblage de membranes pour pile a combustible - Google Patents

Installation d'assemblage de membranes pour pile a combustible

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EP3619762A1
EP3619762A1 EP18728924.4A EP18728924A EP3619762A1 EP 3619762 A1 EP3619762 A1 EP 3619762A1 EP 18728924 A EP18728924 A EP 18728924A EP 3619762 A1 EP3619762 A1 EP 3619762A1
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EP
European Patent Office
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station
membrane
membranes
manipulator
storage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18728924.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierrick Buvat
Stéphane CARRIERE
Laurent CHAZOT
Jérôme SERRE
Jean-Jacques Bougy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1753896A external-priority patent/FR3065949B1/fr
Priority claimed from FR1753914A external-priority patent/FR3065905B1/fr
Priority claimed from FR1753911A external-priority patent/FR3065904B1/fr
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3619762A1 publication Critical patent/EP3619762A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
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    • H01M8/1086—After-treatment of the membrane other than by polymerisation
    • H01M8/1093—After-treatment of the membrane other than by polymerisation mechanical, e.g. pressing, puncturing
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to the field of membrane / electrode assembly devices for fuel cells.
  • Proton exchange membrane fuel cells called PEMFC corresponding to the acronym for "proton exchange membrane fuel cells” or “polymer electrolyte membrane fuel cells”, have particularly advantageous compactness properties.
  • Each cell comprises a polymer electrolyte membrane allowing only the passage of protons and not the passage of electrons.
  • the membrane is brought into contact with an anode on a first face and with a cathode on a second face to form a membrane / electrode assembly called AME.
  • the present document thus relates to an installation for the assembly of fuel cell membranes comprising:
  • first electrode membrane storage station a first electrode membrane storage station, a second reinforcing membrane storage station, a stacking station for the membranes of the first and second storage stations, and a station for pressing and heating a membrane assembly
  • the electrode membranes are arranged in a first storage station and the second reinforcement membranes are arranged in a second storage station independent of the first station.
  • a stacking station that is also independent of the first and second storage stations makes it possible to stack the membranes of the first and second stations.
  • the assembly thus produced is moved to the pressing station and heating.
  • the stations are intended to allow storage of said membranes concerned without these stations, according to the definition given above of the installation, necessarily include said membranes.
  • the conveying and handling means comprise at least a first and a second manipulator comprising means for setting and laying membranes, the first arm being configured to move an electrode membrane of the first storage station to the stacking station and the second arm being configured to move one or more membranes of the second storage station to the pressing and heating station.
  • each storage station comprising a given type of membrane
  • a dedicated manipulator for moving the membranes to the stacking station, which optimizes the settings of the setting and laying means for each type of membrane, in particular because of the different thicknesses of the electrode membranes and the reinforcing membranes and the different stiffnesses / flexibilities of the membranes.
  • the gripping and laying means of the first and second manipulators comprise suction gripping means, the depression applied to the surface of a membrane being predetermined for each of the manipulator according to the membrane to grasp.
  • the first manipulator comprises a plurality of bellows suction cups connected to means for supplying a vacuum.
  • the second manipulator it may comprise a rigid frame comprising a flat gripping face comprising a plurality of perforations connected to means for supplying a depression.
  • the first manipulator is articulated to perform a first displacement of an electrode membrane from the first storage station to a tray of the stacking station with a reversal of the electrode diaphragm and to be able to perform a second displacement of an electrode membrane from the first storage station to the tray of the stacking station without reversal of the electrode membrane.
  • Each electrode membrane may comprise a first layer and a second layer that are distinct from one another.
  • the first layer may be a diffusion layer formed of a carbon fabric on which is deposited the second catalytic layer comprising a binder incorporating a catalyst such as platinum.
  • This configuration of the articulation of the first manipulator of the electrode membranes allows the realization of a stack of an electrode and a reinforcing membrane and the realization of a stack of a reinforcing membrane and then an electrode membrane, with the second layer arranged vis-à-vis the reinforcing membrane, and this using a first station comprising a stack, preferably vertical, of electrode membranes one above the other in an identical manner, with the first layers arranged upwards so that they can be grasped by the gripping and setting means of the first manipulator, avoiding a gripping on the second layer of the electrodes which carries the catalyst.
  • the stacking station comprises a plate provided with an indentation sized to receive a portion of the first manipulator arm carrying an electrode while it is flush with an upper surface of the tray.
  • the conveying and handling means comprise a third manipulator comprising means for gripping and placing a support membrane stored in a third storage station, this third manipulator being configured for bringing the support membrane from the third storage station to the pressing and heating station.
  • the support membrane may be locked in a metal frame that can be manipulated by the gripping and setting means of the third manipulator.
  • the gripping and setting means of the third manipulator may comprise magnetic gripping means such as electromagnets whose magnetization is controlled by the control means.
  • the pressing station and heating can be inserted in a given direction between a longitudinal rail movement of the third manipulator and the stacking station, said longitudinal direction of the rail being perpendicular to said given direction.
  • the stacking station can be arranged in the longitudinal direction between the first storage station and the second storage station.
  • the installation may comprise a fourth interleaved sheet storage station and a fourth sheet sheet manipulator configured to move an intermediate sheet from the first storage station to said fourth storage station.
  • These interlayer sheets may be interposed between two electrode membranes of the first storage station.
  • a spacer sheet firstly provides a protective function of the second active layer by limiting the friction of the second layer of an electrode with a first layer of an adjacent electrode, when the electrodes are all positioned in the same way, with the first layer or diffusion layer oriented upwards and adapted to be gripped by the gripping means.
  • the use of a sheet interlayer having a smooth surface, at least smoother than the second layer of the electrode avoids that suction gripping induces a gripping of two electrodes simultaneously, which could be the case in the absence of interlayer sheet.
  • the installation comprises a cutting station, preferably by laser means, of a contour through the membrane assembly after pressing and heating using the pressing station and heater.
  • the first storage station and the second storage station each comprise a storage magazine and positioning means in a predetermined position of the membranes of the associated station.
  • the positioning in the space of each of the membranes of the first station and the second station is performed at a level of a repository of each of the storage stations and thus avoids having to make an active determination, by optical means by for example, in the space of the positions of the membranes at the level of the stacking station.
  • each magazine is guided in a rectilinear motion in a given direction, preferably vertical, on a fixed frame and comprises damping means and reminder of the magazine in a predetermined position in the absence of force exerted on the store, according to said direction, by a handling manipulator of a membrane of the store in question, which facilitates the gripping of each membrane by a manipulator by avoiding that the contact of the manipulator with the upper membrane of the membrane stack of the store induces excessive stress on the manipulator and the membrane that is just seized.
  • the stacking station comprises means for securing a stack made at the stacking station. This makes it possible to secure the stacked membranes in a predetermined position on the stacking station before moving them to the pressing and heating station. [024] In a first possible use of the installation, it is such that:
  • the first storage station comprises a stack in a vertical direction of electrode membranes preferably having a diffusion layer which is arranged upwards,
  • the second storage station comprises a stack of alternating first reinforcing membranes comprising an opening and second reinforcing membranes comprising an opening, each second reinforcing membrane being integral with a polymer electrolyte membrane which closes its opening and which is arranged in a with respect to a first reinforcing membrane, the polymer electrolyte membrane being dimensioned so that its outer edge is inscribed between the inner and outer edges of the first and second reinforcing membranes,
  • the third storage station comprises a stack of support membranes comprising an outer edge and an inner edge delimiting an opening of the support membrane, this opening being dimensioned so that the polymer electrolyte membrane can fit into said opening and to that the first reinforcing membrane and the second reinforcing membrane can cover the entire inner edge of the support membrane.
  • the first storage station comprises a stack in a vertical direction of electrode membranes preferably having a diffusion layer which is arranged upwards,
  • the second storage station comprises a stack of reinforcing membranes each comprising an opening
  • the third storage station comprises a stack of support membranes each formed by a polymer electrolyte membrane.
  • the support membrane may be supported by a frame, for example metal. This frame ensures a tensioning of the support membrane to ensure its flatness without deformation.
  • the tray may internally include at least one heating cord and a coolant circuit.
  • the heating cord and the coolant circuit are each arranged substantially in a plane, these planes being different, that is to say distinct, from each other and parallel between them and first and second sides of the plate, so as to have successively a first face of the plate, the heating cord, the cooling circuit and the second face of the plate.
  • the plane of the heating bead will be arranged as close to a surface of the plate as to be able to put it in contact with an element to be heated.
  • the first face comprises at least one groove housing said heating cord and wherein the cooling circuit comprises at least one coolant circulation channel.
  • each of the cooling channel (s) and the groove (s) are of the coil type.
  • the plate may comprise at least a first plate made of a thermally conductive material, this first plate comprising on a first face forming the first face of the plate said at least one groove and on a second face opposite at least one groove closed by a second plate so as to form a coolant circulation channel.
  • the first plate may be formed of two thicknesses assembled to one another with a thermally conductive cement to promote thermal flows from one to the other of the two thicknesses, a first thickness incorporating the heating cord and a second thickness integrating the cooling circuit.
  • At least one of said at least one groove and said at least one channel opens on a side of said first plate or tray.
  • the first plate is made of a material, for example metal, having a thermal conduction coefficient of at least 100 W / m / K and a Young's modulus of at least 100 GPa.
  • a material for example metal, having a thermal conduction coefficient of at least 100 W / m / K and a Young's modulus of at least 100 GPa.
  • a good example of a material is copper which has a coefficient of thermal conductivity of 390 W / m / K and a Young's modulus of 124 GPa. Brass would also be suitable since it has a thermal conductivity coefficient of 120 W / m / K and a Young's modulus of 100 to 130 GPa.
  • the heating cord is of the resistive type and comprises two free ends connected to power supply means.
  • the heating cords can be matted externally by a nickel wire.
  • the cooling circuit comprises at least two fluidically independent parts arranged side by side and extending in the same plane.
  • each circuit part may be of the coil type comprising an input and an output, the distance along the circuit of the input circuit in the center of the plate being less than the distance from the output of the circuit in the center of the plate.
  • the present document also relates to an assembly comprising a plate and a compression plate made of a thermally conductive material, this compression plate being applied to the first face of the plate and being dimensioned so that the masses of material of both sides of a median plane of the heating cord are substantially identical, in order to limit the bending effects of the first plate.
  • a press for manufacturing a membrane / electrode assembly for fuel cells comprising a piston having at a free end a tray of the type described above or an assembly as mentioned above.
  • the press may comprise a static support vis-à-vis the piston, the support bearing a tray of the type described above or an assembly as mentioned above.
  • a hydraulic press for manufacturing a membrane / fuel cell electrode assembly comprising a piston comprising at one end a heating and cooling plate on which is applied a removable compression plate intended to come in contact with a membrane / electrode assembly.
  • Such a press makes it possible to adapt the heating and cooling zone to the dimensions of the membrane / electrode assembly that one wishes to achieve, by changing only the compression plate, which proves to be simple and quick to carry out.
  • the compression plate is made of a good thermal conductive material. It can have the same caloric transfer and mechanical strength properties as the heating and cooling tray. It can be made of a material identical to that of the heating and cooling plate.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a first electrode-membrane electrode-polymer electrolyte assembly intended to be produced with an installation according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic illustration of a second electrode-membrane electrode-polymer-electrode assembly intended to be produced with an installation according to the invention
  • FIG. 3 is a diagrammatic perspective view of the installation according to the invention.
  • FIG. 4 is another schematic perspective view of the installation according to the invention.
  • FIG. 5 is a schematic representation of the installation according to the invention.
  • FIG. 6 is a diagrammatic front perspective view of several stations of the installation according to the invention, notably a stacking station and two membrane storage stations arranged on either side of said station. stacking;
  • Figures 7 and 8 are schematic perspective views similar to Figure 6 and two different angles of view;
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the stacking station and the means for securing a stack
  • FIG. 10 is a schematic view in perspective and isolated from the securing means
  • FIG. 12 is a schematic perspective view of a first manipulator of the electrode membranes
  • FIG. 13 is a diagrammatic perspective view of the first station and an interposer manipulator
  • FIG. 14 is a schematic perspective view of a second reinforcing membrane storage station
  • FIG. 15 is a schematic perspective view of a second reinforcement membrane manipulator
  • FIG. 16 is a schematic perspective view of a third manipulator mounted on a longitudinal displacement rail
  • FIG. 17 is an isolated perspective schematic view of the third manipulator of FIG. 16;
  • FIG. 25 is an illustration of a membrane stacking mode for obtaining the assembly shown in FIG. 1;
  • Fig. 26 is a schematic illustration of the contours of the elements of Fig. 25;
  • FIG. 27 is an illustration of a membrane stacking mode for obtaining the assembly shown in FIG. 2;
  • FIG. 28 is a schematic sectional view of a heating and cooling plate according to the invention.
  • Fig. 29 is a schematic view of a first embodiment of a cooling circuit for a heating and cooling tray
  • FIGS. 30 and 31 are diagrammatic views of a second embodiment of a cooling circuit for a heating and cooling plate;
  • - Figure 32 is a schematic sectional view of the heating means for a heating and cooling plate;
  • FIG. 33 to 36 show a first embodiment of a press comprising a heating plate and cooling
  • FIG. 37 to 39 show a second embodiment of a press comprising a heating plate and cooling.
  • FIG. 1 represents a polymer / electrolyte membrane assembly called AME, intended to be obtained with the installation described with reference to FIGS. 3 and following, and comprising the successive elements of FIG. bottom up:
  • a first electrode 12 or lower electrode able to form an anode in a fuel cell
  • a first membrane 14 or lower reinforcement membrane comprising an inner edge 14b delimiting an opening 14a closed lower by the first electrode 12, the outer edge 12a of the first electrode 12 being in contact with the inner edge 14b of the first reinforcing membrane 14 ,
  • a second membrane 18 or upper reinforcing membrane comprising an inner edge 18b delimiting an opening 18a,
  • Each electrode membrane 12, 20 comprises a first layer and a second layer which are distinct from one another.
  • the first layer is a diffusion layer formed of a carbon fabric on which is deposited the second catalytic layer comprising a binder incorporating a catalyst such as platinum.
  • the second catalytic layer is arranged in contact with the polymer electrolyte membrane 16.
  • the various layers mentioned above are in contact with each other and that the spacings between said layers do not exist in a real assembly.
  • the membrane / electrode assembly is devoid of spaces or cavities within it.
  • the first electrode 12 and the second electrode 20 are each in contact with the polymer electrolyte membrane 16.
  • the polymer electrolyte membrane 16 has an outer edge 16a which is applied:
  • the polymer electrolyte membrane 16 is integrally housed between the first 14 and second 18 reinforcing membranes and thus performs an isolation of the polymer electrolyte membrane from the passages of cooling liquid and pure gases.
  • This type of assembly is known as "anti-wicking". More specifically, the assembly shown in FIG. 1 comprises a peripheral cutout 22 with a closed contour forming an outer contour of the electrolyte membrane-electrodes-membranes-reinforcement assembly.
  • the assembly 10 also comprises orifices 24 between said peripheral cutout 22 and the outer edge 16a of the polymer electrolyte membrane 16, these orifices 24 being intended for the passage of coolant and pure gases (H 2 and O 2 ). In other words, these orifices 24 are formed in a peripheral zone surrounding the polymer electrolyte membrane 16 and the first 12 and second 20 electrodes.
  • FIG. 2 shows a second assembly 11 can be realized with the installation described below.
  • the stacking of the different membranes is identical to that described with reference to FIG. 1.
  • the assembly represented in this figure does not perform an "anti-wicking" function, that is to say in which the The polymer electrolyte membrane is not confined between the first 14 and second 18 membrane reinforcements as explained with reference to Figure 1 but extends everywhere between the first reinforcing membrane 14 and the second reinforcing membrane 18.
  • the electrolyte membrane polymer 16 differs from assembly 10 described with reference to FIG.
  • Figure 8 is a graphical representation of the installation shown in Figures 3 to 7.
  • the various units of the installation will now be described. one after the other and positioned relative to each other in three perpendicular directions of the space two to two perpendicular, namely two horizontal directions, one of which is a longitudinal direction L and the other a transverse direction T, and a vertical direction Z.
  • the installation 1 represented in FIGS. 3, 4 and 5 comprises:
  • a fourth station A4 for storing interleaved sheets interposed between two successive electrode membranes 12, 20 of the first electrode storage station Ai 12, 20, a fifth station A 5 for storing a final polymer electrolyte membrane-electrodes membrane-reinforcing membrane assembly as described with reference to FIGS. 1 and 2,
  • the conveying and handling means comprise a plurality of manipulators five in number in the embodiment shown in the figures.
  • Each manipulator comprises means for gripping and laying a membrane or a plurality of membranes integral with each other.
  • a first manipulator B1 is configured to allow displacement of an electrode membrane from the first storage station Ai to the stacking station C.
  • a second manipulator B 2 is configured to allow a displacement of a reinforcing membrane 14, 18 from the second storage station A 2 to the stacking station C.
  • a third manipulator B 3 is configured to allow movement of a support membrane from the third storage station A3 to the pressing station P and heating.
  • a fourth manipulator B 4 is configured to allow displacement of a spacer sheet from the first storage station A 1 to the fourth interleaf storage station.
  • a fifth manipulator B 5 is configured to allow displacement of a final assembly from the cutting station D to the fifth station A 5 storage assemblies 10, 11 and moving the membrane waste from the cutting station D to the sixth station ⁇ storage.
  • the installation 1 also comprises means for securing E of a stack made at the level of the stacking station C.
  • the pressing station P and heating comprises two press Pi, P2 arranged side by side in the longitudinal direction.
  • the presses Pi and P 2 each comprise a piston Pi a , P2a arranged to move in a vertical direction vis-à-vis a press support Pit > P2t>, the pistons and press support being carried by a frame Pi c , P2c release.
  • the first press Pi makes it possible to ensure controlled pressing, heating and cooling of the zone Zi of lower electrode stack - polymer electrolyte membrane - upper electrode, this zone Zi being represented in FIGS. 1 and 2.
  • This zone Zi comprises the entirety of the electrodes and preferably only these.
  • the second press P2 provides controlled pressing, heating and cooling of a membrane stacking zone Z 2 which is annular and surrounds the electrodes.
  • This zone Z 2 is shown in FIGS. 1 and 2.
  • This zone Z1 comprises all the electrodes and preferably only these.
  • the frame Pi c of the press Pi carries means for securing the membranes comprising in this case heated Pid punches intended to be applied to the membranes.
  • the stacking station C is arranged longitudinally between the first storage station Ai and the second storage station A 2 .
  • the station P of pressing and heating is here arranged in the transverse direction T between the stacking station C and a longitudinal rail 33 for the longitudinal displacement of the third manipulator B 3 .
  • the interest of this arrangement will be understood later in relation to a support Pi b of the press Pi which is accessible in both directions of the transverse direction in order to allow the supply of a set of membranes from the stacking station C initially direction of the transverse direction T on the support Pi b of the press Pi and a support membrane by the manipulator B 3 , at the end of displacement, in the second direction of the transverse direction T, thereby providing an installation 1 of reduced dimensions.
  • the pressing station P and heating is arranged longitudinally between the cutting station D and the third storage station A3, the latter station A3 being arranged transversely vis-à-vis the second station A 2 storage. Also, the stacking station C is inserted longitudinally between the first storage station Ai and the second storage station A 2 .
  • the cutting station E of an assembly 10, 11 as described with reference to FIGS. 1 and 2 may comprise laser means confined inside a fumes hood generated by the peripheral cut. 22 and orifices 24.
  • FIGS. 6 to 8 show a schematic perspective view of the stacking station C, the first storage station Ai, the second storage station A 2 and the fourth storage station A4.
  • the stacking station C comprises a plate Ci comprising an opening C 2 having more precisely the shape of a U-shaped notch whose function will appear clearly later in the description made with reference to FIGS. 21 to 24 showing the realization of a first stack according to the invention.
  • the first manipulator B1, the second manipulator B 2 and the fourth manipulator B 4 are thus clearly visible.
  • Figures 9 and 10 represent in isolation the stacking station C comprising the stacking plate Ci and the securing means E.
  • the plate Ci and said securing means E are carried by a fixed frame 30.
  • the securing means E comprise heating punches E1, for example four, for welding the stacked membranes on the stacking station C, these securing means E are carried by a base 32 integral with a slide 34 movable in translation relative to the support frame 30 facing the stacking tray Ci.
  • the heating punches Ei are moved until coming into contact with the stack of membranes positioned on the stacking station C. It is understood that the punches Ei provide support and heating of the stack on the Plate C.
  • the bonding is carried out between a reinforcing membrane 14, 18 and an electrode membrane 12, 20. In practice, this is produced at the immediate periphery of the opening 14a, 18a of a reinforcing membrane 14, 18, of preferably at the four corners of the opening 14a, 18a which has a rectangular shape.
  • FIGS 11 and 12 show the first storage station Ai of electrode membranes 12, 20 and the first manipulator Bi of the electrode membranes 12, 20.
  • the first storage station Ai comprises a storage compartment 36 by stacking electrode membranes 12, 20 comprising a plate 38 for receiving a stack of electrode membranes 12, 20.
  • the edge of the plate 38 is provided with positioning means 40 of the electrode membranes in a predetermined position.
  • These positioning means 40 are formed by flanges positioned in the format of the electrodes 12, 20.
  • the electrode magazine 12, 20 is guided to move in a given vertical direction Z on a fixed frame 42 carrying damping means and return of the magazine 44 in a predetermined position in the absence of pressing force exerted on the magazine in said direction by the first manipulator Bi.
  • a vertical connecting rod 46 rigidly connects at its upper end the plate 38 of the magazine 36 and is rotatably articulated at its lower end at a first end 48 of a lever 50, a second end 52 opposite carries a counterweight 54
  • the first end 48 and the second end 52 of the lever 50 are separated by a pivot 55 integral with a fixed plate 42.
  • the connecting rod 46 passes through the fixed plate 36 and is guided in vertical translation in an opening thereof.
  • the fixed plate 42 is interposed between the magazine 36 and the lever 50.
  • the magazine 36 is also connected to the fixed plate 42 by means 56 additional guide vertical translation of the magazine to compensate for the vertical translation guide errors resulting from the sliding of the rod 46 in the opening of the fixed tray 42.
  • the first arm B1 manipulator advantageously comprises a first hinge 58 and a second hinge 60 rotating connected to one another by a segment 62 connecting.
  • the two articulations 58, 60 are here pivotally articulated along axes parallel to one another and extending in a transverse direction T.
  • the first articulation 58 is mounted on the frame 64 of the installation and on a first end of the segment 62 so as to articulate relatively to one another about a first axis of rotation.
  • the second hinge 58 is mounted on the second end of the segment and on one end of a support 66 elongate in a direction parallel to the axes of rotation and carrying means for gripping and laying a membrane.
  • These gripping and setting means 68 comprise suction gripping means advantageously comprising, in the case of the first station, suckers aligned in a transverse direction T and connected to means for supplying a vacuum.
  • the first manipulator Bi is able to move between a setting position of an electrode membrane 12, 20 in the electrode magazine 36 and a laying position of an electrode membrane 12, 20 on the plate of the C.
  • a laying position corresponds to a position in which the electrode membrane 12, 20 is arranged in contact with the plate C 1 or another membrane as will appear later, the gripping means 68 being maintained at active state to ensure electrode retention.
  • the first manipulator Bi comprises a first laying position and a second laying position of an electrode membrane 12, 20 on the tray Ci of the stacking station C. In the second laying position, the first manipulator Bi moves a membrane electrode 12 from the first storage station Ai to the tray Ci of the stacking station C without reversal of the electrode membrane 12.
  • the first manipulator Bi performs a second displacement of an electrode membrane 20 from the first storage station Ai to the tray Ci of the stacking station C with a reversal of the In this first position, the elongate support 66 of the suction cups is housed in the notch C2 of the stacking tray Ci as represented in FIG. 22 and as will become more clearly apparent in relation to the description of the operation of the installation with reference to FIGS. 21 to 27.
  • this type of movement of the first manipulator B1 allows a simple stack of the electrode membranes 12, 20 of the same way in the first storage station Ai, with their first face facing upwards so that it serves as a gripping face while allowing an orientation of the second face carrying the catalyst downwards or upwards at the level of stacking station.
  • FIG. 13 shows the fourth manipulator B 4 comprising a segment 70 carrying at one end means for gripping and laying 72 of a spacer sheet, these means also comprising suction cups 72 connected to means for providing a depression.
  • the segment 70 of the fourth manipulator B 4 is rotatably articulated at its end opposite the suction cups 72 on a support 74 displaceable in translation vertically relative to the frame 76 of the installation.
  • the fourth manipulator B 4 thus makes it possible in operation to grip a spacer sheet and feed it to the fourth storage station A 4 with intercalated membranes.
  • FIG. 14 represents the second storage station A 2 of reinforcement membranes 14, 18 which is in all respects similar to the first storage station A1 described with reference to FIG. 11. He will not be back described.
  • the second manipulator B 2 visible in Figure 15, also comprises two articulations 58, 60 in rotation having axes parallel to one another. Unlike the first manipulator Bi, the second manipulator B 2 comprises a translational displacement means 78 such as a sliding rail in the transverse direction.
  • the second rotary joint 60 carries gripping and setting means comprising suction gripping means which are, in the present case, formed of a rigid frame 80 comprising a flat gripping face comprising a plurality of connected perforations. means for providing a depression.
  • the second manipulator B 2 is configured to perform a displacement movement of a membrane or a set of several integral membranes from each other from the second station A 2 to the plateau Ci of the stacking station C without turning the membrane or said set of membranes.
  • FIGS 16 and 17 show the third manipulator B 3 comprising a transverse translation rail 82 itself mounted in translation on the longitudinal rail 33.
  • the transverse rail 82 carrying a vertical rail 84 integral with a support 85 extending in the transverse direction.
  • the support 85 of the third arm B 3 carries magnetic setting and laying means 86 comprising electromagnets actuated by control means of the installation. These gripping means and pose are able to come to grab a metal frame of the third storage station A3 to bring it under the first press Pi.
  • the fifth manipulator B 5 is shown in Figure 5 and comprises gripping and setting means comprising suction gripping means and magnetic gripping means for moving a metal frame, to allow a storage of polymer electrolyte membrane assemblies - electrodes at the Fifth storage station and metal frames at the sixth station.
  • the installation 1 according to the invention is advantageously usable so as to allow the production of an assembly 10 according to Figure 1 or an assembly 11 according to Figure 2, according to the supply mode of the second and third positions as it has been.
  • the first storage station Ai comprises a stack in a vertical direction of electrode membranes 12, the first diffusion layer of which is arranged upwards,
  • the second storage station A2 comprises alternating first reinforcing membranes 14 comprising an opening 14a and second reinforcing membranes 18 comprising an opening 18a, each second reinforcing membrane 18 being integral with a polymer electrolyte membrane 16 which closes its opening and which is arranged opposite a first reinforcing membrane 12, the polymer electrolyte membrane 16 being dimensioned so that its outer edge 16a is inscribed between the inner edges 14b, 18b and external of the first 14 and second 18 membranes of reinforcement,
  • the third storage station A3 comprises support membranes 26 comprising an outer edge 26a and an inner edge 26b delimiting an opening 26c of the membrane 26, this opening 26c being dimensioned so that the polymer electrolyte membrane 16 can be part of said opening 26c and that the first reinforcing membrane 14 and the second reinforcing membrane 18 can cover the entire inner edge 26b of the support membrane 26 ( Figures 25 and 26), each support membrane 26 being clampable by its outer edge 26a between two parts 28a, 28b, forming a frame 28 for holding the support membrane 26 and allowing it to be handled by the magnetic gripping means 86 of the third manipulator B 3 , at least one of the parts 28a, 28b being metallic, the two portions 28a, 28b being metallic.
  • the first manipulator Bi is actuated so as to enter a first electrode 12 by its diffusion layer and then to perform a positioning of the first arm Bi manipulator in its first position on the post stack C, the second layer of the first electrode 12 facing upwards.
  • the second manipulator B 2 moves a first reinforcing membrane 14 only from the second storage station A 2 to the stacking station C so that the opening 14a of the first reinforcing membrane 14 is closed. inferiorly by the first electrode 12.
  • the first electrode membrane 12 and the first reinforcing membrane 14 are secured by means of the fastening means E arranged at the stacking station C.
  • the suction gripping means of the first arm Bi and the second manipulator B 2 are kept active during the securing step so that each membrane is integral with its manipulator.
  • the assembly thus formed is moved from the stacking station C to the press support Pit>, using the second manipulator B 2 , the suction gripping means of the first manipulator. Bi being rendered inactive while the suction gripping means of the second manipulator B 2 are maintained in the active state so as to allow the displacement of all the two membranes.
  • a support membrane 26 enclosed in a metal frame 28 is brought, by means of the third manipulator B 3 , onto the assembly formed of the first electrode 12 and the first reinforcing membrane 14, the inner edge 26b of the support membrane 26 being applied to the outer edge 14c of the first reinforcing membrane 14.
  • a sample is taken using the second manipulator B 2 of a set of one second reinforcing membrane 18 and a polymer electrolyte membrane 16, these membranes 16, 18 having been previously secured to one another.
  • This assembly is moved on the plate Ci of the stacking station C in a seventh step and a second electrode 20 is brought, in an eighth step, from the first storage station Ai to the stacking station C using the first manipulator Bi so that it closes higher the opening 18a of the second reinforcement 18, the first manipulator Bi being in its second laying position.
  • the suction gripping means of the first arm Bi and the second manipulator B 2 are kept active during the securing step.
  • the second electrode membrane 20 and the second reinforcing membrane 18 are secured by means of the securing means E arranged at the stacking station C.
  • a displacement is effected.
  • the eleventh step of compression and heating of the electrodes may be followed by a step of securing the reinforcing membranes 14, 18 by the heating punches Pid for example in a plurality of locations 88, for example four, located at the periphery of the reinforcing membranes 14, 18 ( Figures 25 and 26).
  • This step can also be initiated at the end of the compression and heating cycle and be terminated simultaneously or after it.
  • the step of joining by heating punches Pid precedes the heating step and compression of the annular zone Z 2 .
  • This securing step prevents the lower reinforcing membrane 14 from flaring and folding back on itself, leading to the formation of a double thickness of reinforcing membrane 14 inducing scrapping of the assembly 10 for non-compliance.
  • the third manipulator B 3 moves the assembly 10 on the support P 2 b of the press P 2 and a controlled pressing, heating and cooling operation is carried out on the zone Z 2 (represented by hatching in solid lines in Figure 26).
  • the assembly is moved at the cutting station in order to produce the peripheral edge 22 and the orifices 24, then the assemblies 10 are collected at the fifth station A 5 and the metal frames 28 and remnants of membranes at the sixth station ⁇ .
  • the first storage station Ai comprises a stack in a vertical direction of electrode membranes 12, 20 of which a diffusion layer is arranged upwards,
  • the second storage station A 2 comprises a stack of reinforcing membranes 14, 18 each comprising an opening
  • the third storage station A3 comprises a stack of support membranes 12 each formed by a polymer electrolyte membrane 16 whose outer edge 16a is clamped between two parts 29a, 29b of a support, preferably a metal support (FIG. 27), forming a holding frame of the polymer electrolyte membrane
  • the installation comprises M control means conveying means and handling ( Figure 5), these control means being configured so that the departure of a stack of the stacking station C to the station P of pressing and heating is followed by a new step stacking on the stacking station C.
  • the control means are configured to:
  • Fig. 28 shows a heating and cooling plate 26 'comprising a coolant flow circuit 28' and a heating cord 30 'formed in the thickness of the plate 26'.
  • the term "tray” in the expression “heating and cooling tray” refers herein to a substantially parallelepipedic element having at least first and second dimensions perpendicular to each other which are larger than a third dimension perpendicular to the first and second dimensions.
  • This plate 26 ' comprises a first plate 32' and a second plate 34 'applied to one another.
  • the first plate 32 ' carries the cooling circuit 28' and the heating cord 30 '.
  • This first plate 32 ' comprises a first face 36' comprising at least one groove 38 'housing a heating cord 30', the groove 38 'being formed so as to extend on said first face 36' and so as to comprise a first end emerging on a flank 40 'of the first plate 32'.
  • This first plate 32 ' also comprises at least one groove 42' formed on a second face 44 'opposite the first face 36'. This groove 42 'opens, preferably on a side 40' of the first plate 32 '.
  • the groove or grooves 42 ' are closed by the second plate 34'. It is understood that the first face 36 'of the first plate 32' forms a first face of the plate 26 'whose opposite second face 46' is formed by the face of the second plate 34 'opposite the first plate 32'.
  • the heating cord 30 is arranged as close as possible to the first face 36 'of the plate 26' so as to achieve optimum transmission of heat to a compression plate intended to come apply on this first face 36 '.
  • the heating cord 30 ' can be matted in the groove 38' by means of a nickel wire, for example.
  • the heating cord 30 ' extends in a first plane A1' and the cooling channel extends in a second plane A2 'which are parallel to each other and to the first 36' and second face 46 'of the plate 26' .
  • the cooling channel 28 ' is interposed between the heating cord 30' formed in the first face 36 'of the plate 26' and the second face 46 'of the plate 26'.
  • the first plate 32' is advantageously made of a good thermal conductor material and capable of withstanding large compressive forces.
  • the first plate 32 ' is advantageously made of a material, for example metal, having a thermal conduction coefficient of at least 100 W / m / K and a Young's modulus of at least 100 GPa.
  • a material for example metal
  • a good example of a material is copper which has a thermal conductivity coefficient of 390 W / m / K and a Young's modulus of 124 GPa.
  • Brass would also be suitable since it has a thermal conductivity coefficient of 120 W / m / K and a Young's modulus of 100 to 130 GPa.
  • Each heating cord 30 ' is preferably of the resistive type, the ends of each cord 30' being connected to electrical supply means. Also, temperature sensors may be provided in the first plate 32 'and extend into the first plate 32' from the inlet of a groove 38 'of the first plate.
  • the first plate 32' may comprise a first groove 48 'and a second groove 50' formed on the second face of 44 'the first plate 32' and forming independent liquid circulation channels of cooling, each channel 48 ', 50' comprising an inlet 48a ', 50a' and an inlet outlet 48b ', 50b' of liquid in the tray.
  • the first plate 32 'could further comprise four fluidically independent channels.
  • each of the cooling channel (s) and the groove (s) are of the coil type.
  • the distance along a channel 48', 50 'from the inlet 48a', 50a 'of each of the channels 48', 50 'to in the center of the first plate 32 ' is less than the distance along the channel from the outlet 48b', 50b 'of each of the channels 48', 50 'to the center of the plate 26'.
  • it promotes a flow of liquid to the center and then in the rest of the first plate 32 ', which allows a better uniformity of the heat of the plate 32.
  • first plate 32 'could be formed by the association, that is to say the juxtaposition edge to edge of two half-plates, each comprising a cooling circuit as described above.
  • Fig. 30 shows a possible form of a heating cord 30 'for use with a previously described cooling circuit, such as that shown in Fig. 29, for example.
  • the cord 30 ' is here arranged in the form of two spirals 30a', 30b 'imbricated one inside the other, the inner ends of the two spirals being connected to one another.
  • FIGS 31 and 32 show a second embodiment of a plate 52 'comprising two parts 54', 56 'L defining between them a central portion 58' distinct.
  • Each of the two L-shaped parts 54 ', 56' comprises a cooling channel 59 'as previously described, the central portion being devoid of a cooling channel and being made of a thermally insulating material.
  • the channels 59 'of the portions 54', 56 ' are configured to allow a flow of coolant around the central portion and then outward.
  • a single heating cord could be used (not shown), it surrounds around the central portion 58 'in the manner of a spiral.
  • the central portion 58 ' is also devoid of any heating means.
  • the shape of the cooling channels is more critical than that of the heating cords because of the longer time required to reduce the temperature by a given number of degrees by using the flow of a liquid than the time required to increase the temperature by the same number of degrees using a resistive type heating cord.
  • Figs. 33 to 36 show the first hydraulic press Pi for controlled pressing, heating and cooling of the assembly 10 of Fig. 1.
  • This first press P1 makes it possible to ensure heating and cooling of zone Z1 of lower electrode stack - polymer electrolyte membrane - upper electrode.
  • This first press Pi is intended to be used with a plate 47 'according to the first embodiment shown in FIGS. 29 and 30.
  • This zone Z1 comprises all the electrodes and preferably only these.
  • FIGS. 37 to 39 show the second hydraulic press P2 for heating and pressing the assembly of Figure 1 in a peripheral annular zone Z2 surrounding the lower electrode or first electrode 12 and the upper electrode or second electrode 20.
  • This annular zone Z2 begins internally in close proximity to the outer edges of the first electrode 12 and the second electrode 20.
  • This second press P2 is intended to be used with a plate 52 'according to the second embodiment shown in FIGS. 32.
  • the first press Pi includes a piston 58 'comprising a pressure distributor 60' which carries a layer 62 'of thermal insulation to limit thermal conduction.
  • a plate 47 'as described with reference to Figures 29 and 30 is applied to the insulating layer 62' the second face of the plate 47 'coming into contact with the layer insulating 62 '.
  • a plate 64 'or compression sole is applied to the first face of the plate 47'.
  • the first press Pi comprises a static support 66 'arranged vis-à-vis the piston 58' which successively carries a layer of thermally insulating material 68 ', a plate 47' as described with reference to Figures 31 and 32 and a plate 70 'or compression sole.
  • the plate 47 ' is positioned so that its first face is in contact with the sole 68' of compression and that its second face is in contact with the insulating layer 68 '.
  • the plate 64 ', 70' or compression plate follows the same selection criteria as the material of the first plate 32 'as described above.
  • the second press P2 shown in Figures 37 to 39 has a mounting quite identical to that described with reference to the first pressure.
  • This second press thus comprises a piston 58 "comprising an insulating layer 62 ', a plate 52' and an annular compression plate 64 'and a static support 66' carrying an insulating layer 68 ', a plate 52' and a plate 70 'compression.

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Abstract

L'invention concerne une Installation (1) pour l'assemblage de membranes pour pile à combustible comprenant : -un premier poste (A1) de stockage de membranes électrodes, un deuxième poste (A2) de stockage de membranes renfort, un poste d'empilement des membranes des premier (A1) et deuxième (A2) postes de stockage, et un poste (P) de pressage et de chauffage d'un assemblage de membranes, -des moyens de convoyage et de manipulation (B1, B2) des membranes des premier (A1) et deuxième (A2) postes de stockage, d'un empilement du poste d'empilement et d'un assemblage de membranes du poste de pressage et de chauffage.

Description

INSTALLATION D'ASSEMBLAGE DE MEMBRANES POUR PILE A
COMBUSTIBLE
DOMAINE
[001] La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'assemblage membrane / électrodes pour pile à combustible.
CONTEXTE
[002] Les piles à combustible à membrane d'échange de protons, dites PEMFC correspondant à l'acronyme anglais de « proton exchange membrane fuel cells » ou « polymer electrolyte membrane fuel cells », présentent des propriétés de compacité particulièrement intéressantes. Chaque cellule comprend une membrane électrolyte polymère permettant seulement le passage de protons et non le passage des électrons. La membrane est mise en contact avec une anode sur une première face et avec une cathode sur une deuxième face pour former un assemblage membrane/électrodes dit AME.
[003] L'assemblage précité est généralement réalisé par superposition successive des différentes membranes et électrodes avec une interposition de membranes de renfort permettant de supporter l'assemblage. Toutefois, pour assurer un bon positionnement des différents éléments entre eux, il est impératif de garantir un positionnement optimal de la membrane électrolyte polymère avec la membrane de renfort. Une solution évidente serait d'utiliser un appareil robotisé qui serait apte à réaliser successivement l'assemblage des différents éléments entre eux. Toutefois, aucun des dispositifs ou installations automatisés actuels ne s'avèrent satisfaisants en terme de compacité et de rapidité d'assemblage. RESUME DE L'INVENTION
[004] Le présent document concerne ainsi une installation pour l'assemblage de membranes pour pile à combustible comprenant :
- un premier poste de stockage de membranes électrodes, un deuxième poste de stockage de membranes renfort, un poste d'empilement des membranes des premier et deuxième postes de stockage, et un poste de pressage et de chauffage d'un assemblage de membranes,
- des moyens de convoyage et de manipulation des membranes des premier et deuxième postes de stockage, d'un empilement du poste d'empilement et d'un assemblage de membranes du poste de pressage et de chauffage, et optionnellement,
- des moyens de commande des moyens de convoyage et de manipulation configurés pour que le départ d'un empilement du poste d'empilement vers le poste de pressage et de chauffage soit suivi d'une nouvelle étape d'empilement sur le poste d'empilement.
[005] Dans l'installation, les membranes électrodes sont agencées dans un premier poste de stockage et les secondes membranes renfort sont agencées dans un deuxième poste de stockage indépendant du premier poste. Un poste d'empilement également indépendant des premier et deuxième postes de stockage permet de réaliser l'empilement de membranes des premier et deuxième postes. Avantageusement, lorsqu'un empilement est obtenu sur le poste d'empilement, l'ensemble ainsi réalisé est déplacé au niveau du poste de pressage et de chauffage.
[006] L'utilisation de plusieurs postes disjoints permet de garantir un stockage et un positionnement des membranes dans une position connue prédéterminée et réalisant un centrage et un positionnement adéquat des membranes dans leur poste. Il est ainsi possible de réaliser un empilement de manière précise des membranes électrodes et membranes de renfort sur le poste d'empilement, ce qui serait difficilement réalisable avec un seul et uniquet poste comprenant les différentes membranes du fait de leurs dimensions (encombrement différent) respectives différentes. Notons également que les postes ne sont pas limités au stockage des seules membranes indiquées de sorte qu'il doit être compris que les postes de stockage doivent permettre un stockage de la membrane citée tout en pouvant le cas échéant permettre le stockage d'une autre membrane. Ainsi, le second poste peut permettre le stockage d'une membrane renfort à laquelle est fixée une autre membrane de sorte que le second poste est bien un poste de stockage de membranes renfort mais pas uniquement de membranes renfort.
[007] De plus, il doit être compris que les postes ont vocation à permettre un stockage desdites membranes concernées sans que ces postes, selon la définition donnée précédemment de l'installation, comprennent nécessairement lesdites membranes.
[008] Selon une autre caractéristique, les moyens de convoyage et de manipulation comprennent au moins un premier et un second manipulateurs comprenant des moyens de prise et de pose de membranes, le premier bras étant configuré pour déplacer une membrane électrode du premier poste de stockage vers le poste d'empilement et le second bras étant configuré pour déplacer une ou plusieurs membranes du deuxième poste de stockage vers le poste de pressage et de chauffage.
[009] Ainsi, à chaque poste de stockage, comprenant un type de membrane donné, est associé un manipulateur dédié de déplacement des membranes vers le poste d'empilement, ce qui permet d'optimiser les réglages des moyens de prise et de pose pour chaque type de membrane du fait notamment des épaisseurs différentes des membranes électrodes et des membranes renfort et des rigidités/souplesses différentes des membranes.
[010] Ceci est plus particulièrement adapté, lorsque les moyens de prise et de pose des premier et second manipulateurs comprennent des moyens de préhension à aspiration, la dépression appliquée à la surface d'une membrane étant prédéterminée pour chacun des manipulateur en fonction de la membrane à saisir. [011] Selon une autre caractéristique de l'installation, le premier manipulateur comprend une pluralité de ventouses à soufflets reliées à des moyens de fourniture d'une dépression. Quant au second manipulateur, il peut comprendre un cadre rigide comportant une face plane de préhension comportant une pluralité de perforations reliées à des moyens de fourniture d'une dépression.
[012] Dans une configuration particulière de l'installation, le premier manipulateur est articulé pour pouvoir effectuer un premier déplacement d'une membrane électrode depuis le premier poste de stockage jusque sur un plateau du poste d'empilement avec un retournement de la membrane électrode et pour pouvoir effectuer un second déplacement d'une membrane électrode depuis le premier poste de stockage jusque sur le plateau du poste d'empilement sans retournement de la membrane électrode.
[013] Chaque membrane électrode peut comprendre une première couche et une seconde couche distinctes l'une de l'autre. La première couche peut être une couche de diffusion formée d'un tissu de carbone sur laquelle est déposée la seconde couche catalytique comprenant un liant incorporant un catalyseur tel que du platine. Cette configuration de l'articulation du premier manipulateur des membranes électrodes autorise la réalisation d'un empilement d'une électrode puis d'une membrane renfort et la réalisation d'un empilement d'une membrane renfort puis d'une membrane électrode, avec la seconde couche agencée en vis-à-vis de la membrane renfort, et ceci en utilisant un premier poste comprenant un empilement, de préférence vertical, de membranes électrodes les unes au-dessus des autres d'une manière identique, avec les premières couches agencées vers le haut de manière à pouvoir être saisies par les moyens de prise et de pose du premier manipulateur, évitant une préhension sur la seconde couche des électrodes qui porte le catalyseur.
[014] Préférentiellement, le poste d'empilement comprend un plateau pourvu d'une échancrure dimensionnée pour recevoir une partie du premier bras manipulateur portant une électrode tandis que celle-ci affleure une surface supérieure du plateau.
[015] Selon une autre caractéristique de l'installation, les moyens de convoyage et de manipulation comprennent un troisième manipulateur comprenant des moyens de prise et de pose d'une membrane de support stockée dans un troisième poste de stockage, ce troisième manipulateur étant configuré pour amener la membrane de support depuis le troisième poste de stockage vers le poste de pressage et de chauffage. La membrane support peut être bloquée dans un cadre métallique manipulable par les moyens de prise et de pose du troisième manipulateur.
[016] Les moyens de prise et de pose du troisième manipulateur peuvent comprendre des moyens de préhension magnétiques tels que des électroaimants dont l'aimantation est pilotée par les moyens de commande.
[017] Egalement, le poste de pressage et de chauffage peut être intercalé selon une direction donnée entre un rail longitudinal de déplacement du troisième manipulateur et le poste d'empilement, ladite direction longitudinale du rail étant perpendiculaire à ladite direction donnée.
[018] Le poste d'empilement peut être agencé selon la direction longitudinale entre le premier poste de stockage et le deuxième poste de stockage.
[019] L'installation peut comprendre un quatrième poste de stockage de feuilles intercalaires et un quatrième manipulateur de feuilles intercalaires configuré pour déplacer une feuille intercalaire du premier poste de stockage vers ledit quatrième poste de stockage. Ces feuilles intercalaires peuvent être intercalées entre deux membranes électrodes du premier poste de stockage. Une feuille intercalaire assure en premier lieu une fonction de protection de la seconde couche active en limitant les frottements de la seconde couche d'une électrode avec une première couche d'une électrode adjacente, lorsque les électrodes sont toutes positionnées de la même façon, avec la première couche ou couche de diffusion orientée vers le haut et apte à être saisie par les moyens de préhension. De plus, l'utilisation d'une feuille intercalaire présentant une surface lisse, au moins plus lisse que la seconde couche de l'électrode, évite que la préhension par aspiration n'induise une préhension de deux électrodes simultanément, ce qui pourrait être le cas en l'absence de feuille intercalaire.
[020] Selon une autre caractéristique, l'installation comprend un poste de découpe, de préférence par des moyens laser, d'un contour au travers de l'assemblage de membranes après pressage et chauffage à l'aide du poste de pressage et de chauffage.
[021] De préférence, le premier poste de stockage et le deuxième poste de stockage comprennent chacun un magasin de stockage et des moyens de positionnement dans une position prédéterminée des membranes du poste associé. Ainsi, le positionnement dans l'espace de chacune des membranes du premier poste et du deuxième poste est réalisé au niveau d'un référentiel de chacun des postes de stockage et évite ainsi d'avoir à effectuer une détermination active, par des moyens optiques par exemple, dans l'espace des positions des membranes au niveau du poste d'empilement.
[022] Préférentiellement, chaque magasin est guidé à déplacement rectiligne selon une direction donnée, de préférence verticale, sur un bâti fixe et comprend des moyens d'amortissement et de rappel du magasin dans une position prédéterminée en l'absence de force exercée sur le magasin, selon ladite direction, par un manipulateur de préhension d'une membrane du magasin considéré, ce qui permet de faciliter la préhension de chaque membrane par un manipulateur en évitant que le contact du manipulateur avec la membrane supérieure de l'empilement de membranes du magasin n'induise des contraintes excessives sur le manipulateur et sur la membrane que l'on vient saisir.
[023] Avantageusement, le poste d'empilement comprend des moyens de solidarisation d'un empilement réalisé au niveau du poste d'empilement. Cela permet de solidariser les membranes empilées dans une position prédéterminée sur le poste d'empilement avant de les déplacer vers le poste de pressage et de chauffage. [024] Dans une première utilisation possible de l'installation, celle-ci est telle que :
le premier poste de stockage comprend un empilement selon une direction verticale de membranes électrodes ayant de préférence une couche de diffusion qui est agencée vers le haut,
le deuxième poste de stockage comprend un empilement d'une alternance de premières membranes renfort comprenant une ouverture et de secondes membranes renfort comprenant une ouverture, chaque seconde membrane renfort étant solidaire d'une membrane électrolyte polymère qui obture son ouverture et qui est agencée en vis-à-vis d'une première membrane renfort, la membrane électrolyte polymère étant dimensionnée de manière à ce que son bord externe soit inscrit entre les bords internes et externes des première et seconde membranes de renfort,
- le troisième poste de stockage comprend un empilement de membranes support comportant un bord externe et un bord interne délimitant une ouverture de la membrane support, cette ouverture étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère puisse s'inscrire dans ladite ouverture et à ce que la première membrane renfort et la seconde membrane renfort puissent recouvrir tout le bord interne de la membrane support.
[025] Dans une seconde utilisation possible de l'installation, celle-ci est telle que :
le premier poste de stockage comprend un empilement selon une direction verticale de membranes électrodes ayant de préférence une couche de diffusion qui est agencée vers le haut,
le deuxième poste de stockage comprend un empilement de membranes renfort comprenant chacune une ouverture,
le troisième poste de stockage comprend un empilement de membranes support chacune formée par une membrane électrolyte polymère. [026] La membrane support peut être supportée par un cadre, par exemple métallique. Ce cadre assure une mise en tension de la membrane support afin d'assurer sa planéité sans déformation.
[027] Le présent document concerne un plateau de chauffage et de refroidissement destiné à être utilisé dans un poste de pressage et de chauffage tel que décrit précédemment. Le plateau peut comprendre intérieurement au moins un cordon chauffant et un circuit de liquide de refroidissement.
[028] L'utilisation d'un tel plateau permet de réaliser un chauffage rapide du plateau et un refroidissement rapide du fait l'intégration d'un circuit de liquide.
[029] Selon une autre caractéristique, le cordon chauffant et le circuit de liquide de refroidissement sont chacun agencés sensiblement dans un plan, ces plans étant différents, c'est-à-dire distinct, l'un de l'autre et parallèles entre eux et à des première et seconde faces du plateau, de sorte à avoir successivement une première face du plateau, le cordon chauffant, le circuit de refroidissement puis la seconde face du plateau.
[030] De préférence, on agencera le plan du cordon chauffant au plus proche d'une surface du plateau de manière à pouvoir la mettre en contact avec un élément à chauffer.
[031] Selon une autre caractéristique, la première face comprend au moins un sillon logeant ledit cordon chauffant et dans lequel le circuit de refroidissement comprend au moins un canal de circulation de liquide de refroidissement.
[032] Afin de permettre une bonne répartition du froid et du chaud, chacun du ou des canaux de refroidissement et du ou des sillons sont du type à serpentin.
[033] Le plateau peut comprendre au moins une première plaque réalisée dans un matériau thermiquement conducteur, cette première plaque comprenant sur une première face formant la première face du plateau ledit au moins un sillon et sur une seconde face opposée au moins une rainure obturée par une seconde plaque de manière à former un canal de circulation de liquide de refroidissement.
[034] La première plaque peut être formée de deux épaisseurs assemblées l'une à l'autre avec un ciment thermoconducteur pour favoriser les flux thermiques de l'une à l'autre des deux épaisseurs, une première épaisseur intégrant le cordon chauffant et une seconde épaisseur intégrant le circuit de refroidissement.
[035] De préférence, au moins l'un dudit au moins un sillon et dudit au moins un canal débouche sur un flanc de ladite première plaque ou du plateau.
[036] Selon une autre caractéristique, la première plaque est réalisée dans un matériau, par exemple métallique, ayant un coefficient de conduction thermique d'au moins 100 W/m/K et un module d'Young d'au moins 100 GPa. Une telle combinaison permet d'avoir un excellent compromis pour un matériau présentant de bonnes propriétés de conduction thermique (performance en chauffe et refroidissement), de bonnes propriétés mécaniques lui permettant de supporter les efforts de compression tout en autorisant une fabrication simple par usinage du circuit de refroidissement.
[037] Un bon exemple de matériau est le cuivre qui présente un coefficient de conductivité thermique de 390 W/m/K et un module d'Young de 124 GPa. Le laiton conviendrait également puisqu'il présente un coefficient de conductivité thermique de 120 W/m/K et un module d'Young de 100 à 130 GPa.
[038] De préférence, le cordon chauffant est du type résistif et comprend deux extrémités libres reliées à des moyens d'alimentation électrique.
[039] Les cordons chauffants peuvent être matés extérieurement par un fil de nickel.
[040] Selon une autre caractéristique, le circuit de refroidissement comprend au moins deux parties fluidiquement indépendantes et agencées côte à côte et s'étendant dans un même plan.
[041] Egalement, chaque partie de circuit peut être du type à serpentin comprenant une entrée et une sortie, la distance le long du circuit de l'entrée du circuit au centre de la plaque étant inférieure à la distance de la sortie du circuit au centre de la plaque.
[042] Le présent document concerne également un ensemble comprenant un plateau et une plaque de compression réalisée dans un matériau thermiquement conducteur, cette plaque de compression étant appliquée sur la première face du plateau et étant dimensionnée de manière à ce que les masses de matière de part et d'autre d'un plan médian du cordon chauffant soient sensiblement identiques, afin de limiter les effets de cintrage de la première plaque.
[043] En outre, est encore concerné une presse pour fabriquer un assemblage membrane/électrodes pour pile à combustible comprenant un piston comportant à une extrémité libre un plateau du type décrit ci-dessus ou un ensemble tel qu'évoqué précédemment.
[044] Egalement, la presse peut comprendre un support statique en vis-à- vis du piston, le support portant un plateau du type décrit précédemment ou un ensemble tel qu'évoqué précédemment.
[045] Par ailleurs, il est également décrit une presse hydraulique pour fabriquer un assemblage membrane/électrodes pour pile à combustible comprenant un piston comprenant à une extrémité un plateau de chauffage et de refroidissement sur lequel est appliqué une plaque de compression amovible destinée à venir en contact avec un assemblage membranes/électrodes.
[046] Une telle presse permet d'adapter la zone de chauffage et de refroidissement aux dimensions de l'assemblage membrane/électrodes que l'on souhaite réaliser, en changeant uniquement la plaque de compression, ce qui s'avère simple et rapide à effectuer. La plaque de compression est réalisée dans un matériau bon conducteur thermique. Elle peut avoir les mêmes propriétés de transfert caloriques et de résistance mécanique que le plateau de chauffage et de refroidissement. Elle peut être réalisée dans un matériau identique à celui de la plaque de chauffage et de refroidissement. [047] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - la figure 1 est une illustration schématique d'un premier assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode destiné à être réalisé avec une installation selon l'invention ;
- la figure 2 est une illustration schématique d'un second assemblage électrode-membrane électrolyte polymère-électrode destiné à être réalisé avec une installation selon l'invention ;
- la figure 3 est vue schématique en perspective de l'installation selon l'invention ;
- la figure 4 est une autre vue schématique en perspective de l'installation selon l'invention ;
- la figure 5 est une représentation schématique de l'installation selon l'invention ;
- la figure 6 est une vue schématique en perspective de face de plusieurs postes de l'installation selon l'invention, notamment d'un poste d'empilement et de deux postes de stockage de membranes agencés de part et d'autre dudit poste d'empilement ;
- les figures 7 et 8 sont des vues schématique en perspective similaire à la figure 6 et selon deux angles de vue différents ;
- la figure 9 est une vue schématique en perspective du poste d'empilement et des moyens de solidarisation d'un empilement ;
- la figure 10 est une vue schématique en perspective et isolée des moyens de solidarisation ;
- la figure 1 1 est une vue schématique en perspective d'un premier poste de stockage de membranes électrodes ; - la figure 12 est une vue schématique en perspective d'un premier manipulateur des membranes électrodes ;
- la figure 13 est une vue schématique en perspective du premier poste et d'un manipulateur d'intercalaires ;
- la figure 14 est une vue schématique en perspective d'un deuxième poste de stockage de membranes renfort ;
- la figure 15 est une vue schématique en perspective d'un deuxième manipulateur de membranes renfort ;
- la figure 16 est une vue schématique en perspective d'un troisième manipulateur monté sur un rail longitudinal de déplacement ;
- la figure 17 est une vue schématique en perspective isolée du troisième manipulateur de la figure 16 ;
- les figures 18 à 21 représentent les étapes de réalisation d'un premier empilement de membranes ;
- les figures 22 à 24 représentent les étapes de réalisation d'un second empilement de membranes ;
- la figure 25 est une illustration d'un mode d'empilement de membranes aux fins d'obtention de l'assemblage représenté en figure 1 ;
- la figure 26 est une illustration schématique des contours des éléments de la figure 25 ;
- la figure 27 est une illustration d'un mode d'empilement de membranes aux fins d'obtention de l'assemblage représenté en figure 2 ;
- la figure 28 est une vue schématique en coupe d'un plateau de chauffage et de refroidissement selon l'invention ;
- la figure 29 est une vue schématique d'une première réalisation d'un circuit de refroidissement pour un plateau de chauffage et de refroidissement ;
- les figures 30 et 31 sont des vues schématiques d'une seconde réalisation d'un circuit de refroidissement pour un plateau de chauffage et de refroidissement ; - la figure 32 est une vue schématique en coupe des moyens de chauffage pour un plateau de chauffage et de refroidissement ;
- les figure 33 à 36 représentent une première réalisation d'une presse comprenant un plateau de chauffage et de refroidissement ;
- les figures 37 à 39 représentent une seconde réalisation d'une presse comprenant un plateau de chauffage et de refroidissement.
DESCRIPTION DETAILLEE
[048] On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un assemblage 10 membrane électrolyte polymère/électrodes dit AME, destiné à être obtenu avec l'installation décrite en référence aux figures 3 et suivantes, et comprenant les éléments successifs du bas vers le haut :
- une première électrode 12 ou électrode inférieure apte à former une anode dans une pile à combustible,
- une première membrane 14 ou membrane inférieure de renfort comprenant un bord interne 14b délimitant une ouverture 14a obturée inférieurement par la première électrode 12, le bord externe 12a de la première électrode 12 étant en contact avec le bord interne 14b de la première membrane renfort 14,
- une membrane électrolyte polymère 16 assurant une conduction protonique,
- une seconde membrane 18 ou membrane supérieure de renfort comprenant un bord interne 18b délimitant une ouverture 18a,
- une seconde électrode 20 ou électrode supérieure apte à former une cathode dans une pile à combustible et obturant supérieurement l'ouverture 18a de la membrane 18 supérieure de renfort, le bord externe 20a de la seconde électrode 20 étant en contact avec le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18. [049] Chaque membrane électrode 12, 20 comprend une première couche et une seconde couche distinctes l'une de l'autre. La première couche est une couche de diffusion formée d'un tissu de carbone sur laquelle est déposée la seconde couche catalytique comprenant un liant incorporant un catalyseur tel que du platine. Dans l'agencement représenté, la seconde couche catalytique est agencée au contact de la membrane électrolyte polymère 16.
[050] On comprend que sur la figure 1 , les différentes couches précitées sont en contact les unes avec les autres et que les espacements entre lesdites couches n'existent pas dans un assemblage réel. Ainsi, l'assemblage membrane/électrodes est dépourvu d'espaces ou cavités à l'intérieur de celui-ci. En pratique, la première électrode 12 et la seconde électrode 20 sont chacune en contact avec la membrane électrolyte polymère 16. Comme cela est bien visible sur cette figure, la membrane électrolyte polymère 16 présente un bord externe 16a qui est appliqué :
- supérieurement sur le bord interne 14b de la première membrane renfort 14 de manière à obturer supérieurement son ouverture 14a,
- inférieurement sur le bord interne 18b de la seconde membrane renfort 18 de manière à obturer supérieurement son ouverture
18a.
[051] Ainsi, la membrane électrolyte polymère 16 est intégralement logée entre les première 14 et seconde 18 membranes renfort et réalise ainsi un isolement de la membrane électrolyte polymère d'avec les passages de liquide de refroidissement et de gaz purs. Ce type de montage est connu sous le nom anglais de « anti-wicking ». Plus précisément, l'assemblage présenté en figure 1 comprend une découpe périphérique 22 à contour fermé formant un contour externe de l'assemblage 10 membrane électrolyte - électrodes - membranes renfort. L'assemblage 10 comprend également des orifices 24 entre ladite découpe périphérique 22 et le bord externe 16a de la membrane électrolyte polymère 16, ces orifices 24 étant destinés au passage de liquide de refroidissement et de gaz purs (H2 et O2) . Autrement dit, ces orifices 24 sont formés dans une zone périphérique entourant la membrane électrolyte polymère 16 et les première 12 et seconde 20 électrodes.
[052] La figure 2 représente un second assemblage 11 pouvant être réalisé avec l'installation décrite ci-après. L'empilement des différentes membranes est identique à ce qui a été décrit en référence à la figure 1. Toutefois, l'assemblage représenté sur cette figure ne réalise pas de fonction « anti- wicking » c'est-à-dire dans laquelle la membrane électrolyte polymère n'est pas confinée entre les première 14 et seconde 18 membrane renforts comme expliqué en référence à la figure 1 mais s'étend partout entre la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18. En pratique, seule la membrane électrolyte polymère 16 diffère par rapport à l'assemblage 10 décrit en référence à la figure 1.
[053] On se réfère maintenant aux figures 3 à 8 qui représentent une installation selon l'invention, la figure 8 étant une représentation graphique de l'installation représentée aux figures 3 à 7. Les différentes unités de l'installation seront maintenant décrites les unes à la suite des autres et positionnées les unes relativement aux autres selon trois directions perpendiculaires de l'espace deux à deux perpendiculaires, à savoir deux directions horizontales dont l'une est une direction longitudinale L et l'autre une direction transverse T, et une direction verticale Z.
[054] L'installation 1 représentée aux figures 3, 4 et 5 comprend :
- un premier poste Ai de stockage de membranes électrodes 12, 20, - un deuxième poste A2 de stockage de membranes renfort,
- un troisième poste A3 de stockage de membranes support,
- un quatrième poste A4 de stockage de feuilles intercalaires intercalées entre deux membranes électrodes 12, 20 successives du premier poste Ai de stockage de membranes électrodes 12, 20, - un cinquième poste A5 de stockage d'un assemblage final membrane électrolyte polymère - membrane électrodes - membranes renfort tel que décrit en référence aux figures 1 et 2,
- un sixième poste Αε de stockage ou de récupération des déchets de membranes,
- un poste d'empilement C ou poste de réception des membranes des premier Ai et deuxième A2 postes de stockage,
- un poste de pressage et de chauffage P d'un assemblage de membranes,
- un poste de découpe D d'un assemblage 10, 11 tel que décrit en référence aux figures 1 et 2,
- des moyens de convoyage et de manipulation des membranes du premier poste Ai, du second poste A2 et du troisième poste A3, d'un empilement du poste d'empilement C, d'un assemblage du poste P de pressage et de chauffage et du poste de découpe D.
[055] Les moyens de convoyage et de manipulation comprennent une pluralité de manipulateurs au nombre de cinq dans la réalisation représentée aux figures. Chaque manipulateur comprend des moyens de prise et de pose d'une membrane ou d'une pluralité de membranes solidaires les unes des autres.
[056] Un premier manipulateur B1 est configuré pour permettre un déplacement d'une membrane électrode depuis le premier poste de stockage Ai jusqu'au poste d'empilement C. Un second manipulateur B2 est configuré pour permettre un déplacement d'une membrane renfort 14, 18 depuis le deuxième poste de stockage A2 jusqu'au poste d'empilement C. Un troisième manipulateur B3 est configuré pour permettre un déplacement d'une membrane support depuis le troisième poste de stockage A3 jusqu'au poste P de pressage et de chauffage. Un quatrième manipulateur B4 est configuré pour permettre un déplacement d'une feuille intercalaire depuis le premier poste de stockage Ai jusque vers le quatrième poste de stockage de feuilles intercalaires. Un cinquième manipulateur B5 est configuré pour permettre un déplacement d'un assemblage final depuis le poste de découpe D vers le cinquième poste A5 de stockage des assemblages 10, 11 et le déplacement des déchets de membranes du poste de découpe D vers le sixième poste Αε de stockage.
[057] L'installation 1 comprend également des moyens de solidarisation E d'un empilement réalisé au niveau du poste d'empilement C.
[058] Le poste P de pressage et de chauffage comprend deux presses Pi, P2 agencées côte à côte en direction longitudinale. Les presses Pi et P2 comprennent chacune un piston Pia, P2a agencé à déplacement en direction vertical en vis-à-vis d'un support de presse Pit>, P2t>, les pistons et support de presse étant portés par un bâti Pic, P2c de presse. La première presse Pi permet d'assurer un pressage, un chauffage et un refroidissement contrôlés de la zone Zi d'empilement électrode inférieure - membrane électrolyte polymère - électrode supérieure, cette zone Zi étant représentée sur les figures 1 et 2. Cette zone Zi comprend l'intégralité des électrodes et de préférence uniquement celles-ci. La seconde presse P2 permet d'assurer un pressage, un chauffage et un refroidissement contrôlés d'une zone Z2 d'empilement de membranes qui est annulaire et entoure les électrodes. Cette zone Z2 étant représentée sur les figures 1 et 2. Cette zone Z1 comprend l'intégralité des électrodes et de préférence uniquement celles-ci.
[059] Le bâti Pic de la presse Pi porte des moyens de solidarisation des membranes comprenant dans le cas présent des poinçons Pid chauffants destinés à être appliqués sur les membranes.
[060] Comme cela est bien visible sur les figures, le poste d'empilement C est disposé longitudinalement entre le premier poste de stockage Ai et le second poste de stockage A2. Le poste P de pressage et de chauffage est ici agencé dans la direction transverse T entre le poste d'empilement C et un rail longitudinal 33 permettant le déplacement longitudinal du troisième manipulateur B3. On comprendra ultérieurement l'intérêt de cet agencement en relation avec un support Pib de la presse Pi qui est accessible dans les deux sens de la direction transverse afin de permettre l'amenée d'un ensemble de membranes depuis le poste d'empilement C dans un premier sens de la direction transverse T sur le support Pib de la presse Pi et d'une membrane support par le manipulateur B3, en fin de déplacement, dans le second sens de la direction transverse T, permettant ainsi de disposer d'une installation 1 de dimensions réduites.
[061] Le poste P de pressage et de chauffage est agencé longitudinalement entre le poste de découpe D et le troisième poste A3 de stockage, ce dernier poste A3 étant agencé transversalement en vis-à-vis du second poste A2 de stockage. Egalement, le poste d'empilement C est intercalé longitudinalement entre le premier poste Ai de stockage et le second poste A2 de stockage.
[062] Le poste E de découpe d'un assemblage 10, 11 tel que décrit en référence aux figures 1 et 2, peut comprendre des moyens laser confinés à l'intérieur d'une hotte d'aspiration des fumées générées par la découpe périphérique 22 et des orifices 24.
[063] On se réfère maintenant aux figures 6 à 8 qui représentent une vue schématique en perspective du poste d'empilement C, du premier poste Ai de stockage, du second poste A2 de stockage et du quatrième poste A4 de stockage. Le poste d'empilement C comprend un plateau Ci comprenant une ouverture C2 ayant plus précisément la forme d'une échancrure en U dont la fonction apparaîtra clairement ultérieurement dans la description effectuée en relation avec les figures 21 à 24 montrant la réalisation d'un premier empilement selon l'invention. Sur ces figures 6 à 8, sont ainsi bien visibles le premier manipulateur B1 , le second manipulateur B2 ainsi que le quatrième manipulateur B4.
[064] Les figures 9 et 10 représentent de manière isolée le poste d'empilement C comprenant le plateau Ci d'empilement et les moyens de solidarisation E. Le plateau Ci et lesdits moyens de solidarisation E sont portés par un bâti 30 fixe. Les moyens de solidarisation E comprennent des poinçons chauffants E1 , par exemple quatre, permettant la soudure des membranes empilées sur le poste d'empilement C, ces moyens de solidarisation E sont portés par une embase 32 solidaire d'un coulisseau 34 déplaçable en translation par rapport au bâti 30 de support en regard du plateau Ci d'empilement. Pour réaliser la solidarisation, les poinçons chauffants Ei sont déplacés jusqu'à venir en contact avec l'empilement de membranes positionné sur le poste d'empilement C. On comprend que les poinçons Ei réalisent un appui et un chauffage de l'empilement sur la plaque Ci. La solidarisation est réalisée entre une membrane renfort 14, 18 et une membrane électrode 12, 20. En pratique, celle-ci est réalisé en périphérie immédiate de l'ouverture 14a, 18a d'une membrane renfort 14, 18, de préférence au niveau des quatre coins de l'ouverture 14a, 18a qui a une forme rectangulaire.
[065] Les figures 11 et 12 représentent le premier poste de stockage Ai de membranes électrodes 12, 20 et le premier manipulateur Bi des membranes électrodes 12, 20. Le premier poste de stockage Ai comprend un magasin de stockage 36 par empilement de membranes électrodes 12, 20 comprenant un plateau 38 destiné à recevoir un empilement de membranes électrodes 12, 20. Le bord du plateau 38 est pourvu de moyens de positionnement 40 des membranes électrodes dans une position prédéterminée. Ces moyens de positionnement 40 sont formés par des rebords positionnés au format des électrodes 12, 20. Le magasin 36 d'électrodes 12, 20 est guidé à déplacement selon une direction donnée verticale Z sur un bâti fixe 42 portant des moyens d'amortissement et de rappel 44 du magasin dans une position prédéterminée en l'absence de force d'appui exercée sur le magasin selon ladite direction par le premier manipulateur Bi. Pour cela, une tige verticale 46 de liaison relie rigidement à son extrémité supérieure le plateau 38 du magasin 36 et est articulée à rotation à son extrémité inférieure à une première extrémité 48 d'un levier 50 dont une seconde extrémité 52 opposée porte un contrepoids 54. La première extrémité 48 et la seconde extrémité 52 du levier 50 sont séparées par un pivot 55 solidaire d'un plateau fixe 42. Comme on peut le remarquer sur la figure 14, la tige 46 de liaison traverse le plateau fixe 36 et est guidée à translation verticale dans une ouverture de celui-ci. Ainsi, le plateau 42 fixe est intercalé entre le magasin 36 et le levier 50.
[066] De préférence, le magasin 36 est également relié au plateau fixe 42 par des moyens 56 additionnels de guidage à translation verticale du magasin permettant de rattraper les erreurs de guidage à translation verticale résultant du coulissement de la tige 46 dans l'ouverture du plateau fixe 42.
[067] Le premier bras B1 manipulateur comprend avantageusement une première articulation 58 et une seconde articulation 60 à rotation reliées l'une à l'autre par un segment 62 de liaison. Les deux articulations 58, 60 sont ici articulées à rotation selon des axes parallèles l'un à l'autre et s'étendant dans une direction transverse T. La première articulation 58 est montée sur le bâti 64 de l'installation et sur une première extrémité du segment 62 de manière à les articuler relativement l'un à l'autre autour d'un premier axe de rotation. La deuxième articulation 58 est montée sur la seconde extrémité du segment et sur une extrémité d'un support 66 allongée dans une direction parallèle aux axes de rotation et portant des moyens de prise et de pose d'une membrane. Ces moyens de prise et de pose 68 comprennent des moyens de préhension à aspiration comportant avantageusement dans le cas du premier poste des ventouses alignées selon une direction transverse T et reliées à des moyens de fourniture d'une dépression.
[068] En fonctionnement, le premier manipulateur Bi est apte à se déplacer entre une position de prise d'une membrane électrode 12, 20 dans le magasin électrode 36 et une position de pose d'une membrane électrode 12, 20 sur le plateau du poste d'empilement C. Avantageusement, une position de pose correspond à une position dans laquelle la membrane électrode 12, 20 est agencée en contact avec le plateau Ci ou une autre membrane comme cela apparaîtra ultérieurement, les moyens de préhension 68 étant maintenus à l'état actif afin de garantir un maintien de l'électrode. En pratique, le premier manipulateur Bi comprend une première position de pose et une seconde position de pose d'une membrane électrode 12, 20 sur le plateau Ci du poste d'empilement C. Dans la seconde position de pose, le premier manipulateur Bi effectue un déplacement d'une membrane électrode 12 depuis le premier poste de stockage Ai jusque sur le plateau Ci du poste d'empilement C sans retournement de la membrane électrode 12. Dans la première position de pose, le premier manipulateur Bi effectue un second déplacement d'une membrane électrode 20 depuis le premier poste Ai de stockage jusque sur le plateau Ci du poste d'empilement C avec un retournement de la membrane électrode 20. Dans cette première position, le support 66 allongé des ventouses est logé dans l'échancrure C2 du plateau Ci d'empilement comme représenté en figure 22 et ainsi que cela apparaîtra plus clairement en relation avec la description du fonctionnement de l'installation effectuée en référence aux figures 21 à 27. Egalement, ce type de mouvement du premier manipulateur B1 autorise un simple empilement des membranes électrodes 12, 20 de la même manière dans le premier poste de stockage Ai, avec leur première face orientée vers le haut afin qu'elle serve de face de préhension tout en autorisant une orientation de la seconde face portant le catalyseur vers le bas ou vers le haut au niveau du poste d'empilement.
[069] La figure 13 représente le quatrième manipulateur B4 comprenant un segment 70 portant à une extrémité des moyens de prise et de pose 72 d'une feuille intercalaire, ces moyens comprenant également des ventouses 72 reliées à des moyens de fourniture d'une dépression. Le segment 70 du quatrième manipulateur B4 est articulé à rotation à son extrémité opposée aux ventouses 72 sur un support 74 déplaçable à translation verticalement par rapport au bâti 76 de l'installation. Le quatrième manipulateur B4 permet ainsi en fonctionnement une préhension d'une feuille intercalaire et son amenée jusqu'au quatrième poste de stockage A4 de membranes intercalaires.
[070] La figure 14 représente le deuxième poste de stockage A2 de membranes renfort 14, 18 qui est en tout point similaire au premier poste de stockage Ai décrit en référence à la figure 1 1 . Il ne sera pas de nouveau décrit. Le deuxième manipulateur B2, visible en figure 15, comprend également deux articulations 58, 60 en rotation ayant des axes parallèles l'un à l'autre. A la différence du premier manipulateur Bi, le second manipulateur B2 comprend un moyen 78 de déplacement à translation tel qu'un rail coulissant selon la direction transverse. Egalement, la seconde articulation 60 à rotation porte des moyens de prise et de pose comprenant des moyens de préhension à aspiration qui sont, dans le cas présent, formés d'un cadre rigide 80 comportant une face plane de préhension comportant une pluralité de perforations reliées à des moyens de fourniture d'une dépression. A la différence du premier manipulateur Bi, le deuxième manipulateur B2 est configuré pour effectuer un mouvement de déplacement d'une membrane ou d'un ensemble de plusieurs membranes solidaires les unes des autres depuis le deuxième poste A2 jusque sur le plateau Ci du poste d'empilement C sans retournement de la membrane ou dudit ensemble de membranes.
[071] Les figures 16 et 17 représentent le troisième manipulateur B3 comprenant un rail 82 de translation transverse lui-même monté à translation sur le rail 33 longitudinal. Le rail transverse 82 portant un rail vertical 84 solidaire d'un support 85 s'étendant en direction transverse. De cette manière, le troisième bras B3 peut se déplacer dans les trois directions longitudinale X, transverse T et vertical Z de l'espace. Le support 85 du troisième bras B3 porte des moyens de prise et de pose 86 magnétiques comportant des électroaimants actionnés par des moyens de commande de l'installation. Ces moyens de prise et de pose sont aptes à venir saisir un cadre métallique du troisième poste de stockage A3 pour l'amener sous la première presse Pi.
[072] Le cinquième manipulateur B5 est représenté en figure 5 et comprend des moyens de prise et de pose comprenant des moyens de préhension par aspiration et des moyens de préhension magnétiques permettant le déplacement d'un cadre métallique, afin de permettre un stockage des assemblages membrane électrolyte polymère - électrodes au niveau du cinquième poste de stockage et des cadres métalliques au niveau du sixième poste.
[073] L'installation 1 selon l'invention est avantageusement utilisable de manière à permettre la production d'un assemblage 10 conforme à la figure 1 ou d'un assemblage 11 conforme à la figure 2, selon le mode d'approvisionnement des deuxième et troisième postes comme cela a été.
[074] Afin de réaliser l'assemblage 10 décrit en référence à la figure 1 , le premier poste de stockage, le second poste de stockage et le troisième poste de stockage sont approvisionnés de la manière suivante :
- le premier poste de stockage Ai comprend un empilement selon une direction verticale de membranes électrodes 12, 20 dont la première couche de diffusion est agencée vers le haut,
le deuxième poste de stockage A2 comprend une alternance de premières membranes renfort 14 comprenant une ouverture 14a et de secondes membranes renfort 18 comprenant une ouverture 18a, chaque seconde membrane renfort 18 étant solidaire d'une membrane électrolyte polymère 16 qui obture son ouverture et qui est agencée en vis-à-vis d'une première membrane renfort 12, la membrane électrolyte polymère 16 étant dimensionnée de manière à ce que son bord externe 16a soit inscrit entre les bords internes 14b, 18b et externes des première 14 et seconde 18 membranes de renfort,
le troisième poste de stockage A3 comprend des membranes support 26 comportant un bord externe 26a et un bord interne 26b délimitant une ouverture 26c de la membrane 26, cette ouverture 26c étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère 16 puisse s'inscrire dans ladite ouverture 26c et à ce que la première membrane renfort 14 et la seconde membrane renfort 18 puissent recouvrir tout le bord interne 26b de la membrane support 26 (figures 25 et 26), chaque membrane support 26 pouvant être serrée par son bord externe 26a entre deux parties 28a, 28b, formant un cadre 28 de maintien de la membrane support 26 et permettant sa manipulation par les moyens de préhension magnétiques 86 du troisième manipulateur B3, au moins l'une des parties 28a, 28b étant métallique, les deux parties 28a, 28b pouvant être métalliques.
[075] Comme représenté aux figures 18 à 24, le premier manipulateur Bi est actionné de manière à venir saisir une première électrode 12 par sa couche de diffusion puis à effectuer un positionnement du premier bras Bi manipulateur dans sa première position de pose sur le poste d'empilement C, la seconde couche de la première électrode 12 étant tournée vers le haut. Dans un second temps, le second manipulateur B2 déplace une première membrane renfort 14 seule depuis le deuxième poste de stockage A2 jusque sur le poste d'empilement C de manière à ce que l'ouverture 14a de la première membrane renfort 14 soit obturée inférieurement par la première électrode 12. Dans une troisième étape, on effectue une solidarisation de la première membrane électrode 12 et de la première membrane renfort 14 à l'aide des moyens de solidarisation E agencés au niveau du poste d'empilement C. On notera que les moyens de préhension à aspiration du premier bras Bi et du second manipulateur B2 sont maintenus actifs pendant l'étape de solidarisation de sorte que chaque membrane est solidaire de son manipulateur. Dans une quatrième étape, on effectue un déplacement de l'ensemble ainsi formée, du poste d'empilement C jusque sur le support de presse Pit>, à l'aide du second manipulateur B2, les moyens de préhension à aspiration du premier manipulateur Bi étant rendus inactifs tandis que les moyens de préhension à aspiration du second manipulateur B2 sont maintenus à l'état actif de manière à permettre le déplacement de l'ensemble des deux membranes. Dans une cinquième étape, une membrane support 26 enfermée dans un cadre métallique 28 est amenée, au moyen du troisième manipulateur B3, sur l'ensemble formée de la première électrode 12 et de la première membrane renfort 14, le bord interne 26b de la membrane support 26 étant appliqué sur le bord externe 14c de la première membrane renfort 14. Dans une sixième étape, on effectue un prélèvement à l'aide du deuxième manipulateur B2 d'un ensemble d'une seconde membrane renfort 18 et d'une membrane électrolyte polymère 16, ces membranes 16, 18 ayant été préalablement solidarisées l'une à l'autre. Cet ensemble est déplacé sur le plateau Ci du poste d'empilement C dans une septième étape et une seconde électrode 20 est amenée, dans une huitième étape, du premier poste de stockage Ai jusqu'au poste d'empilement C à l'aide du premier manipulateur Bi de manière à ce qu'elle obture supérieurement l'ouverture 18a du second renfort 18, le premier manipulateur Bi étant dans sa seconde position de pose. On notera que les moyens de préhension à aspiration du premier bras Bi et du second manipulateur B2 sont maintenus actifs pendant l'étape de solidarisation. Dans une neuvième étape, on effectue une solidarisation de la seconde membrane électrode 20 et de la seconde membrane renfort 18 à l'aide des moyens de solidarisation E agencés au niveau du poste d'empilement C. Dans une dixième étape, on effectue un déplacement de l'ensemble ainsi formée du poste d'empilement jusque sous la presse Pi de manière à ce que le bord externe de la seconde membrane renfort 18 recouvre tout le bord interne de la membrane support. Cette étape est réalisée à l'aide du second manipulateur B2, les moyens de préhension à aspiration du premier manipulateur Bi étant rendus inactifs tandis que les moyens de préhension à aspiration du second manipulateur B2 sont maintenus à l'état actif de manière à permettre le déplacement de l'ensemble des membranes. L'ensemble ainsi formé est représenté aux figures 25 et 26. Dans une onzième étape, on effectue une opération de pressage, de chauffage et de refroidissement contrôlés de la zone Zi (représentée en hachures pointillés sur la figure 26) afin de solidariser les membranes électrodes 12, 20 avec les membranes renfort 14, 18 et éviter tout mouvement relatif des membranes les unes par rapport aux autres. La onzième étape de compression et de chauffage des électrodes peut être suivie d'une étape de solidarisation des membranes renfort 14, 18 par les poinçons chauffants Pid par exemple en une pluralité de localisations 88, par exemple quatre, situées à la périphérie des membranes renforts 14, 18 (figures 25 et 26). Cette étape peut également être initiée en fin de cycle de compression et de chauffage et se terminer simultanément ou après celle-ci. Autrement dit, l'étape de solidarisation par poinçons chauffants Pid précède l'étape de chauffage et de compression de la zone annulaire Z2. Cette étape de solidarisation évite que la membrane de renfort inférieure 14 ne flambe et ne se replie sur elle- même conduisant à la formation d'une double épaisseur de membrane renfort 14 induisant une mise au rebut de l'assemblage 10 pour non- conformité. Dans une douzième étape, le troisième manipulateur B3 déplace l'assemblage 10 sur le support P2b de la presse P2 et on effectue une opération de pressage, de chauffage et de refroidissement contrôlés de la zone Z2 (représentée en hachures en traits pleins sur la figure 26). Dans une treizième étape, l'assemblage est déplacé au niveau du poste de découpe afin de réaliser le bord périphérique 22 et les orifices 24 puis on effectue une collecte des assemblages 10 au niveau du cinquième poste A5 et des cadres métalliques 28 ainsi que des restes de membranes au niveau du sixième poste Αε.
[076] On notera qu'il est possible de réaliser l'assemblage précitée avec la membrane électrolyte polymère solidaire de la première membrane renfort. Dans ce cas, on veillera à ce que la solidarisation de la première membrane renfort 14 et de la première électrode 12 avant dépose sur le support Pib de la presse Pi se fasse par contact des poinçons chauffants Ei avec l'électrode 12 directement et non pas avec la membrane électrolyte polymère 16 pour éviter tout endommagement thermique de celle-ci.
[077] Afin de réaliser l'assemblage 11 décrit en référence à la figure 2, le premier poste de stockage, le second poste de stockage et le troisième poste de stockage sont approvisionner de la manière suivante :
- le premier poste de stockage Ai comprend un empilement selon une direction verticale de membranes électrodes 12, 20 dont une couche de diffusion est agencée vers le haut,
- le deuxième poste de stockage A2 comprend un empilement de membranes renfort 14, 18 comprenant chacune une ouverture, - le troisième poste de stockage A3 comprend un empilement de membranes support 12 chacune formée par une membrane électrolyte polymère 16 dont le bord externe 16a est serré entre deux parties 29a, 29b d'un support, de préférence métallique (figure 27), formant un cadre de maintien de la membrane électrolyte polymère
16 et permettant sa manipulation par les moyens de préhension magnétiques 86 du troisième manipulateur B3. On notera que seules deux parties opposées du bord externe de la membrane support ou membrane électrolyte polymère peuvent être serrées entre lesdites deux parties du cadre. Lorsque la membrane électrolyte polymère a une forme rectangulaire, lesdites deux parties peuvent être deux parties rectilignes opposées, par exemple celles des deux parties dudit bord ayant les dimensions les plus petites.
[078] Les mêmes étapes une à treize que celles décrites précédemment sont effectuées, seule la membrane électrolyte polymère 16 servant de membrane de support de l'assemblage et sa manipulation par l'intermédiaire du cadre de la première presse Pi vers la seconde presse P2 et ultérieurement. Bien évidemment, la sixième étape décrite précédemment diffère ici puisque le deuxième manipulateur effectue uniquement alors un prélèvement d'une seconde membrane renfort 18 et non d'un ensemble formé d'une seconde membrane renfort 18 et d'une électrode polymère 16 puisque l'approvisionnement du second poste A2 de stockage est différent.
[079] On remarquera que l'utilisation d'un support 66 allongé pour le premier bras permet de limiter la dimension de l'échancrure C2 en U réalisée sur le plateau Ci .
[080] Afin d'optimiser la vitesse d'exécution d'un assemblage AME, l'installation comprend des moyens M de commande des moyens de convoyage et de manipulation (figure 5), ces moyens de commande étant configurés pour que le départ d'un empilement du poste d'empilement C vers le poste P de pressage et de chauffage soit suivi d'une nouvelle étape d'empilement sur le poste d'empilement C. Ainsi, comme indiqué précédemment, les moyens de commande sont configurés pour :
- assurer la réalisation d'un premier empilement sur le poste d'empilement puis son déplacement au niveau d'un poste de pressage et de chauffage,
- assurer la réalisation d'un second empilement sur le poste d'empilement puis son déplacement au niveau dudit poste de pressage et de chauffage, et
- le pressage et le chauffage dudit premier et second empilements.
[081] La figure 28 représente un plateau de chauffage et de refroidissement 26' comprenant un circuit 28' d'écoulement d'un liquide de refroidissement et un cordon 30' de chauffage formé dans l'épaisseur du plateau 26'. Le terme « plateau » dans l'expression « plateau de chauffage et de refroidissement » se réfère ici à un élément sensiblement parallélépipédique présentant au moins une première et une seconde dimensions perpendiculaires l'une à l'autre qui sont plus grande qu'une troisième dimension perpendiculaire aux première et seconde dimensions.
[082] Ce plateau 26' comprend une première plaque 32' et une seconde plaque 34' appliquées l'une sur l'autre. La première plaque 32' porte le circuit 28' de refroidissement et le cordon chauffant 30'. Cette première plaque 32' comprend une première face 36' comprenant au moins un sillon 38' logeant un cordon chauffant 30', le sillon 38' étant formé de manière à s'étendre sur ladite première face 36' et de manière à comprendre une première extrémité débouchant sur un flanc 40' de la première plaque 32'. Cette première plaque 32' comprend également au moins une rainure 42' formée sur une seconde face 44' opposée à la première face 36'. Cette rainure 42' débouche, de préférence sur un flanc 40' de la première plaque 32'. La ou les rainures 42' sont obturées par la seconde plaque 34'. On comprend que la première face 36' de la première plaque 32' forme une première face du plateau 26' dont la seconde face 46' opposée est formée par la face de la seconde plaque 34' opposée à la première plaque 32'. [083] Comme cela est bien visible sur la figure 28, le cordon de chauffage 30 est agencé au plus près de la première face 36' du plateau 26' de manière à réaliser une transmission optimale de chaleur à une plaque de compression destinée à venir s'appliquer sur cette première face 36'. Le cordon chauffant 30' peut être maté dans le sillon 38' au moyen d'un fil de nickel par exemple. De plus, le cordon chauffant 30' s'étend dans un premier plan A1 ' et le canal de refroidissement s'étend dans un second plan A2' lesquels sont parallèles entre eux et aux première 36' et seconde face 46' du plateau 26'. Le canal 28' de refroidissement est intercalé entre le cordon chauffant 30' formé dans la première face 36' du plateau 26' et la seconde face 46' du plateau 26'.
[084] Afin de réaliser une bonne conduction thermique de chaleur du cordon chauffant 30' et du froid du circuit de refroidissement, la première plaque 32' est avantageusement réalisée dans un matériau bon conducteur thermique et capable de supporter d'importants efforts de compression. Ainsi, la première plaque 32' est avantageusement réalisée dans un matériau, par exemple métallique, ayant un coefficient de conduction thermique d'au moins 100 W/m/K et un module d'Young d'au moins 100 GPa. Un bon exemple de matériau est le cuivre qui présente un coefficient de conductivité thermique de 390 W/m/K et un module d'Young de 124 GPa. Le laiton conviendrait également puisqu'il présente un coefficient de conductivité thermique de 120 W/m/K et un module d'Young de 100 à 130 GPa.
[085] Chaque cordon chauffant 30' est de préférence du type résistif, les extrémités de chaque cordon 30' étant reliées à des moyens d'alimentation électrique. Egalement, des capteurs de température peuvent être prévus dans la première plaque 32' et s'étendre dans la première plaque 32', depuis l'entrée d'un sillon 38' de la première plaque.
[086] Comme représenté en figure 29, dans une première réalisation d'un plateau 47' la première plaque 32' peut comprendre une première rainure 48' et une seconde rainure 50' formées sur la seconde face de 44' la première plaque 32' et formant des canaux indépendants de circulation de liquide de refroidissement, chaque canal 48', 50' comprenant une entrée 48a', 50a' et une sortie entrée 48b', 50b' de liquide dans le plateau. La première plaque 32' pourrait encore comprendre quatre canaux fluidiquement indépendants. Afin de permettre une bonne répartition du froid et du chaud, chacun du ou des canaux de refroidissement et du ou des sillons sont du type à serpentin. Pour obtenir un bon transfert des frigories dans la première plaque 32', il est souhaitable que la distance le long d'un canal 48', 50' depuis l'entrée 48a', 50a' de chacun des canaux 48', 50' jusqu'au centre de la première plaque 32' soit inférieure à la distance le long du canal depuis la sortie 48b', 50b' de chacun des canaux 48', 50' jusqu'au centre du plateau 26'. Ainsi, on favorise une circulation du liquide vers le centre puis dans le reste de la première plaque 32', ce qui permet une meilleure uniformisation de la chaleur de la plaque 32.
[087] Notons également que la première plaque 32' pourrait être formée par l'association, c'est-à-dire la juxtaposition bord à bord de deux demi-plaques, chacune comprenant un circuit de refroidissement comme décrit précédemment.
[088] La figure 30 représente une forme possible d'un cordon de chauffage 30' destiné à être utilisé avec un circuit de refroidissement décrit précédemment, tel que celui représenté en figure 29 par exemple. Le cordon 30' est ici agencé sous la forme de deux spirales 30a', 30b' imbriquées l'une à l'intérieur de l'autre, les extrémités internes des deux spirales étant reliées l'une à l'autre.
[089] Les figures 31 et 32 représentent une seconde réalisation d'un plateau 52' comprenant deux parties 54', 56' en L définissant entre elles une portion centrale 58' distincte. Chacune des deux parties 54', 56' en L comprend un canal 59' de refroidissement comme décrit précédemment, la portion centrale étant dépourvue de canal de refroidissement et étant réalisée en un matériau thermiquement isolant. Les canaux 59' des parties 54', 56' sont configurés de manière à permettre un écoulement du liquide de refroidissement autour de la portion centrale puis ensuite vers l'extérieur. [090] Dans cette réalisation, un seul cordon de chauffage pourrait être utilisé (non représenté), celui-ci s'entourant autour de la portion centrale 58' à la manière d'une spirale. La portion centrale 58' est également dépourvue de tout moyen de chauffage.
[091] On comprend aisément que la forme des canaux de refroidissement est plus critique que celle des cordons de chauffage du fait du temps plus important nécessaire à la réduction de la température d'un nombre de degré donné en utilisant l'écoulement d'un liquide que le temps nécessaire à l'augmentation de la température du même nombre de degré en utilisant un cordon de chauffage du type résistif.
[092] Les figures 33 à 36 représentent la première presse hydraulique Pi permettant un pressage, un chauffage et un refroidissement contrôlés de l'assemblage 10 de la figure 1 . Cette première presse P1 permet d'assurer un chauffage et un refroidissement de la zone Z1 d'empilement électrode inférieure - membrane électrolyte polymère - électrode supérieure. Cette première presse Pi est destinée à être utilisée avec un plateau 47' selon la première réalisation représentée aux figures 29 et 30. Cette zone Z1 comprend l'intégralité des électrodes et de préférence uniquement celles-ci.
[093] Les figures 37 à 39 représentent la seconde presse hydraulique P2 permettant le chauffage et le pressage de l'assemblage de la figure 1 dans une zone Z2 annulaire périphérique entourant l'électrode inférieure ou première électrode 12 et l'électrode supérieure ou seconde électrode 20. Cette zone Z2 annulaire débute intérieurement à proximité immédiate des bords externes de la première électrode 12 et de la seconde électrode 20. Cette seconde presse P2 est destinée à être utilisée avec un plateau 52' selon la seconde réalisation représentée aux figures 31 et 32.
[094] En référence aux figures 33 à 36, la première presse Pi comprend un piston 58' comprenant un répartiteur de pression 60' qui porte une couche 62' d'isolant thermique afin de limiter la conduction thermique. Un plateau 47' tel que décrit en référence aux figures 29 et 30 est appliqué sur la couche isolante 62' la seconde face du plateau 47' venant en contact avec la couche isolante 62'. Une plaque 64' ou semelle de compression est appliquée sur la première face du plateau 47'.
[095] La première presse Pi comprend un support statique 66' agencé en vis-à-vis du piston 58' qui porte successivement une couche de matériau 68' thermiquement isolant, un plateau 47' tel que décrit en référence aux figures 31 et 32 et une plaque 70' ou semelle de compression. Le plateau 47' est positionné de manière à ce que sa première face soit en contact avec la semelle 68' de compression et que sa seconde face soit en contact avec la couche isolante 68'.
[096] La plaque 64', 70' ou semelle de compression suit les mêmes critères de sélection que le matériau de la première plaque 32' comme cela a été décrit précédemment.
[097] La seconde presse P2 représentée aux figures 37 à 39 présente un montage tout à fait identique à ce qui été décrit en référence à la première pression. Cette seconde presse comprend ainsi un piston 58 » comportant une couche isolante 62', un plateau 52' et une plaque de compression 64' de forme annulaire et un support statique 66' portant une couche isolante 68', un plateau 52' et une plaque de compression 70'.
[098] Les presses P1 et P2 telles que décrites précédemment ainsi que les plateaux de chauffage et de refroidissement sont bien évidemment applicables à un assemblage ne réalisant pas de fonction " anti-wicking " c'est-à-dire dans laquelle la membrane électrolyte polymère n'est pas confinée entre les première et seconde membranes renforts mais s'étend partout entre la première membrane renfort et la seconde membrane renfort. Un tel assemblage est représenté en figure 2.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Installation (1 ) pour l'assemblage de membranes pour pile à combustible comprenant :
- un premier poste (Ai) de stockage de membranes électrodes (12, 20), un deuxième poste (A2) de stockage de membranes renfort, un poste d'empilement (C) des membranes des premier (Ai) et deuxième (A2) postes de stockage, et un poste (P) de pressage et de chauffage d'un assemblage de membranes,
- des moyens de convoyage et de manipulation (Bi, B2) des membranes des premier (Ai) et deuxième (A2) postes de stockage, d'un empilement du poste d'empilement (C) et d'un assemblage de membranes du poste (P) de pressage et de chauffage.
2. Installation (1 ) selon la revendication 1 , dans laquelle les moyens de convoyage et de manipulation comprennent au moins un premier (Bi) et un second (B2) manipulateurs comprenant des moyens de prise et de pose de membranes, le premier bras (Bi) étant configuré pour déplacer une membrane électrode (12, 20) du premier poste (Ai) de stockage vers le poste d'empilement (C) et le second bras (B2) étant configuré pour déplacer une ou plusieurs membranes du deuxième poste de stockage (A2) vers le poste (P) de pressage et de chauffage.
3. Installation (1 ) selon la revendication 2, dans laquelle les moyens de prise et de pose des premier (Bi) et second (B2) manipulateurs comprennent des moyens de préhension à aspiration.
4. Installation selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle les moyens de préhension à aspiration du premier manipulateur (Bi) comprennent une pluralité de ventouses à soufflets reliées à des moyens de fourniture d'une dépression.
5. Installation selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle les moyens de préhension à aspiration du second manipulateur (B2) comprennent un cadre (80) rigide comportant sur une face plane de préhension comportant une pluralité de perforations reliées à des moyens de fourniture d'une dépression.
6. Installation selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle le premier manipulateur (Bi) est articulé pour pouvoir effectuer un premier déplacement d'une membrane électrode (12) depuis le premier poste de stockage (Ai) jusque sur un plateau (Ci) du poste d'empilement (C) avec un retournement de la membrane électrode (12) et pour pouvoir effectuer un second déplacement d'une membrane électrode (20) depuis le premier poste de stockage (Ai) jusque sur le plateau (Ci) du poste d'empilement (C) sans retournement de la membrane électrode (20).
7. Installation selon l'une des revendications 2 à 6, dans laquelle le poste d'empilement (C) comprend un plateau pourvu d'une échancrure dimensionnée pour recevoir une partie du premier manipulateur portant une électrode (12) tandis que celle-ci affleure une surface supérieure du plateau (Ci).
8. Installation selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les moyens de convoyage et de manipulation comprennent un troisième manipulateur (B3) comprenant des moyens de prise et de pose d'une membrane de support (14) stockée dans un troisième poste de stockage (A3), ce troisième manipulateur (B3) étant configuré pour amener la membrane de support (14) depuis le troisième poste de stockage (A3) vers le poste (P) de pressage et de chauffage.
9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de prise et de pose du troisième manipulateur (B3) comprennent des moyens préhension magnétiques tels que des électroaimants dont l'aimantation est pilotée par les moyens de commande.
10. Installation selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle le poste de pressage et de chauffage est intercalé selon une direction donnée entre un rail longitudinal (33) de déplacement du troisième manipulateur (B3) et le poste d'empilement (C), ladite direction longitudinale (L) du rail (33) étant perpendiculaire à ladite direction donnée.
1 1 . Installation selon la revendication 10, dans laquelle le poste d'empilement (C) est agencé selon la direction longitudinale (L) entre le premier poste de stockage (Ai) et le deuxième poste de stockage (A2).
12. Installation selon l'une des revendications précédentes, comprenant un quatrième poste de stockage (A4) de feuilles intercalaires et un quatrième manipulateur de feuilles intercalaires configuré pour déplacer une feuille intercalaire du premier poste de stockage (Ai) vers ledit quatrième poste de stockage (A4).
13. Installation selon l'une des revendications précédentes, comprenant un poste de découpe(D), de préférence par des moyens laser, d'un contour au travers de l'assemblage de membranes après pressage et chauffage à l'aide du poste (P) de pressage et de chauffage.
14. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le premier poste (Ai) de stockage et le deuxième poste (Ai) de stockage comprennent chacun un magasin (36) de stockage et des moyens de positionnement dans une position prédéterminée des membranes du poste associé.
15. Installation selon la revendication 14, dans laquelle chaque magasin (36) est guidé à déplacement rectiligne, de préférence verticalement, selon une direction donnée sur un bâti fixe et comprend des moyens d'amortissement (44) et de rappel du magasin dans une position prédéterminée en l'absence de force exercée sur le magasin, selon ladite direction, par un manipulateur de préhension d'une membrane du magasin considéré.
16. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle elle comprend des moyens de solidarisation (E) d'un empilement réalisé au niveau du poste d'empilement (C).
17. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle : - le premier poste de stockage (Ai) comprend un empilement selon une direction verticale de membranes électrodes ayant de préférence une couche de diffusion qui est agencée vers le haut,
- le deuxième poste de stockage (A2) comprend une alternance de premières membranes renfort (14) comprenant une ouverture (14a) et de secondes membranes renfort (20) comprenant une ouverture (18a), chaque seconde membrane renfort (20) étant solidaire d'une membrane électrolyte polymère (16) qui obture son ouverture (18a) et qui est agencée en vis-à-vis d'une première membrane renfort (14), la membrane électrolyte polymère (16) étant dimensionnée de manière à ce que son bord externe (14c) soit inscrit entre les bords internes (14b, 18b) et externes des première (14) et seconde (18) membranes de renfort,
- le troisième poste de stockage comprend des membranes support (26) comportant un bord externe (26a) et un bord interne (26b) délimitant une ouverture (26c) de la membrane support (26), cette ouverture (26c) étant dimensionnée de manière à ce que la membrane électrolyte polymère (16) puisse s'inscrire dans ladite ouverture (26c) et à ce que la première membrane renfort (14) et la seconde membrane renfort (18) puissent recouvrir tout le bord interne
(26b) de la membrane support (26).
18. Installation selon l'une des revendications 1 à 16, dans laquelle :
- le premier poste de stockage (Ai) comprend un empilement selon une direction verticale de membranes électrodes ayant de préférence une couche de diffusion qui est agencée vers le haut,
- le deuxième poste de stockage (A2) comprend une pluralité de membranes renfort (14, 18) comprenant chacune une ouverture (14a, 18a), - le troisième poste de stockage (A3) comprend un empilement de membranes support (26) chacune formée par une membrane électrolyte polymère (16).
19. Installation selon la revendication 17 ou 18, dans laquelle la membrane support (26) est supportée par un cadre (28a, 28b), par exemple métallique.
20. Installation selon l'une des revendications 1 à 19, comprenant des moyens de commande des moyens de convoyage et de manipulation configurés pour que le départ d'un empilement du poste d'empilement (C) vers le poste (P) de pressage et de chauffage soit suivi d'une nouvelle étape d'empilement sur le poste d'empilement (C).
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