EP4669790A1 - Procede de fabrication d'au moins une partie d'une cellule electrolytique, partie de cellule electrolytique et pile d'electrolyseur correspondantes - Google Patents

Procede de fabrication d'au moins une partie d'une cellule electrolytique, partie de cellule electrolytique et pile d'electrolyseur correspondantes

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EP4669790A1
EP4669790A1 EP24724095.5A EP24724095A EP4669790A1 EP 4669790 A1 EP4669790 A1 EP 4669790A1 EP 24724095 A EP24724095 A EP 24724095A EP 4669790 A1 EP4669790 A1 EP 4669790A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
face
bipolar plate
electrolytic cell
electrolysis cell
Prior art date
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Pending
Application number
EP24724095.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marc NOUAILLE-DEGORCE
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.)
John Cockerill Hydrogen Belgium SA
Original Assignee
John Cockerill Hydrogen Belgium SA
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Filing date
Publication date
Application filed by John Cockerill Hydrogen Belgium SA filed Critical John Cockerill Hydrogen Belgium SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing at least a portion of an electrolytic cell.
  • the invention also relates to a part of an electrolytic cell manufactured from such a method.
  • the invention also relates to an electrolyzer stack comprising such an electrolytic cell.
  • electrolyzer stack usually consists of a block of electrolytic cells, which are stacked in series from an electrical point of view and in parallel from a fluidic point of view, and of sealing joints.
  • Each electrolytic cell aims to promote the electrolysis of an electrolytic solution (alkaline water, pure water, unpurified water, salt, aqueous chloride solution, aqueous bromide solution, aqueous hydrochloric acid solution, etc.).
  • an electrolytic solution alkaline water, pure water, unpurified water, salt, aqueous chloride solution, aqueous bromide solution, aqueous hydrochloric acid solution, etc.
  • an electrolyzer cell for example, the functionality of an electrolyzer cell is to promote the reaction of production of dihydrogen (H2) and dioxygen (O2) gas resulting from the dissociation of water after injecting a direct electric current into an alkaline solution, usually potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH).
  • H2 dihydrogen
  • O2 dioxygen
  • KOH potassium hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • Each electrolytic cell considered as a part mainly metallic and conductive (but some parts of which may be non-metallic), is generally composed of two bipolar plates, framing two intercalators (better known under the English term of "flow field material"), themselves framing two electrodes generally in the form of plates or grids or metallic fabrics.
  • said electrodes are generally made of nickel.
  • the two electrodes (a cathode and an anode) are separated by a membrane (also called a diaphragm or porous separator in the case of the alkaline electrolyzer cell), which ensures electrical insulation between the two electrodes, the separation of gases as well as ionic conduction within the electrolytic cell.
  • the interlayer has two functionalities: i) to provide a low resistivity metallic path between each bipolar plate and the associated electrode and ii) to allow proper circulation of the electrolytic solution for cooling of the electrolyzer stack and transport of the generated gases.
  • bipolar plate comes from the fact that since the electrolytic cells are all attached to each other, a bipolar plate N will have a potential: higher compared to the bipolar plate N+l downstream, so that the bipolar plate N will play the role of anode within an electrolytic cell defined by the bipolar plates N and N+l; lower compared to the bipolar plate Nl upstream, so that the bipolar plate N will play the role of cathode within an electrolytic cell defined by the bipolar plates Nl and N.
  • the distribution plates which allow the power supply and electrical distribution of the electrolytic cells
  • the bottom plates allowing the delimiting of all the electrolytic cells and ensuring the clamping of said electrolytic cells between them and their sealing.
  • the electrolyser stack ends with two bottom plates located just before the first electrolytic cell and just after the last stacked electrolytic cell, in other words one bottom plate is located upstream of the block of electrolytic cells and the other bottom plate is placed downstream of the latter in order to physically delimit the two ends of said block of electrolytic cells.
  • One aim of the invention is to propose a solution making it easier to manufacture an electrolyzer cell.
  • the plate thus manufactured comprises a layer playing both the role of an interlayer of the prior art (by the mesh) and the role of an electrode of the prior art (by the at least one free end of the mesh). Consequently, the manufacture, and in particular the assembly, of an electrolyser cell comprising such a plate is greatly facilitated.
  • the bipolar plate is also manufactured by additive method.
  • the bipolar layer and/or plate is printed in a nickel-based material.
  • the layer is a first layer, the method comprising the step of printing on a second face of the bipolar plate by additive manufacturing at least one second layer, a first face of which is integral with the second face of the bipolar plate and the second face of which forms at least one free end, the second layer being formed of a mesh drawing a honeycomb structure.
  • the first layer is the same shape as the second layer.
  • the second layer is in the same material as the first layer.
  • the two layers are printed at the same time.
  • the bipolar plate is a first bipolar plate, the method comprising the step of printing on a first face of a second bipolar plate by additive manufacturing at least one layer, a first face of which is integral with the first face of the bipolar plate and of which the second face forms at least one free end, the layer being formed of a mesh forming an alveolar structure.
  • the two bipolar plates are joined together while being separated by a membrane, so that the second faces of the layers of the two bipolar plates are both facing the membrane.
  • the invention also relates to a part of an electrolytic cell manufactured by a method as mentioned above.
  • the invention also relates to an electrolyzer stack comprising a portion of cells as mentioned above.
  • Figure 1 is a diagram illustrating different steps of manufacturing a part of an electrolytic cell according to a particular implementation of the invention
  • Figure 2 schematically represents a portion of an electrolyzer stack integrating the cell part whose manufacture was illustrated in Figure 1,
  • Figure 3 schematically represents a variant of the electrolyzer cell portion illustrated in Figure 2.
  • a bipolar plate 1 is chosen.
  • the bipolar plate 1 is for example a bipolar plate already manufactured by manufacturing methods of the prior art and for example a bipolar plate manufactured by the present applicant.
  • the bipolar plate 1 is made of a material capable of withstanding the corrosive environment prevailing inside the electrolytic cell.
  • the bipolar plate 1 is for example nickel-based and is for example made of nickel or nickel-plated carbon steel.
  • the bipolar plate 1 is further shaped so as to have a first main face 2a and a second main face 2b.
  • a first layer 3 is printed on the first main face 2a, by additive manufacturing, having a first face 4a (i.e. the first layer printed on the first main face 2a) and a second face 4b (i.e. the last printed layer of the first layer 3).
  • the first layer 3 is preferably of a single material.
  • the first layer 3 is made of the same material as that of the bipolar plate 1.
  • the first layer 3 is nickel-based and is, for example, made of nickel or nickel-plated carbon steel.
  • the first layer 3 is formed of a mesh drawing an alveolar structure.
  • the first layer 3 draws at least a plurality of loops.
  • the lowest point of the loop is the only point of the loop in contact with the first main face 2a.
  • first layer 3 is thus integral with the first main face 2a.
  • the contact between the first face 4a and the first main face 2a is not a plane/plane contact over the entire surface of the first main face 2a. It is noted that due to the alveolar structure of the first layer 3, the contact between the first face 4a and the first main face 2a is also not a plurality of linear contacts. In reality, the contact between the first face 4a and the first main face 2a is formed by a plurality of point contacts between the first layer 3 and the first main face 2a. In reality, the contact between the first face 4a and the first main face 2a is formed only by a plurality of point contacts between the first layer 3 and the first main face 2a. There is thus neither surface contact nor linear contact between the first layer 3 and the first main face 2a.
  • the first layer 3 thus has two functions: providing a low resistivity metallic path between the bipolar plate 1 and its second face 4b, allowing appropriate circulation of the electrolytic solution for cooling the electrolyzer stack and transporting the gases generated.
  • the second face 4b of the first layer 3 forms at least one free end. It is noted that due to the alveolar structure of the first layer 3, there is in reality a plurality free ends of the first layer 3.
  • a second layer 5 having a first face 6a (i.e. the first layer printed on the second main face 2b) and a second face 6b (i.e. the last printed layer of the second layer 5) is also printed on the second main face 2b by additive manufacturing.
  • This third step 103 can be carried out simultaneously with the second step 102 or successively with the second step 102.
  • the second layer 5 is preferably made of a single material.
  • the second layer 5 is formed from the same material as the first layer 3 or from a different material.
  • the second layer 5 is made of the same material as that of the bipolar plate 1.
  • the second layer 5 is nickel-based and is, for example, made of nickel or nickel-plated carbon steel.
  • the second layer 5 is formed of a mesh drawing an alveolar structure.
  • the second layer 5 draws at least a plurality of loops.
  • the lowest point of the loop is the only point of the loop in contact with the second main face 2b.
  • the second layer 5 is thus integral with the second main face 2b.
  • the contact between the first face 6a and the second main face 2b is not a plane/plane contact over the entire surface of the second main face 2b. It is noted that due to the alveolar structure of the second layer 5, the contact between the first face 6a and the second main face 2b is also not a plurality of linear contacts. In reality, the contact between the first face 6a and the second main face 2b is formed by a plurality of point contacts between the second layer 5 and the second main face 2b. In reality, the contact between the first face 6a and the second main face 2b is formed only by a plurality of point contacts between the second layer 5 and the second main face 2b. There is thus neither surface contact nor linear contact between the second layer 5 and the second main face 2b.
  • the second layer 5 thus has two functions: providing a low resistivity metallic path between the bipolar plate 1 and its second face 6b, allowing appropriate circulation of the electrolytic solution for cooling the electrolyzer stack and transporting the gases generated.
  • the second face 6b of the second layer 5 forms at least one free end. It is noted that due to the alveolar structure of the second layer 5, there is in reality a plurality of free ends of the second layer 5.
  • the second layer 5 is identical to the first layer 3 in shape and/or material.
  • This assembly 7 can play both the role of a bipolar plate but also of an interlayer and an electrode for a first electrolytic cell 9 (via the first layer 3) as well as the role of a bipolar plate but also of an interlayer and an electrode for a second electrolytic cell 10 (via its second layer 5), second electrolytic cell 10 directly adjacent to the first electrolytic cell 9.
  • the assembly 7 therefore makes it possible to play the role of an anode or a cathode for the first electrolytic cell 9 and the role of a cathode (respectively anode) for the second electrolytic cell 10.
  • Such an assembly 7 also makes it possible to optimize the electrolysis inside the first electrolytic cell 9 and the second electrolytic cell 10 in particular due to the homogeneity of the structure of said assembly 7.
  • the assembly 7 proves in particular to be homogeneous between the interior of each layer 3, 5 (playing the role of the interlayer) and the corresponding second face 4b, 6b (playing the role of the electrode): there is in fact no junction between these two sub-layers since everything is printed at the same time.
  • an electrolyzer stack comprising such an assembly 7 is simplified, particularly in terms of assembly.
  • the contact between the membrane 8 and each of the second faces 4b, 6b of the layers 3, 5 in contact with it is not a plane/plane contact over the entire surface of the membrane 8. It is noted that, due to the alveolar structure of the second layer 5 and the first layer 3, the contacts between the membrane 8 and each of the second faces 4b, 6b of the layers 3, 5 are also not a plurality of linear contacts. In reality, the contact between the membrane 8 and each of the second faces 4b, 6b of said layers is formed by a plurality of point contacts (the free ends of the layers 3, 5) between the layer considered 3, 5 and the membrane 8.
  • the second layer 5 draws at least a plurality of loops, for at least one loop, the highest point of the loop is the only point of the loop in contact with the membrane 8.
  • the highest point of the loop is the only point of the loop in contact with the membrane 8.
  • first assembly 7, a first membrane 8, a second assembly 7, a second membrane 8,... it is possible to create a block of electrolytic cells 11 extending longitudinally in a general direction A.
  • Said block of electrolytic cells 11 can then be used in a standard electrolyser stack (as a replacement of part or all of the electrolytic cell block of the prior art).
  • the block of electrolytic cells 11 thus defined extends longitudinally in the general direction A (the main faces of at least one of the bipolar plates 1 extending in planes normal to the general direction A).
  • Figure 2 shows a possible mode of application of this block of electrolytic cells 11 in which the general direction A extends vertically.
  • the first layer 3 and/or the second layer 5 is shaped so that its mesh is similar or identical to that of an interlayer of the prior art and/or so that the free ends of the mesh are similar or identical to the contact zones of an electrode of the prior art with the membrane 8.
  • the mesh of the first layer 3 and/or of the second layer 5 can thus be regular (as is the case for the interlayers of the prior art).
  • the first layer 3 and/or the second layer 5 is shaped differently than a mesh of an interlayer of the prior art and/or the free ends of the mesh are shaped differently than the contact zones of an electrode of the prior art with the membrane 8.
  • the first layer 3 and/or the second layer 5 can thus be formed from a mesh with less regular meshes than the existing and/or non-regular meshes.
  • the first layer 3 and/or the second layer 5 can thus be formed of a mesh composed on at least one zone (and optionally on the entire first layer 3 and/or the second layer 5) of at least one pattern repeating in at least one direction of space and preferably at least two directions of space orthogonal to each other and optionally in three directions of space orthogonal to each other.
  • the pattern may be a geometric pattern and for example a polygonal pattern (square, hexagon, etc.) or circular.
  • the aforementioned pattern(s) is/are repeated at least in one plane of the layer considered, a plane which is orthogonal to the thickness of said layer (the thickness of the layer being its smallest dimension).
  • the bipolar plate 1 may also be manufactured by additive manufacturing.
  • the bipolar plate 1 may be entirely manufactured during a first step by additive manufacturing (the layers then being printed on its faces) or may be manufactured partially on one side only so as to first finish printing the first layer 3 before continuing to print the bipolar plate 1 then the second layer 5.
  • one of the layers 3, 5 may be the first 3 printed then the bipolar plate 1 then the second 5 of the two layers 3, 5.
  • Other printing orders are of course possible.
  • the bipolar plate 1 may then optionally be printed in the same material as that of at least one layers 3, 5 or in another material.
  • At least the first layer 3 or the second layer 5 may be printed from at least two different materials. Only one layer 3 or 5 may be printed on the bipolar plate 1.
  • One or more joints may also be arranged between two aforementioned assemblies 7.
  • the aforementioned assemblies 7 may be fixed in pairs or be fixed by means of tie rods passing through the entire block of electrolytic cells 11.
  • the bipolar plates 1 and/or the layers 3, 5 will for example be shaped to include one or more orifices ensuring their fixings within the electrolyser stack.
  • the second layer 5 may not be identical to the first layer 3 in terms of materials and/or shape.
  • the bipolar plate 1 as well as its two layers 3, 5 are based on nickel
  • at least one area of the bipolar plate 1 and/or of at least one of the layers 3 or 5 may be in another material.
  • at least one of the layers may be printed in a material based on a material other than nickel and for example be printed in a material based on chromium, iron, ...
  • the honeycomb structure may have a shape other than that indicated.
  • the structure may include at least one area without a repeating pattern and/or may have at least one non-homogeneous area. If a pattern is present, it may be non-geometric and/or non-polygonal.

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Abstract

Procédé de fabrication d' au moins une partie d' une cellule électrolytique, le procédé comprenant au moins l ' étape d' imprimer sur une première face d' une plaque bipolaire (1) par fabrication additive au moins une couche (3) dont une première face (4a) est solidaire de la première face de la plaque bipolaire et dont la deuxième face (4b) forme au moins une extrémité libre, la couche étant formée d' un maillage dessinant une structure alvéolaire. Partie de cellule électrolytique et pile d' électrolyseur correspondantes

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'AU MOINS UNE PARTIE D'UNE CELLULE ELECTROLYTIQUE, PARTIE DE CELLULE ELECTROLYTIQUE ET PILE D' ELECTROLYSEUR CORRESPONDANTES
DESCRIPTION
L'invention concerne un procédé de fabrication d'au moins une partie d'une cellule électrolytique.
L'invention concerne également une partie d'une cellule électrolytique fabriquée à partir d'un tel procédé.
L'invention concerne également une pile d' électrolyseur comprenant une telle cellule électrolytique.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
L'architecture globale d'une pile d' électrolyseur (généralement désigné par le terme de « stack d' électrolyseur ») est usuellement constituée d'un bloc de cellules électrolytiques, qui sont empilées en série d'un point de vue électrique et en parallèle d'un point de vue fluidique, et de joints d'étanchéité.
Chaque cellule électrolytique a pour but de favoriser 1 ’ électrolyse d'une solution électrolytique (eau alcaline, eau pure, eau non purifiée, sel, solution aqueuse de chlorure, solution aqueuse de bromure, solution aqueuse d'acide chlorhydrique, etc...) .
Par exemple, la fonctionnalité d'une pile d' électrolyseur est de favoriser la réaction de production de dihydrogène (H2) et de dioxygène (O2) gazeux résultant de la dissociation de l'eau après avoir injecté un courant électrique continu dans une solution alcaline, généralement de l' hydroxyde de potassium (KOH) ou de l' hydroxyde de sodium (NaOH) .
Chaque cellule électrolytique, considérée comme une pièce principalement métallique et conductrice (mais dont certaines parties peuvent être non-métalliques ) , est composée généralement de deux plaques bipolaires , encadrant deux intercalaires (plus connus sous le terme anglais de « flow field material ») , encadrant eux-mêmes deux électrodes généralement sous forme de plaques ou de grilles ou de tissus métalliques . Dans le cas d' une pile d' électrolyseur alcalin, lesdites électrodes sont généralement en nickel . Les deux électrodes (une cathode et une anode ) sont séparées par une membrane (encore appelée diaphragme ou séparateur poreux dans le cas de la pile d' électrolyseur alcalin) , qui assure l ' isolation électrique entre les deux électrodes , la séparation des gaz ainsi que la conduction ionique au sein de la cellule électrolytique .
L' intercalaire a deux fonctionnalités : i ) fournir un chemin métallique de faible résistivité entre chaque plaque bipolaire et l ' électrode associée et ii ) permettre une circulation appropriée de la solution électrolytique pour le refroidissement de la pile d' électrolyseur et le transport des gaz générés .
Le nom de plaque bipolaire vient du fait que comme les cellules électrolytiques sont toutes accolées les unes aux autres , une plaque bipolaire N aura un potentiel : plus élevé par rapport à la plaque bipolaire N+l en aval , de sorte que la plaque bipolaire N j ouera le rôle d ' anode au sein d' une cellule électrolytique définie par les plaques bipolaires N et N+l ; plus faible par rapport à la plaque bipolaire N-l en amont , de sorte que la plaque bipolaire N j ouera le rôle de cathode au sein d' une cellule électrolytique définie par les plaques bipolaires N-l et N . Parmi les autres pièces métalliques, en plus des plaques bipolaires, sont répertoriées les plaques de distribution (qui permettent l'alimentation et la distribution électrique des cellules électrolytiques) ainsi que les plaques de fond (permettant de délimiter l'ensemble des cellules électrolytiques et d'assurer le serrage desdites cellules électrolytiques entre elles et leur étanchéité) .
En effet, la pile d' électrolyseur se termine par deux plaques de fond situées juste avant la première cellule électrolytique et juste après la dernière cellule électrolytique empilées, en d'autres termes une plaque de fond est localisée en amont du bloc de cellules électrolytiques et l'autre plaque de fond est placée en aval de ce dernier en vue de délimiter physiquement les deux extrémités dudit bloc de cellules électrolytiques.
Une pile d' électrolyseur s'avère donc relativement fastidieuse à fabriquer.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer une solution permettant de fabriquer plus facilement une pile d' électrolyseur .
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de fabrication d'au moins une partie d'une cellule électrolytique, le procédé comprenant au moins l'étape d'imprimer sur une première face d'une plaque bipolaire par fabrication additive au moins une couche dont une première face est solidaire de la première face de la plaque bipolaire et dont la deuxième face forme au moins une extrémité libre, la couche étant formée d'un maillage dessinant une structure alvéolaire, le contact entre la première face et la première face principale est formé d' une pluralité de contacts ponctuels entre ladite couche et la première face principale .
De la sorte, la plaque ainsi fabriquée comprend une couche j ouant à la fois le rôle d' un intercalaire de l ' art antérieur (par le maillage ) et à la fois le rôle d' une électrode de l ' art antérieur (par la au moins une extrémité libre du maillage) . Dès lors , la fabrication, et notamment le montage , d' une pile d' électrolyseur comprenant une telle plaque s ' en trouve grandement facilitée .
Optionnellement , la plaque bipolaire est également fabriquée par méthode additive .
Optionnellement, la couche et/ou la plaque bipolaire est imprimée dans un matériau à base de nickel .
Optionnellement, la couche est une première couche , le procédé comprenant l ' étape d' imprimer sur une deuxième face de la plaque bipolaire par fabrication additive au moins une deuxième couche dont une première face est solidaire de la deuxième face de la plaque bipolaire et dont la deuxième face forme au moins une extrémité libre , la deuxième couche étant formée d' un maillage dessinant une structure alvéolaire .
Optionnellement, la première couche est de même forme que celle de la deuxième couche .
Optionnellement, la deuxième couche est dans le même matériau que celui de la première couche .
Optionnellement, les deux couches sont imprimées en même temps . Optionnellement, la plaque bipolaire est une première plaque bipolaire, le procédé comprenant l ' étape d' imprimer sur une première face d' une deuxième plaque bipolaire par fabrication additive au moins une couche dont une première face est solidaire de la première face de la plaque bipolaire et dont la deuxième face forme au moins une extrémité libre , la couche étant formée d' un maillage dessinant une structure alvéolaire . Optionnellement , les deux plaques bipolaires sont accolées en étant séparées par une membrane , de sorte que les deuxièmes faces des couches des deux plaques bipolaires soient toutes deux en regard de la membrane .
L' invention concerne également une partie d' une cellule électrolytique fabriquée par un procédé tel que précité .
L' invention concerne également une pile d' électrolyseur comprenant une partie de cellules telle que précitée .
D' autres caractéristiques et avantages de l ' invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d' une mise en œuvre particulière et non limitative de l ' invention .
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels :
La figure 1 est un schéma illustrant différentes étapes de fabrication d' une partie d' une cellule électrolytique selon une mise en œuvre particulière de l ' invention,
La figure 2 représente schématiquement une portion d' une pile d' électrolyseur intégrant la partie de cellule dont la fabrication a été illustrée à la figure 1 ,
La figure 3 représente schématiquement une variante de la partie de pile d' électrolyseur illustrée à la figure 2 .
DESCRIPTION DETAILLEE DE L' INVENTION
En référence à la figure 1 , une mise en œuvre particulière d' un procédé de fabrication d' au moins une partie d' une cellule électrolytique pour une pile d' électrolyseur va être décrit . Au cours d' une première étape 101 , on choisit une plaque bipolaire 1 .
La plaque bipolaire 1 est par exemple une plaque bipolaire déj à fabriquée par des procédés de fabrication de l ' art antérieur et par exemple une plaque bipolaire fabriquée par la présente demanderesse .
La plaque bipolaire 1 est dans un matériau apte à endurer l ' environnement corrosif régnant à l ' intérieur de la cellule électrolytique .
La plaque bipolaire 1 est par exemple à base de nickel et est par exemple en nickel ou en acier carbone nickelé .
La plaque bipolaire 1 est en outre conformée de sorte à présenter une première face principale 2a et une seconde face principale 2b .
Au cours d' une deuxième étape 102 , on imprime sur la première face principale 2a, par fabrication additive , une première couche 3 présentant une première face 4a ( i . e . la première strate imprimée sur la première face principale 2a) et une deuxième face 4b ( i . e . la dernière strate imprimée de la première couche 3 ) .
La première couche 3 est de préférence d' un seul et même matériau .
De préférence , la première couche 3 est dans le même matériau que celui de la plaque bipolaire 1 .
Par exemple la première couche 3 est à base de nickel et est par exemple en nickel ou en acier carbone nickelé .
La première couche 3 est formée d' un maillage dessinant une structure alvéolaire .
Par exemple la première couche 3 dessine au moins une pluralité de boucles . Par exemple, pour au moins une boucle , le point de la boucle le plus bas est le seul point de la boucle en contact avec la première face principale 2a .
Sa première face 4a étant imprimée directement sur la première face principale 2a, la première couche 3 est ainsi solidaire de la première face principale 2a .
On note que de par la structure alvéolaire de la première couche 3 , le contact entre la première face 4a et la première face principale 2a n' est pas un contact plan/plan sur toute la surface de la première face principale 2a . On note que de par la structure alvéolaire de la première couche 3 , le contact entre la première face 4a et la première face principale 2a n' est pas non plus une pluralité de contacts linéaires . En réalité, le contact entre la première face 4a et la première face principale 2a est formé d' une pluralité de contacts ponctuels entre la première couche 3 et la première face principale 2a . En réalité , le contact entre la première face 4a et la première face principale 2a est formé uniquement d' une pluralité de contacts ponctuels entre la première couche 3 et la première face principale 2a . Il n' y a ainsi ni contact surfacique ni contact linéaire entre la première couche 3 et la première face principale 2a .
Ceci permet à la première couche 3 de bien reproduire le rôle d' un intercalaire de l ' art antérieur .
La première couche 3 a ainsi deux fonctionnalités : fournir un chemin métallique de faible résistivité entre la plaque bipolaire 1 et sa deuxième face 4b, permettre une circulation appropriée de la solution électrolytique pour le refroidissement de la pile d' électrolyseur et le transport des gaz générés .
La deuxième face 4b de la première couche 3 forme au moins une extrémité libre . On note que du fait de la structure alvéolaire de la première couche 3 , il existe en réalité une pluralité d'extrémités libres de la première couche 3.
Ceci va permettre à la première couche 3 de bien reproduire le rôle d'une électrode de l'art antérieur.
De préférence, au cours d'une troisième étape 103, on imprime également sur la deuxième face principale 2b par fabrication additive une deuxième couche 5 présentant une première face 6a (i.e. la première strate imprimée sur la deuxième face principale 2b) et une deuxième face 6b (i.e. la dernière strate imprimée de la deuxième couche 5) .
Cette troisième étape 103 peut être réalisée simultanément à la deuxième étape 102 ou successivement à la deuxième étape 102.
La deuxième couche 5 est de préférence d'un seul et même matériau .
La deuxième couche 5 est formée du même matériau que celui de la première couche 3 ou d'un matériau différent.
De préférence, la deuxième couche 5 est dans le même matériau que celui de la plaque bipolaire 1.
Par exemple la deuxième couche 5 est à base de nickel et est par exemple en nickel ou en acier carbone nickelé.
La deuxième couche 5 est formée d'un maillage dessinant une structure alvéolaire.
Par exemple la deuxième couche 5 dessine au moins une pluralité de boucles. Par exemple, pour au moins une boucle, le point de la boucle le plus bas est le seul point de la boucle en contact avec la deuxième face principale 2b.
Sa première face 6a étant imprimée directement sur la deuxième face principale 2b, la deuxième couche 5 est ainsi solidaire de la deuxième face principale 2b.
On note que de par sa structure alvéolaire de la deuxième couche 5, le contact entre la première face 6a et la deuxième face principale 2b n' est pas un contact plan/plan sur toute la surface de la deuxième face principale 2b . On note que de par la structure alvéolaire de la deuxième couche 5 , le contact entre la première face 6a et la deuxième face principale 2b n' est pas non plus une pluralité de contacts linéaires . En réalité, le contact entre la première face 6a et la deuxième face principale 2b est formé d' une pluralité de contacts ponctuels entre la deuxième couche 5 et la deuxième face principale 2b . En réalité , le contact entre la première face 6a et la deuxième face principale 2b est formé uniquement d' une pluralité de contacts ponctuels entre la deuxième couche 5 et la deuxième face principale 2b . Il n' y a ainsi ni contact surfacique ni contact linéaire entre la deuxième couche 5 et la deuxième face principale 2b .
Ceci permettre à la deuxième couche 5 de bien reproduire le rôle d' un intercalaire de l ' art antérieur .
La deuxième couche 5 a ainsi deux fonctionnalités : fournir un chemin métallique de faible résistivité entre la plaque bipolaire 1 et sa deuxième face 6b, permettre une circulation appropriée de la solution électrolytique pour le refroidissement de la pile d' électrolyseur et le transport des gaz générés .
La deuxième face 6b de la deuxième couche 5 forme au moins une extrémité libre . On note que de par la structure alvéolaire de la deuxième couche 5 , il existe en réalité une pluralité d' extrémités libres de la deuxième couche 5 .
Ceci va permettre à la deuxième couche 5 de bien reproduire le rôle d' une électrode de l ' art antérieur .
Optionnellement , la deuxième couche 5 est identique à la première couche 3 en forme et/ou en matériau .
On obtient ainsi à la fin de ces trois étapes , un ensemble 7 d'une plaque bipolaire 1 et de deux couches 3 et 5 solidaires entre elles.
Cet ensemble 7 peut jouer à la fois le rôle d'une plaque bipolaire mais également d'un intercalaire et d'une électrode pour une première cellule électrolytique 9 (via la première couche 3) ainsi que le rôle d'une plaque bipolaire mais également d'un intercalaire et d'une électrode pour une deuxième cellule électrolytique 10 (via sa deuxième couche 5) , deuxième cellule électrolytique 10 directement adjacente à la première cellule électrolytique 9.
L'ensemble 7 permet donc de jouer le rôle d'une anode ou d'une cathode pour la première cellule électrolytique 9 et le rôle d'une cathode (respectivement anode) pour la deuxième cellule électrolytique 10.
Un tel ensemble 7 permet en outre d'optimiser 1 ' électrolyse à l'intérieur de la première cellule électrolytique 9 et de la deuxième cellule électrolytique 10 en particulier du fait de l'homogénéité de la structure dudit ensemble 7. L'ensemble 7 s'avère en particulier homogène entre l'intérieur de chaque couche 3, 5 (jouant le rôle de l'intercalaire) et la deuxième face 4b, 6b correspondante (jouant le rôle de l'électrode) : il n'y a en effet pas de jonction entre ces deux sous-couches puisque tout est imprimé en même temps.
Dès lors la fabrication d'une pile d' électrolyseur comprenant un tel ensemble 7 se trouve simplifiée notamment en termes d' assemblage .
En référence à la figure 2, il est en effet possible de juxtaposer plusieurs ensembles 7 tels que précités en les séparant deux par deux par des membranes 8 pour former une cellule électrolytique complète.
On note alors que de par leurs structures alvéolaires, le contact entre la membrane 8 et chacune des deuxièmes faces 4b, 6b des couches 3, 5 en contact avec elle n'est pas un contact plan/plan sur toute la surface de la membrane 8. On note que, de par la structure alvéolaire de la deuxième couche 5 et de la première couche 3, les contacts entre la membrane 8 et chacune des deuxièmes faces 4b, 6b des couches 3, 5 n'est pas non plus une pluralité de contacts linéaires. En réalité, le contact entre la membrane 8 et chacune des deuxièmes faces 4b, 6b desdites couches est formé d'une pluralité de contact ponctuels (les extrémités libres des couches 3, 5) entre la couche considérée 3, 5 et la membrane 8. En réalité, le contact entre la membrane 8 et chacune des deuxièmes faces 4b, 6b desdites couches est formé uniquement d'une pluralité de contact ponctuels (les extrémités libres des couches 3, 5) entre la couche considérée 3, 5 et la membrane 8. Il n'y a ainsi ni contact surfacique ni contact linéaire entre la membrane 8 et les couches 3, 5.
Par exemple si la deuxième couche 5 dessine au moins une pluralité de boucles, pour au moins une boucle, le point de la boucle le plus haut est le seul point de la boucle en contact avec la membrane 8.
Par exemple si la troisième couche 3 dessine au moins une pluralité de boucles, pour au moins une boucle, le point de la boucle le plus haut est le seul point de la boucle en contact avec la membrane 8.
En juxtaposant ainsi un premier ensemble 7, une première membrane 8, un deuxième ensemble 7, une deuxième membrane 8,... il est possible de créer un bloc de cellules électrolytiques 11 s'étendant longitudinalement selon une direction générale A. Ledit bloc de cellules électrolytiques 11 peut alors être utilisé dans une pile d' électrolyseur standard (en remplacement d'une partie ou de tout le bloc de cellules électrolytiques de l'art antérieur) .
Le bloc de cellules électrolytiques 11 ainsi défini s'étend longitudinalement selon la direction générale A (les faces principales d'au moins une des plaques bipolaires 1 s'étendant dans des plans de normale la direction générale A) .
A la figure 2 est représenté un mode d'application possible de ce bloc de cellules électrolytiques 11 dans lequel la direction générale A s'étend verticalement.
Cette application n'est bien entendu pas limitative, et le bloc de cellules électrolytiques 11 peut ainsi être employé de sorte que la direction générale A s'étende horizontalement comme représenté à la figure 3.
Par ailleurs, dans une première possibilité, la première couche 3 et/ou la deuxième couche 5 est conformée de sorte que son maillage soit similaire ou identique à celui d'un intercalaire de l'art antérieur et/ou de sorte que les extrémités libres du maillage soient similaires ou identiques aux zones de contact d'une électrode de l'art antérieur avec la membrane 8. Le maillage de la première couche 3 et/ou de la deuxième couche 5 peut ainsi être régulier (comme c'est le cas des intercalaires de l'art antérieur) .
Dans une deuxième possibilité, la première couche 3 et/ou la deuxième couche 5 est conformée autrement qu'un maillage d'un intercalaire de l'art antérieur et/ou les extrémités libres du maillage sont conformées autrement que les zones de contact d'une électrode de l'art antérieur avec la membrane 8. La première couche 3 et/ou la deuxième couche 5 peut ainsi être formée d'un maillage aux mailles moins régulières que les maillages existants et/ou non régulières.
La première couche 3 et/ou la deuxième couche 5 peut ainsi être formée d'un maillage composé sur au moins une zone (et optionnellement sur toute la première couche 3 et/ou la deuxième couche 5) d'au moins un motif se répétant selon au moins une direction de l'espace et de préférence au moins deux directions de l'espace orthogonales entre elles et optionnellement selon trois directions de l'espace orthogonales entre elles. Le motif peut être un motif géométrique et par exemple un motif polygonal (carré, hexagone,...) ou circulaire. De préférence, le ou les motif (s) précité (s) se répète (nt) au moins dans un plan de la couche considérée, plan qui est orthogonal à l'épaisseur de ladite couche (l'épaisseur de la couche étant sa dimension de plus faible valeur) .
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la mise en œuvre particulière décrite mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications .
En particulier, bien qu' ici la plaque bipolaire 1 ne soit pas fabriquée par fabrication additive, la plaque bipolaire 1 pourra être fabriquée également par fabrication additive. Dans ce cas, la plaque bipolaire 1 pourra être entièrement fabriquée lors d'une première étape par fabrication additive (les couches étant ensuite imprimées sur ses faces) ou bien pourra être fabriquée partiellement sur un seul côté de sorte à finir d'abord l'impression de la première couche 3 avant de continuer d'imprimer la plaque bipolaire 1 puis la deuxième couche 5. En variante une des couches 3, 5 pourra être la première 3 imprimée puis la plaque bipolaire 1 puis la deuxième 5 des deux couches 3, 5. D'autres ordres d'impressions sont bien entendu possibles. La plaque bipolaire 1 pourra optionnellement être alors imprimée dans le même matériau que celui d'au moins l'une des couches 3 , 5 ou dans un autre matériau .
Au moins la première couche 3 ou la deuxième couche 5 pourra être imprimée à partir d' au moins deux matériaux différents . Une seule couche 3 ou 5 pourra être imprimée sur la plaque bipolaire 1 .
Un ou plusieurs j oints pourra également être agencé entre deux ensembles 7 précités .
Les ensembles 7 précités pourront être fixés deux par deux ou être fixés par l ' intermédiaire de tirants traversant tout le bloc de cellules électrolytiques 11 . Les plaques bipolaires 1 et/ou les couches 3 , 5 seront par exemple conformées pour comprendre un ou plusieurs orifices assurant leurs fixations au sein de la pile d' électrolyseur .
La deuxième couche 5 pourra ne pas être identique à la première couche 3 en termes de matériaux et/ou de forme .
Bien qu' ici la plaque bipolaire 1 ainsi que ses deux couches 3 , 5 soient à base de nickel , au moins une zone de la plaque bipolaire 1 et/ou d' au moins une des couches 3 ou 5 pourra être dans un autre matériau . En particulier, au moins une des couches pourra être imprimée dans un matériau à base d' une autre matière que le nickel et par exemple être imprimée dans un matériau à base de chrome , de fer, ...
La structure alvéolaire pourra avoir une autre forme que celle indiquée . Par exemple la structure pourra comporter au moins une zone sans motif se répétant et/ou pourra présenter au moins une zone non homogène . En cas de présence d' un motif , il pourra être non géométrique et/ou non polygonal .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'au moins une partie d'une cellule électrolytique, le procédé comprenant au moins l'étape d'imprimer sur une première face d'une plaque bipolaire (1) par fabrication additive au moins une couche (3) dont une première face (4a) est solidaire de la première face de la plaque bipolaire (1) et dont la deuxième face (4b) forme au moins une extrémité libre, la couche étant formée d'un maillage dessinant une structure alvéolaire, le contact entre la première face (4a) et la première face principale (2a) est formé d'une pluralité de contacts ponctuels entre ladite couche (3) et la première face principale.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la plaque bipolaire (1) est également fabriquée par méthode additive.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la couche (3) et/ou la plaque bipolaire (1) est imprimée dans un matériau à base de nickel.
4. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel la couche (3) est une première couche, le procédé comprenant l'étape d'imprimer sur une deuxième face de la plaque bipolaire (1) par fabrication additive au moins une deuxième couche (5) dont une première face est solidaire de la deuxième face de la plaque bipolaire (1) et dont la deuxième face forme au moins une extrémité libre, la deuxième couche (5) étant formée d'un maillage dessinant une structure alvéolaire.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première couche (3) est de même forme que celle de la deuxième couche (5) .
6. Procédé selon l'une des revendication 4 à 5, dans lequel la deuxième couche (5) est dans le même matériau que celui de la première couche (3) .
7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel les deux couches (3, 5) sont imprimées en même temps.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque bipolaire (1) est une première plaque bipolaire, le procédé comprenant l'étape d'imprimer sur une première face d'une deuxième plaque bipolaire par fabrication additive au moins une couche dont une première face est solidaire de la première face de la plaque bipolaire et dont la deuxième face forme au moins une extrémité libre, la couche étant formée d'un maillage dessinant une structure alvéolaire.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel les deux plaques bipolaires (1) sont accolées en étant séparées par une membrane (8) , de sorte que les deuxièmes faces des couches des deux plaques bipolaires (1) soient toutes deux en regard de la membrane (8) .
10. Partie d'une cellule électrolytique fabriquée par un procédé selon l'une des revendications précédentes.
11. Pile d' électrolyseur comprenant une partie de cellules selon la revendication 10.
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