FR2602915A1 - COMPOSITE SUBSTRATE FOR FUEL CELLS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents

COMPOSITE SUBSTRATE FOR FUEL CELLS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF Download PDF

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FR2602915A1
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reactive gas
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Hiroyuki Fukuda
Masayuki Funabashi
Masumi Sagi
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Kureha Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

LE SUBSTRAT COMPOSITE COMPREND UN SEPARATEUR 1, DEUX SUBSTRATS D'ELECTRODE 2, 2 POREUX ET CARBONES LIES AU SEPARATEUR ET MUNIS DE GORGES FORMANT CANAUX D'ECOULEMENT 5, 6 POUR LE GAZ REACTIF SUR L'UNE DE LEURS FACES, ET D'UNE SURFACE PLANE SUR LEURS AUTRES FACES, ET DES ELEMENTS D'ETANCHEITE 3, 3 PERIPHERIQUES LIES AU SEPARATEUR PAR UNE COUCHE DE RESINE 4, 4 FLUOROCARBONEE, CES SUBSTRATS D'ELECTRODE ETANT LIES AUX SURFACES OPPOSEES DU SEPARATEUR, DE FACON A CE QUE LES CANAUX D'ECOULEMENT DANS L'UN DES SUBSTRATS D'ELECTRODE SOIENT PERPENDICULAIRES A CEUX QUI SE TROUVENT DANS L'AUTRE SUBSTRAT D'ELECTRODE, LE RAPPORT DE LA SECTION TRANSVERSALE TOTALE DES CANAUX D'ECOULEMENT DU COTE DE L'ELECTRODE DE COMBUSTIBLE, A LA SECTION TRANSVERSALE TOTALE DES CANAUX D'ECOULEMENT DU COTE DE L'ELECTRODE D'AIR, ETANT DE 1:3 A 2:3.THE COMPOSITE SUBSTRATE COMPRISES A SEPARATOR 1, TWO ELECTRODE SUBSTRATES 2, 2 POROUS AND CARBONES LINKED TO THE SEPARATOR AND PROVIDED WITH GORGES FORMING FLOW CHANNELS 5, 6 FOR REACTIVE GAS ON ONE OF THEIR FACES, AND ONE SURFACE PLANE ON THEIR OTHER FACES, AND SEALING ELEMENTS 3, 3 PERIPHERALS LINKED TO THE SEPARATOR BY A RESIN LAYER 4, 4 FLUOROCARBONED, THESE ELECTRODE SUBSTRATES BEING BOUND TO THE OPPOSITE SURFACES OF THE SEPARATOR, SO AS THE CHANNELS OF FLOW IN ONE OF THE ELECTRODE SUBSTRATES ARE PERPENDICULAR TO THOSE WHICH ARE IN THE OTHER ELECTRODE SUBSTRATE, THE REPORT OF THE TOTAL CROSS SECTION OF THE FUEL ELECTRODE FLOW CHANNELS, A THE TOTAL CROSS SECTION OF THE FLOW CHANNELS ON THE AIR ELECTRODE SIDE, BEING 1: 3 TO 2: 3.

Description

Substrat composite pour Diles à combustible et sonComposite substrate for Fuel Diles and its

procédé de fabrication.manufacturing process.

La présente invention concerne un substrat 5 composite pour piles à combustible du type à acide  The present invention relates to a composite substrate for acid type fuel cells.

phosphorique et son procédé de fabrication.  phosphoric acid and its manufacturing process.

Au cours des dernières années, on s'est vivement intéressé à la mise au point et à l'utilisation d'une pile à combustible ainsi qu'aux systèmes qui 10 lui sont associés en tant qu'appareils permettant de produire une énergie propre ou un appareil générateur d'électricité facile à mettre en marche et à interrompre, qui puisse contribuer à l'économie des ressources par un ralentissement de la demande en électricité d'origine 15 thermique ou d'origine hydroélectrique, ou à  In recent years there has been a great deal of interest in the development and use of a fuel cell and the systems associated therewith as apparatus for producing clean or clean energy. an electricity generating apparatus which is easy to start and to interrupt, which can contribute to the saving of resources by a slowing down of the demand for electricity of thermal or hydroelectric origin, or

l'amélioration ou rendement énergétique.  improvement or energy efficiency.

Jusqu'à présent, on utilisait, en tant que piles à combustible, la pile à combustible du type bipolaire dans lequel le séparateur bipolaire obtenu 20 par formation de nervures sur une plaque fine imperméable aux gaz et constituée de graphite, après combinaison à une plaque plate de carbone poreuse, qui a été portée à la connaissance du public. Cependant, outre cette pile à combustible, une pile à combustible de type 25 monopolaire, formée par empilement d'un substrat d'électrode poreux ayant des nervures sur l'une de ses faces et une surface plane sur son autre face, une couche de catalyseur, une matrice imprégnée d'un électrolyte et un séparateur, a été mise au point. 30 Dans ce type de pile à combustible de type monopolaire, le gaz réactif (oxygène ou hydrogène) diffuse à partir du canal d'écoulement des gaz formé par les nervures disposées sur le substrat d'électrode, vers la surface  Hitherto, as a fuel cell, the bipolar type fuel cell has been used in which the bipolar separator obtained by the formation of ribs on a thin gas-impermeable plate made of graphite, after combination with a plate porous carbon plate, which has been made known to the public. However, in addition to this fuel cell, a monopolar type fuel cell, formed by stacking a porous electrode substrate having ribs on one of its faces and a planar surface on its other face, a layer of catalyst, a matrix impregnated with an electrolyte and a separator, has been developed. In this type of monopolar fuel cell, the reactive gas (oxygen or hydrogen) diffuses from the gas flow channel formed by the ribs arranged on the electrode substrate, towards the surface

plane de l'électrode.plane of the electrode.

Dans cette pile à combustible, les deux types de canaux d'écoulement du gaz réactif formé sur les surfaces opposées du séparateur, tout en prenant en sandwich le séparateur, c'est-à-dire les canaux 5 d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode  In this fuel cell, the two types of reactive gas flow channels formed on the opposite surfaces of the separator, while sandwiching the separator, i.e. the reactive gas flow channels of the side of the electrode

de combustible, et les canaux d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode d'air, avaient en général au total la même superficie de section droite, en ce qui concerne la section transversale perpendiculaire à 10 la direction d'écoulement du gaz réactif.  of fuel, and the reactant gas flow channels on the air electrode side generally had the same total cross-sectional area, with respect to the cross-section perpendicular to the flow direction of the reactive gas.

Comme la réaction concernant les électrodes de la pile à combustible du type à acide phosphorique est donnée par H2 + 1/2 02 H20, le rapport stoechiométrique idéal en volume de l'hydrogène à 15 l'oxygène (c'est-àdire du combustible) est de 2: 1, et lorsqu'on utilise les deux gaz mentionnés ci-dessus sous la même pression en vue d'obtenir une diffusion identique des gaz, dans la pile à combustible mentionnée précédemment dans laquelle la superficie de la section 20 transversale du canal d'écoulement d'oxygène est identique à celle de l'hydrogène, il est raisonnable en théorie d'utiliser de l'oxygène gazeux pur en volume  As the reaction for the electrodes of the phosphoric acid type fuel cell is given by H2 + 1/2 02 H20, the ideal stoichiometric ratio by volume of hydrogen to oxygen (i.e. fuel ) is 2: 1, and when the two gases mentioned above are used under the same pressure in order to obtain an identical diffusion of the gases, in the fuel cell mentioned above in which the area of the cross section of the oxygen flow channel is identical to that of hydrogen, it is reasonable in theory to use pure gaseous oxygen by volume

correspondant à 50 % du volume d'hydrogène gazeux pur.  corresponding to 50% of the volume of pure hydrogen gas.

Cependant, compte tenu du fait que dans le 25 cas d'un fonctionnement réel d'une pile à combustible, l'apport en oxygène s'effectue par l'intermédiaire de l'air, et que l'apport en hydrogène s'effectue par l'intermédiaire d'un gaz qui a été obtenu par réformage de GNL (gaz naturel liquéfié), de GPL (gaz de pétrole 30 liquéfié), etc. et à une teneur en H2 de 65 à 80 % en volume et en outre, compte tenu du taux d'utilisation du gaz combustible et de l'air, la superficie de la section transversale des canaux d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode de combustible, était, 35 trop élevée dans le gaz de la pile à combustible mentionnée précédemment, dans laquelle les sections transversales totales des canaux d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode de combustible, et les sections transversales totales des canaux d'écoulement 5 de gaz réactif du côté- de l'électrode d'air, sont  However, taking into account that in the case of a real operation of a fuel cell, the oxygen supply takes place via air, and that the hydrogen supply takes place by means of a gas which has been obtained by reforming LNG (liquefied natural gas), LPG (liquefied petroleum gas), etc. and at an H2 content of 65 to 80% by volume and in addition, taking into account the rate of use of the combustible gas and of the air, the area of the cross section of the flow channels of the reactive gas on the side of the fuel electrode was too high in the aforementioned fuel cell gas, in which the total cross-sections of the reactive gas flow channels on the side of the fuel electrode, and the total cross-sections flow channels 5 of reactive gas on the side of the air electrode are

identiques pour un substrat composite du type bipolaire.  identical for a composite substrate of the bipolar type.

Bien que la section transversale excessive des canaux d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode de combustible, peut être compensée par 10 l'augmentation du débit d'air de façon correspondante, compte tenu du transfert du gaz vers l'électrode opposée, comme cela a été mentionné, il est clairement souhaitable  Although the excessive cross-section of the flow channels of the reactive gas on the side of the fuel electrode, can be compensated by the increase in the air flow correspondingly, taking into account the transfer of the gas to the electrode opposite, as has been mentioned, it is clearly desirable

d'utiliser les deux gaz sous des pressions identiques.  to use the two gases under identical pressures.

Comme autres problèmes posés par les piles 15 à combustible mentionnées précédemment, on peut mentionner le fait qu'il existe un risque d'exfoliation des éLéments et de fuite du gaz réactif par les parties jointes, car la liaison de chacun des éléments a été effectuée en utilisant un ciment de carbone qui est 20 facilement attaqué par l'acide phosphorique, et qu'il se pose un problème de résistance mécanique conduisant à l'apparition d'une fissuration lors des manipulations, dans le cas o la superficie du substrat est importante, car le substrat d'électrode est réalisé sous la forme  As other problems posed by the aforementioned fuel cells, it may be mentioned that there is a risk of exfoliation of the elements and of leakage of the reactive gas by the joined parts, since the connection of each of the elements has been carried out. using a carbon cement which is easily attacked by phosphoric acid, and that there is a problem of mechanical resistance leading to the appearance of cracking during handling, in the case where the surface of the substrate is important because the electrode substrate is made in the form

d'une fine plaque.of a thin plate.

Plus récemment, un dispositif bipolaire pour piles à combustible, qui comporte une couche imperméable formée par imprégnation d'un matériau d'étanchéité sélectionné dans le groupe constitué par un copolymère 30 fluoré d'éthylène et de propylène, la poLysulfone, la polyéthersulfone, la polyphénylsulfone, un alkoxy tétrafluoréthylène perfluoré et leurs mélanges, à l'interface entre les deux plaques de carbone poreuses  More recently, a bipolar device for fuel cells, which comprises an impermeable layer formed by impregnating a sealing material selected from the group consisting of a fluorinated copolymer of ethylene and propylene, poLysulfone, polyethersulfone, polyphenylsulfone, a perfluorinated tetrafluoroethylene alkoxy and mixtures thereof, at the interface between the two porous carbon plates

a été proposé (se référer au brevet US N 4 505 992).  has been proposed (refer to US Patent No. 4,505,992).

Cependant, dans ce type de dispositif également, Le probLème de déséquilibre entre l'apport de gaz réactif entre l'électrode de combustible et l'électrode d'air et le problème des fuites de gaz réactif vers le côté de l'électrode poreuse et carbonée, n'ont jamais été résolus. A la suite des études menées par les présents inventeurs pour remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, des substrats d'électrodes classiques, il a été découvert que (1) dans un substrat composite 10 comprenant (a) un séparateur,(b) deux substrats d'électrode formant une électrode de combustible (d'hydrogène)et une électrode d'air entre lesquelles est interposé un séparateur et (c) des éléments d'étanchéité périphériques, le rendement de production par volume 15 peut être augmenté par sélection du rapport de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif de l'une des deux électrodes, à celle de l'autre électrode, dans une gamme fixée, de façon à fournir les deux gaz sous une pression pratiquement identique, 20 et en diminuant la hauteur des nervures du substrat d'électrode du côté de l'électrode de combustible et (2) que les fuites de gaz vers le côté de l'électrode pouvaient être évitées en reliant les éléments d'étanchéité périphériques au séparateur par l'intermédiaire d'une couche de résine fluorocarbonée, et sur la base de ces découvertes, les présents  However, in this type of device also, the problem of imbalance between the supply of reactive gas between the fuel electrode and the air electrode and the problem of leakage of reactive gas towards the side of the porous electrode and have never been resolved. As a result of studies by the present inventors to remedy the above-mentioned drawbacks of conventional electrode substrates, it has been discovered that (1) in a composite substrate 10 comprising (a) a separator, (b) two electrode substrates forming a fuel electrode (hydrogen) and an air electrode between which a separator is interposed and (c) peripheral sealing elements, the production yield by volume can be increased by selecting the ratio of the total cross section of the flow channels of the reactive gas of one of the two electrodes to that of the other electrode, within a fixed range, so as to supply the two gases under a practically identical pressure, and by decreasing the height of the ribs of the electrode substrate on the side of the fuel electrode and (2) that gas leaks to the side of the electrode could be avoided by connecting the peripheral sealing elements to the separator by through a layer of fluorocarbon resin, and based on these discoveries, the present

inventeurs ont abouti à la présente invention.  inventors have resulted in the present invention.

Plus précisément Le but de la présente invention est de fournir un substrat composite pour 30 piles à combustible, qui comprend un séparateur, deux substrats d'électrode poreux et carbonés et des éléments d'étanchéité périphériques, qui présentent un rapport de la section transversale du canal d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode de combustible, 35 à la section du côté de l'électrode d'air, satisfaisant  More specifically The object of the present invention is to provide a composite substrate for fuel cells, which comprises a separator, two porous and carbonaceous electrode substrates and peripheral sealing elements, which have a cross-sectional ratio of the reactant gas flow channel on the fuel electrode side, at the section on the air electrode side, satisfactory

aux conditions du combustible éffectivement utilisé.  under the conditions of the fuel actually used.

En outre, le second but de la présente invention est de fournir un substrat composite pour piles à combustible, dans lequel le bord du substrat 5 d'électrode poreux et carboné a été fermé de façon étanche en reliant les éléments d'étanchéité périphériques à des prolongements périphériques du séparateur, par l'intermédiaire d'une couche de résine fluorocarbonée, ce qui évite la nécessité d'effectuer un traitement 10 d'étanchéité périphérique pour empêcher les fuites  Furthermore, the second object of the present invention is to provide a composite substrate for fuel cells, in which the edge of the porous and carbonaceous electrode substrate 5 has been sealed by connecting the peripheral sealing elements to peripheral extensions of the separator, via a layer of fluorocarbon resin, which obviates the need for a peripheral sealing treatment to prevent leaks

de gaz réactif vers le côté de la pile.  of reactive gas to the side of the stack.

Le troisième but de la présente invention est de fournir un substrat composite pour piles à combustible du type à acide phosphorique, qui présente  The third object of the present invention is to provide a composite substrate for phosphoric acid type fuel cells, which has

une excellente résistance à l'acide phosphorique.  excellent resistance to phosphoric acid.

Selon un premier aspect de la présente invention, il est fourni un substrat composite pour piles à combustible, comprenant: (1) un séparateur, (2) deux substrats d'électrode poreux et carbonés qui ont été respectivement munis d'une pluralité de gorges formant canaux d'écoulement pour le gaz réactif sur une de leurs faces, et d'une surface plane sur leurs autres faces, et qui ont été liés aux surfaces 25 opposées du séparateur de façon à ce que les canaux d'écoulement du gaz réactif dans l'un des substrats d'électrode soient perpendiculaires à ceux qui se trouvent dans l'autre substrat d'électrode, et que le séparateur se prolonge au-delà des deux bords du 30 substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement du gaz réactif dans le substrat d'électrode et (3) des éléments d'étanchéité périphériques reliés aux prolongements périphériques du séparateur, 35 qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode, par l'intermédiaire d'une couche de résine fluorocarbonée, le rapport de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, formés par le séparateur et les gorges du substrat d'électrode 5 carboné poreux, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif formés par le séparateur et les gorges du substrat d'électrode carboné poreux, du côté de  According to a first aspect of the present invention, there is provided a composite substrate for fuel cells, comprising: (1) a separator, (2) two porous and carbonaceous electrode substrates which have been respectively provided with a plurality of grooves forming flow channels for the reactant gas on one of their faces, and a flat surface on their other faces, and which have been connected to the opposite surfaces of the separator so that the flow channels of the reactive gas in one of the electrode substrates are perpendicular to those in the other electrode substrate, and the separator extends beyond the two edges of the electrode substrate which are parallel to the channels of flow of reactive gas through the electrode substrate and (3) peripheral sealing elements connected to the peripheral extensions of the separator, which extend beyond the two edges of the electrode substrate, via a fluorocarbo resin layer born, the ratio of the total cross-section of the reactive gas flow channels, formed by the separator and the grooves of the porous carbon electrode substrate, on the side of the fuel electrode, to the total cross-section of the channels of the reactive gas formed by the separator and the grooves of the porous carbon electrode substrate, on the side of

l'électrode d'air, étant de 1: 3 à 2: 3.  the air electrode, being from 1: 3 to 2: 3.

Selon un second aspect de la présente invention, il est fourni un procédé pour produire un substrat composite pour piles à combustible, lequel procédé comprend les opérations consistant à: (1) faire adhérer une feuille de Carbone 15 souple à une surface de chacun de deux substrats d'électrode poreux et carbonés, sous la forme d'une plaque plane, sans gorges et de dimensions déterminées, à l'aide d'un adhésif, (2) soumettre chacune des surfaces adhésives 20 desdits substrats d'électrode à un procédé de découpage pour réaliser les gorges formant canaux d'écoulement pour le gaz réactif sur ceux-ci, de façon à ce que le rapport de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode 25 de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif du côté de l'électrode d'air, soit de 1: 3 à 2: 3, (3) faire adhérer les surfaces de la feuille de carbone souple restant sur les surfaces ainsi 30 découpées des substrats d'électrode, aux surfaces opposées du séparateur, de façon à ce que les gorges formées dans l'un des substrats d'électrode, soient perpendiculaires à celles qui ont été formées dans l'autre substrat d'électrode, (4) calciner les matériaux ainsi fixés à une température d'au moins 800 C dans une atmosphère inerte et/ou sous pression réduite, et (5) relier les Lélments d'étanchéité périphériques qui sont constitués par un matériau carboné 5 compact imperméable aux gaz à des prolongements  According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a composite substrate for fuel cells, which method comprises the steps of: (1) adhering a sheet of flexible Carbon to a surface of each of two porous and carbonaceous electrode substrates, in the form of a flat plate, without grooves and of predetermined dimensions, using an adhesive, (2) subjecting each of the adhesive surfaces 20 of said electrode substrates to a process cutting to make the grooves forming flow channels for the reactive gas thereon, so that the ratio of the total cross section of the flow channels of the reactive gas, on the side of the fuel electrode 25 , to the total cross section of the reactive gas flow channels on the side of the air electrode, ie from 1: 3 to 2: 3, (3) adhere the surfaces of the flexible carbon sheet remaining on the thus cut surfaces of the electric substrates ode, at opposite surfaces of the separator, so that the grooves formed in one of the electrode substrates are perpendicular to those which have been formed in the other electrode substrate, (4) calcining the materials thus fixed at a temperature of at least 800 C in an inert atmosphere and / or under reduced pressure, and (5) connecting the peripheral sealing elements which are constituted by a carbonaceous material 5 compact gas impermeable to extensions

périphériques du séparateur, qui se prolongent au-delà des deux corps du substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement du gaz réactif se trouvant dans celui-ci, à l'aide d'une feuille de résine 10 fluorocarbonée.  peripherals of the separator, which extend beyond the two bodies of the electrode substrate which are parallel to the flow channels of the reactive gas therein, using a sheet of fluorocarbon resin.

Selon un troisième aspect de la présente invention, il est fourni un procédé de production d'un substrat composite pour piles à combustible, lequel comprend les étapes consistant à: (1) appliquer une dispersion d'une résine de tétrafluoréthylène sur les surfaces opposées d'un séparateur, (2) relier par adhérence à l'état fondu chacune des surfaces munies de gorges des deux substrats 20 d'électrode poreux et carbonés, à la position déterminée par les surfaces opposées du séparateur sur lequel est appliquée la dispersion, afin que les gorges se trouvant dans l'un des substrats d'électrode soient perpendiculaires à celles qui se trouvent dans l'autre substrat d'électrode, les substrats d'électrode étant respectivement munis d'une pluralité de gorges formant canaux d'écoulement pour le gaz réactif sur l'une de leurs faces, et d'une surface plane, sur leurs autres faces, la taille des gorges étant telle que le rapport 30 de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode d'air, soit de 1: 3 à 2: 3, et (3) reLier Les éLéments d'étanchéité périphériques constitués par un matériau carboné compact imperméable aux gaz, à des prolongements périphériques du séparateur qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode, qui sont parallèLes aux canaux 5 d'é-coulement du gaz réactif dans celui-ci, au moyen  According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of producing a composite substrate for fuel cells, which comprises the steps of: (1) applying a dispersion of a tetrafluoroethylene resin to the opposite surfaces of 'a separator, (2) bond by adhesion in the molten state each of the surfaces provided with grooves of the two substrates 20 of porous and carbonaceous electrode, at the position determined by the opposite surfaces of the separator on which the dispersion is applied, in order that the grooves in one of the electrode substrates are perpendicular to those in the other electrode substrate, the electrode substrates being respectively provided with a plurality of grooves forming flow channels for the reactive gas on one of their faces, and of a flat surface on their other faces, the size of the grooves being such that the ratio 30 of the total cross section of the flow channels of the reacted gas if, on the fuel electrode side, to the total cross section of the reactive gas flow channels, on the air electrode side, from 1: 3 to 2: 3, and (3) connect Peripheral sealing elements constituted by a compact carbonaceous material impermeable to gases, at peripheral extensions of the separator which extend beyond the two edges of the electrode substrate, which are parallel to the gas flow channels reactive in it, by means

d'une feuille de résine fluorocarbonée.  a sheet of fluorocarbon resin.

Parmi les dessins annexés, les figures 1 à 3 sont des représentations obliques du substrat  Among the accompanying drawings, Figures 1 to 3 are oblique representations of the substrate

composite de la présente intention.  composite of this intention.

La présente invention concerne un substrat composite de type bipolaire pour piles à combustible, lequel substrat comprend un séparateur, deux substrats d'électrode poreux et carbonés formant des électrodes de combustible (hydrogène) et une électrode d'air, 15 prenant en sandwich le séparateur et des éléments d'étanchéité périphériques, et un procédé pour produire  The present invention relates to a bipolar type composite substrate for fuel cells, which substrate comprises a separator, two porous and carbonaceous electrode substrates forming fuel (hydrogen) electrodes and an air electrode, sandwiching the separator and peripheral sealing elements, and a method for producing

le substrat composite pour piles à combustible.  the composite substrate for fuel cells.

Comme décrit précédemment, le rapport stoechiométrique en volume du combustible (hydrogène) 20 à l'oxygène dans une pile à combustible du type à acide phosphorique est de 2: 1. Dans le cas du fonctionnement réel d'une pile à combustible, comme l'oxygène est fourni par l'air, la teneur en oxygène du gaz ainsi fourni est d'environ 20%, et le gaz fournissant 25 l'hydrogène est, comme cela a déjà été décrit, un gaz de type GNL, GPL, etc. réformé contenant du C02, de la vapeur d'eau, etc. et a une teneur en hydrogène  As previously described, the stoichiometric volume ratio of fuel (hydrogen) to oxygen in a fuel cell of the phosphoric acid type is 2: 1. In the case of the actual operation of a fuel cell, as l the oxygen is supplied by the air, the oxygen content of the gas thus supplied is approximately 20%, and the gas supplying the hydrogen is, as has already been described, a gas of the LNG, LPG, etc. type. . reformed containing C02, steam, etc. and has a hydrogen content

d'environ 65 à environ 80% en volume.  from about 65 to about 80% by volume.

Par ailleurs, en ce qui concerne le taux 30 d'utilisation, qui est représenté par le rapport de la quantité de gaz réactif consommé à celle du gaz réactif fourni, étant donné que la tension aux bornes de la pile commence à diminuer dans le cas o le taux d'utilisation mentionné précédemment dépasse une valeur 35 donnée, ce taux d'utilisation est limité. Dans la pratique, il est nécessaire que le taux d'utilisation de l'hydrogène ne dépasse pas 75% et que le taux  Furthermore, with regard to the utilization rate, which is represented by the ratio of the quantity of reactive gas consumed to that of the reactive gas supplied, since the voltage at the terminals of the battery begins to decrease in the case o the utilization rate mentioned above exceeds a given value, this utilization rate is limited. In practice, it is necessary that the rate of use of hydrogen does not exceed 75% and that the rate

d'utilisation de l'oxygène ne dépasse pas 50%.  oxygen use does not exceed 50%.

Dans le cas o les deux gaz réactifs sont 5 utilisés à la même pression, le calcul montre que le rapport de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de 10 l'électrode d'air, tend vers environ 0,325: 1 à 0,41: 1, et compte tenu du fait que la teneur en hydrogène  In the case where the two reactive gases are used at the same pressure, the calculation shows that the ratio of the total cross section of the flow channels of the reactive gas, on the side of the fuel electrode, to the total cross section reactant gas flow channels, on the side of the air electrode, tend towards about 0.325: 1 to 0.41: 1, and taking into account that the hydrogen content

peut être légèrement inférieure selon l'état du gaz duquel provient l'hydrogène, le rapport mentionné cidessus, d'environ 1: 3 à environ 2: 3, peut 15 correspondre à l'état réel des gaz d'alimentation.  may be slightly lower depending on the state of the gas from which the hydrogen originates, the ratio mentioned above, from about 1: 3 to about 2: 3, may correspond to the actual state of the feed gases.

De plus, dans le cas o l'on relie le substrat d'électrode au séparateur en faisant adhérer les deux matériaux l'un à l'autre à l'aide d'un adhésif carbonisable et par calcination des matériaux ainsi 20 collés en un corps, ou lorsqu'on fait adhérer les deux matériaux l'un à l'autre à l'aide d'une dispersion de résine de tétrafluoréthylène, on peut obtenir un produit ayant des caractéristiques électriques et une résistance à l'acide phosphorique satisfaisantes, et 25 dans le cas o les éLéments d'étanchéité périphériques du matériau de carbone compact sont reliés au séparateur par l'intermédiaire d'une feuille de résine fluorocarbonée, on peut obtenir un produit dans lequel les fuites de gaz sont suffisamment limitées, et dans lequel la résistance à l'acide phosphorique et la  In addition, in the case where the electrode substrate is connected to the separator by making the two materials adhere to one another using a carbonizable adhesive and by calcination of the materials thus bonded in a body, or when the two materials are bonded to each other using a dispersion of tetrafluoroethylene resin, a product can be obtained with satisfactory electrical characteristics and resistance to phosphoric acid, and in the case where the peripheral sealing elements of the compact carbon material are connected to the separator by means of a sheet of fluorocarbon resin, it is possible to obtain a product in which the gas leaks are sufficiently limited, and in which resistance to phosphoric acid and the

résistance mécanique globale sont satisfaisantes.  overall mechanical strength are satisfactory.

La présente invention fournit un substrat composite pour piles à combustibles, comprenant (1) un séparateur, (2) deux substrats d'électrode poreux 35 et carbonés qui ont été respectivement munis d'une pluralité de gorges formant canaux d'écoulement pour le gaz réactif sur l'une de leur face, et qui ont été liés à des surfaces opposées du séparateur de façon à ce que les canaux d'écoulement du gaz réactif dans 5 l'un des substrats d'électrode soient perpendiculaires à ceux qui se trouvent dans l'autre substrat d'électrode, et que le séparateur se prolonge au-delà des deux bords du substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement du gaz réactif dans le substrat d'électrode, 10 et (3) des éléments d'étanchéité reliés aux prolongements périphériques du séparateur, qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode, par l'intermédiaire d'une couche de résine fluorocarbonée, le rapport de la section transversale totale des canaux 15 d'écoulement du gaz réactif formés par le séparateur et les gorges du substrat d'électrode poreux et carboné, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif formés par le séparateur et les gorges du 20 substrat d'électrode poreux et carboné, du côté de l'électrode d'air, étant de 1: 3 à 2: 3. De plus, la section transversale des canaux d'écoulement du gaz réactif mentionnée dans la présente invention désigne la section transversale du canal d'écoulement du gaz 25 réactif perpendiculaire à la direction d'écoulement  The present invention provides a composite substrate for fuel cells, comprising (1) a separator, (2) two porous and carbonaceous electrode substrates which have been respectively provided with a plurality of grooves forming flow channels for the gas reagent on one of their faces, and which have been bonded to opposite surfaces of the separator so that the flow channels of the reagent gas in one of the electrode substrates are perpendicular to those which are located in the other electrode substrate, and that the separator extends beyond the two edges of the electrode substrate which are parallel to the flow channels of the reactive gas in the electrode substrate, 10 and (3) sealing elements connected to the peripheral extensions of the separator, which extend beyond the two edges of the electrode substrate, via a layer of fluorocarbon resin, the ratio of the total cross section of the channels 15 reactive gas flow f formed by the separator and the grooves of the porous carbonaceous electrode substrate, on the side of the fuel electrode, at the total cross section of the reactive gas flow channels formed by the separator and the grooves of the substrate porous carbonaceous electrode, on the side of the air electrode, being from 1: 3 to 2: 3. In addition, the cross section of the reactive gas flow channels mentioned in the present invention designates the cross section of the channel of the reactive gas 25 perpendicular to the direction of flow

du gaz réactif.reactive gas.

Dans le substrat composite pour piles à combustible de la présente invention, les substrats d'électrode poreux et carbonés et le séparateur peuvent 30 être reliés les uns aux autres par calcination en un corps unique après les avoir collés les uns aux autres à l'aide d'un adhésif carbonisable, ou peuvent être liés les uns aux autres par une dispersion de résine de tétrafluoréthylène. Dans le cas o l'on effectue 35 la liaison par calcination en un corps unique, il est 1 1 souhaitable d'interposer une feuille de carbone souple entre les matériaux, en tant que feuille tampon absorbant la dilatation et le retrait thermiques des matériaux  In the composite fuel cell substrate of the present invention, the porous and carbon electrode substrates and the separator can be bonded to each other by calcination into a single body after bonding them to each other using of a carbonizable adhesive, or can be bonded to each other by a dispersion of tetrafluoroethylene resin. In the case of calcination bonding in a single body, it is desirable to interpose a flexible carbon sheet between the materials, as a buffer sheet absorbing thermal expansion and shrinkage of the materials

lors de la calcination.during calcination.

Par conséquent, la présente invention fournit également un procédé de fabrication du substrat composite pour piles à combustible mentionné cidessus, lequel procédé comprend les étapes consistant à (1) faire adhérer une feuille de carbone souple à une surface 10 de chacun de deux substrats d'électrode poreux et carbonés. sous la forme d'une plaque plane, sans gorges et de dimensions déterminées, à l'aide d'un adhésif, (2) soumettre chacune des surfaces adhésives desdits substrats d'électrode à un traitement de découpage 15 pour réaliser des gorges formant des canaux d'écoulement de gaz réactif sur ceux-ci, de façon à ce que le rapport de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement 20 du gaz réactif du côté de l'électrode d'air, soit de 1: 3 à 2: 3, (3) faire adhérer les surfaces de la feuille de carbone souple restant sur les surfaces ainsi découpées des substrats d'électrode, aux surfaces opposées du séparateur, de façon à ce que les gorges 25 se trouvant dans l'un des substrats d'électrode soient perpendiculaires à celles qui se trouvent dans l'autre substrat d'électrode, (4) calciner les matériaux ainsi collés à une température d'au moins environ 800 C dans une atmosphère inerte et/ou sous pression réduite, 30 et (5) relier des éléments d'étanchéité périphériques comprenant un matériau carboné compact imperméable aux gaz, à des prolongements périphériques du séparateur, qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement 35 du gaz réactif se trouvant dans celui-ci, par  Therefore, the present invention also provides a method of manufacturing the above-mentioned composite substrate for fuel cells, which method comprises the steps of (1) adhering a flexible carbon sheet to a surface 10 of each of two carrier substrates. porous and carbon electrode. in the form of a flat plate, without grooves and of predetermined dimensions, using an adhesive, (2) subjecting each of the adhesive surfaces of said electrode substrates to a cutting treatment 15 in order to produce grooves forming reactive gas flow channels thereon, so that the ratio of the total cross-section of the reactive gas flow channels, on the fuel electrode side, to the total cross-section of the gas channels flow 20 of the reactive gas on the side of the air electrode, ie from 1: 3 to 2: 3, (3) adhering the surfaces of the flexible carbon sheet remaining on the surfaces thus cut from the electrode substrates , to the opposite surfaces of the separator, so that the grooves 25 in one of the electrode substrates are perpendicular to those in the other electrode substrate, (4) calcining the materials thus bonded at a temperature of at least about 800 C in an inert atmosphere and / or under reduced pressure, and (5) connecting peripheral sealing elements comprising a compact carbonaceous material impermeable to gases, to peripheral extensions of the separator, which extend beyond the two edges of the electrode substrate which are parallel to the flow channels 35 of the reactive gas therein, by

l'intermédiaire d'une feuille de résine fluorocarbonée.  through a sheet of fluorocarbon resin.

En outre, la présente invention fournit un procédé de fabrication du substrat composite mentionné précédemment pour piles à combustible, lequel procédé 5 comprend les étapes consistant à (1) appliquer une dispersion de résine tétrafluoréthyLène sur Les surfaces opposées d'un séparateur, (2) relier par adhérence à l'état fondu chacune des surfaces munies de gorges de deux substrats d'électrode poreux et carbonés, à 10 la position déterminée par les surfaces opposées du séparateur sur lesquelles a été appliquée la dispersion, de façon à ce que les gorges se trouvant dans l'un des substrats d'électrode, soient perpendiculaires à celles qui se trouvent dans l'autre substrat 15 d'électrode, les substrats d'électrode étant respectivement munis d'une pluralité de gorges formant canaux d'écoulement pour le gaz réactif, sur l'une de leurs faces, et d'une surface plane, sur leur autre face, la taille des gorges étant telle que le rapport 20 de la section transversale totale des canaux d'écoulement de gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode d'air, soit de I: 3 à 2: 3, et (3) relier des éléments d'étanchéité 25 périphériques constitués par un matériau carboné compact imperméable aux gaz, à des prolongements périphériques du séparateur qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement du gaz réactif qui est contenu dans celui30 ci, par l'intermédiaire d'une feuille de résine fluorocarbonée. Le substrat composite de l'invention se décrit  Furthermore, the present invention provides a method of manufacturing the aforementioned composite substrate for fuel cells, which method comprises the steps of (1) applying a dispersion of tetrafluorethyLene resin to the opposite surfaces of a separator, (2) melt bonding each of the surfaces provided with grooves of two porous carbonaceous electrode substrates, at the position determined by the opposite surfaces of the separator on which the dispersion has been applied, so that the grooves located in one of the electrode substrates, are perpendicular to those which are in the other electrode substrate 15, the electrode substrates being respectively provided with a plurality of grooves forming flow channels for the reactive gas, on one of their faces, and of a flat surface, on their other face, the size of the grooves being such that the ratio 20 of the total cross section of the flow channels nt of reactive gas, on the side of the fuel electrode, to the total cross section of the flow channels of the reactive gas, on the side of the air electrode, ie from I: 3 to 2: 3, and ( 3) connecting peripheral sealing elements 25 made of a compact carbon material impermeable to gases, to peripheral extensions of the separator which extend beyond the two edges of the electrode substrate which are parallel to the gas flow channels reagent which is contained therein, via a sheet of fluorocarbon resin. The composite substrate of the invention is described

de façon plus détaillée en référence aux dessins annexés.  in more detail with reference to the accompanying drawings.

Parmi les dessins annexés, la figure I est 35 une représentation oblique du substrat composite de La présente invention, dans lequel deux substrats d'électrode poreux et carbonés et un séparateur ont été liés les uns aux autres à l'aide d'une dispersion  Among the accompanying drawings, Figure I is an oblique representation of the composite substrate of the present invention, in which two porous carbonaceous electrode substrates and a separator were bonded to each other using a dispersion

de résine de tétrafluoréthylène.  tetrafluoroethylene resin.

Le substrat composite de la figure 1, conformément à la présente invention, présente une structure constituée d'un séparateur _, de deux substrats d'électrode, à savoir le substrat d'électrode pour l'électrode de combustible 2 et le substrat d'électrode 10 pour l'électrode d'air 2' qui présentent respectivement des gorges formant canaux d'écoulement 5 et 6 pour le gaz réactif, en association avec le séparateur mentionné précédemment, et qui sont situés sur des faces opposées du séparateur, ainsi que des éléments 15 d'étanchéité périphériques 3 et 3' qui ferment de manière étanche les deux bords des substrats d'électrode 2 et 2', lesquels bords sont parallèles à la direction  The composite substrate of FIG. 1, in accordance with the present invention, has a structure consisting of a separator, of two electrode substrates, namely the electrode substrate for the fuel electrode 2 and the substrate electrode 10 for the air electrode 2 ′ which respectively have grooves forming flow channels 5 and 6 for the reactive gas, in association with the separator mentioned above, and which are located on opposite faces of the separator, as well as peripheral sealing elements 3 and 3 'which seal the two edges of the electrode substrates 2 and 2', which edges are parallel to the direction

des canaux d'écoulement 5 et 6 du gaz réactif.  flow channels 5 and 6 of the reactive gas.

La superficie du séparateur 1 est supérieure 20 à celle des substrats d'électrode 2 et 2', et, comme le montre la figure 1, le séparateur 1 se prolonge au-delà des deux bords du substrat d'électrode, qui sont parallèles aux canaux d'écoulement 5 et 6 du gaz réactif dans le substrat d'électrode, et les éléments 25 d'étanchéité périphériques.3 et 3' sont reliés aux  The area of the separator 1 is greater than that of the electrode substrates 2 and 2 ′, and, as shown in FIG. 1, the separator 1 extends beyond the two edges of the electrode substrate, which are parallel to the flow channels 5 and 6 of the reactive gas in the electrode substrate, and the peripheral sealing elements 3 and 3 'are connected to the

prolongements périphériques du séparateur 1 mentionné précédemment (le bord extérieur des prolongements périphériques du séparateur mentionné cidessus, coincide avec le bord extérieur des éléments d'étanchéité 30 périphériques).  peripheral extensions of the separator 1 mentioned previously (the outer edge of the peripheral extensions of the separator mentioned above, coincides with the outer edge of the peripheral sealing elements).

Les prolongements périphériques du séparateur, qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode et des éléments d'étanchéité 3 et 3', ont  The peripheral extensions of the separator, which extend beyond the two edges of the electrode substrate and of the sealing elements 3 and 3 ′, have

été respectivements liés les uns aux autres à l'aide 35 de résine fluorocarbonée 4 et 4'.  have been linked to each other using fluorocarbon resin 4 and 4 '.

Dans le substrat composite représenté en figure 1, le séparateur 1 et Les substrats d'électrode 2 et 2' ont été liés les uns aux autres par une dispersion de résine de tétrafluoréthylêne, et les 5 canaux d'écoulement 5 et 6 du gaz réactif sont déterminés par les gorges des substrats d'électrode 2 et 2',  In the composite substrate shown in FIG. 1, the separator 1 and the electrode substrates 2 and 2 ′ were linked to each other by a dispersion of tetrafluoroethylene resin, and the 5 flow channels 5 and 6 of the reactive gas are determined by the grooves of the electrode substrates 2 and 2 ',

et le séparateur.and the separator.

En outre, la figure 2 représente le substrat composite formé par liaison du séparateur 1 et des 10 substrats d'électrode 2 et 2' les uns aux autres, des feuilles de carbone 7 et 7' étant chaque fois interposées entre le séparateur et chacun des substrats  Furthermore, FIG. 2 represents the composite substrate formed by bonding the separator 1 and the electrode substrates 2 and 2 'to each other, carbon sheets 7 and 7' being interposed between the separator and each of the substrates

d'électrode 2 et 2'.electrode 2 and 2 '.

Dans le substrat d'électrode de la présente 15 invention, qui est représenté sur les figures 1 et 2, le rapport de la section transversale totale des canaux d'écoulement 5 du gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement 6 du gaz réactif du côté de 20 l'électrode d'air, est de 1: 3 à 2: 3. La forme de la section transversale des canaux d'écoulement du gaz réactif qui donne le rapport des - sections transversales mentionné ci-dessus peut être considérée comme facultative. Cependant, du point de vue de 25 l'éventualité de diminuer l'épaisseur du substrat d'électrode proprement dit, et d'améliorer les performances et la résistance mécanique de la pile, il est souhaitable que les canaux d'écoulement du gaz réactif aient globalement une forme rectangulaire, 30 et que les sections transversales des canaux d'écoulement du gaz réactif de part et d'autre de l'électrode, soient différentes, en conférant aux canaux d'écoulement du gaz réactif la même largeur du côté de l'électrode de combustible et du côté de l'électrode d'air, et 35 en leur conférant des hauteurs différentes du côté de l'électrode de combustible et du côté de l'électrode d'air (c'està-dire que la profondeur des gorges du substrat d'électrode est différente du côté de l'électrode à combustible et du côté de l'électrode d'air). La forme de la section transversale des canaux d'écoulement du gaz réactif, qui est représentée sur les figures 1 et 2, est rectangulaire et les canaux d'écoulement du gaz réactif s'étendent parallèlement 10 aux bords fermés de façon étanche, et de manière  In the electrode substrate of the present invention, which is shown in Figures 1 and 2, the ratio of the total cross-section of the flow channels 5 of the reactive gas, on the side of the fuel electrode, to the total cross section of the reactant gas flow channels 6 on the side of the air electrode is 1: 3 to 2: 3. The shape of the cross section of the reactant gas flow channels which gives the report of - cross sections mentioned above can be considered optional. However, from the point of view of the possibility of reducing the thickness of the electrode substrate itself, and improving the performance and the mechanical resistance of the cell, it is desirable that the flow channels of the reactive gas have a generally rectangular shape, and that the cross sections of the reactive gas flow channels on either side of the electrode are different, giving the reactive gas flow channels the same width on the side of the fuel electrode and on the side of the air electrode, and by giving them different heights on the side of the fuel electrode and on the side of the air electrode (i.e. the the groove of the electrode substrate is different on the side of the fuel electrode and on the side of the air electrode). The cross-sectional shape of the reactant gas flow channels, which is shown in FIGS. 1 and 2, is rectangular and the reactive gas flow channels extend parallel to the sealingly closed edges, and way

rectiligne de l'une des extrémités ouvertes à l'autre.  straight from one end open to the other.

Cependant, dans -le cas o le canal d'écoulement du gaz réactif peut fournir une quantité suffisante de gaz réactif qui diffuse dans les substrats d'électrodes 15 poreux et carbonés, la section transversale des canaux d'écoulement de gaz réactif peut avoir une forme quelconque. A titre d'exemple, dans le cas o la section transversale des nervures qui forment les gorges du substrat d'électrode, a la forme d'un trapézoide ou 20 a une forme non rectiligne, il est possible de rechercher une répartition des contraintes sur les substrats d'électrode, ceci étant particulièrement favorable lors de la fabrication du substrat composite. En outre, il est également possible de relier les canaux 25 d'écoulement du gaz réactif les uns aux autres dans le substrat d'électrode, et les parties protubérantes ayant des surfaces supérieures qui se transforment en surfaces de contact avec le séparateur, et qui ont une forme facultative comme par exemple une forme 30 circulaire, éllipsoidale, rectangulaire, etc. peuvent être disposées sur la surface de contact du substrat d'électrode avec le séparateur dans des positions successives enchevêtrées, ou dans n'importe quelle position facultative. Il est clair que toutes les 35 combinaisons des formes et dispositions mentionnées  However, in the case where the reactive gas flow channel can supply a sufficient amount of reactive gas which diffuses into the porous and carbon electrode substrates, the cross section of the reactive gas flow channels can have a any shape. For example, in the case where the cross section of the ribs which form the grooves of the electrode substrate, has the shape of a trapezoid or has a non-rectilinear shape, it is possible to seek a distribution of the stresses on the electrode substrates, this being particularly favorable during the manufacture of the composite substrate. Furthermore, it is also possible to connect the flow channels 25 of the reactive gas to each other in the electrode substrate, and the protruding parts having upper surfaces which transform into contact surfaces with the separator, and which have an optional shape such as for example a circular, ellipsoidal, rectangular shape, etc. may be arranged on the contact surface of the electrode substrate with the separator in successive entangled positions, or in any optional position. It is clear that all 35 combinations of the forms and arrangements mentioned

ci-dessus sont possibles.above are possible.

Le substrat d'électrode de la présente invention est poreux et carboné, et il est souhaitable que le substrat d'électrode ait comme propriétés, une 5 densité apparente moyenne de 0,3 à 0,9 g/ml, une  The electrode substrate of the present invention is porous and carbonaceous, and it is desirable that the electrode substrate have the properties, an average bulk density of 0.3 to 0.9 g / ml, a

perméabilité aux gaz d'au moins 200 ml/cm2.h.mmAq, et une résistivitéélectrique ne dépassant pas 200 mS.cm après calcination à une température d'au moins 800 C dans une atmosphère inerte et/ou sous pression 10 réduite.  gas permeability of at least 200 ml / cm2.h.mmAq, and an electrical resistivity not exceeding 200 mS.cm after calcination at a temperature of at least 800 C in an inert atmosphere and / or under reduced pressure.

Il est souhaitable que le séparateur utilisé conformément à la présente invention ait pour propriétés une densité apparente moyenne d'au moins 1, 4 g/ml, une perméabilité aux gaz ne dépassant pas 10-6 15 ml/cm2.h.mmAq, une résistivité électrique ne dépassant  It is desirable that the separator used in accordance with the present invention has the properties of an average bulk density of at least 1.4 g / ml, a gas permeability of not more than 10-6 15 ml / cm2.h.mmAq, a electrical resistivity not exceeding

pas 10 mS.cm et une épaisseur ne dépassant pas 2 mm.  pitch 10 mS.cm and a thickness not exceeding 2 mm.

Il est souhaitable que les éléments d'étanchéité périphériques utilisés conformément à la présente invention aient comme propriétés, une densité 20 apparente moyenne d'au moins 1,4 g/ml et une perméabilité  It is desirable that the peripheral sealing elements used in accordance with the present invention have as properties, an average bulk density of at least 1.4 g / ml and a permeability

au gaz ne dépassant pas 10-4ml/cm2.h.mmAq.  gas not exceeding 10-4ml / cm2.h.mmAq.

Comme décrit précédemment, dans le substrat composite pour piles à combustibles selon la présente invention, bien que les deux bords du substrat 25 d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement de gaz réactif dans celui-ci, soient fermés de manière étanche par liaison des éléments d'étanchéité périphériques constitués par le matériau carboné compact, au séparateur par l'intermédiaire de la feuille de 30 résine carbonée, la quantité de gaz fuyant - vers l'extérieur par les éléments d'étanchéité périphériques, y compris par la partie de liaison, est principalement soumise à une diffusion, et n'est pas fortement affectée par la pression, mais conformément à la présente invention, il est souhaitable que la fuite de gaz ne dépasse pas 10-2 mL/cm.h.mmAq dans le cas o la quantité de fuite de gaz par unité de temps, par unité de Longueur du bord périphérique de la partie de liaison, sous une pression différentielle de 500 mmAq, est déterminée 5 par (fuite de gaz /longueur du c8té. pression  As described above, in the composite substrate for fuel cells according to the present invention, although the two edges of the electrode substrate which are parallel to the reactive gas flow channels therein, are sealed by bonding of the peripheral sealing elements constituted by the compact carbonaceous material, to the separator via the sheet of carbon resin, the quantity of gas leaking outwards through the peripheral sealing elements, including through the connecting part, is mainly subject to diffusion, and is not strongly affected by pressure, but in accordance with the present invention, it is desirable that the gas leak does not exceed 10-2 mL / cm.h.mmAq in the case where the quantity of gas leakage per unit of time, per unit of length of the peripheral edge of the connecting part, under a differential pressure of 500 mmAq, is determined by (gas leakage / length of the side. ession

différentiel le).differential).

La résine fluorocarbonée utilisée pour relier Les éléments d'étanchéité périphériques aux prolongements périphériques du séparateur, conformément 10 à La présente invention, est généralement une résine fLuorocarbonée ayant un point de fusion au moins égal à 200 C, et bien que cette résine ne soit pas particulièrement limitée, on peut par exemple citer une résine de tétrafluoréthylène (désignée sous le 15 nom de PTFE, ayant un point de fusion de 327 C et une température de déformation thermique de 121 C sous 4,6 kgf*/cm2 au manomètre), une résine copolymère de tétrafluoréthylène et d'hexafluoropropylène (désignée sous le nom de FEP, et ayant un point de fusion de 20 2500C à 280oC et une température de déformation thermique de 72 C sous 4,6 kgf*/cm2 au manomètre), une résine d'alkoxyéthylène fluorée (désignée sous le nom de PFA, et ayant un point de fusion de 300 à 310 C, et une température de déformation thermique 25 de 751C sous 4,6 kgf*/cm2 au manomètre) et une résine  The fluorocarbon resin used to connect the peripheral sealing elements to the peripheral extensions of the separator, in accordance with the present invention, is generally a fluorocarbon resin having a melting point at least equal to 200 C, and although this resin is not particularly limited, one can for example cite a tetrafluoroethylene resin (designated under the name of PTFE, having a melting point of 327 C and a temperature of thermal deformation of 121 C under 4.6 kgf * / cm2 with the manometer), a resin copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (designated under the name of FEP, and having a melting point of 20 2500C at 280oC and a temperature of thermal deformation of 72 C under 4.6 kgf * / cm2 with the manometer), a fluorinated alkoxyethylene resin (designated as PFA, and having a melting point of 300 to 310 C, and a thermal strain temperature of 751C under 4.6 kgf * / cm2 on a pressure gauge) and a resin

copolymère fluorée d'éthylène et de propylène (désignée par TFP et ayant un point de fusion de 290 à 300 C).  fluorinated copolymer of ethylene and propylene (designated by TFP and having a melting point of 290 to 300 C).

Les résines fluorocarbonées mentionnées ci-dessus ont été commercialisées. Parmi les résines fluorocarbonées mentionnées ci-dessus, on préfère La résine de tétrafluoréthylène, celle-ci étant  The fluorocarbon resins mentioned above have been marketed. Among the fluorocarbon resins mentioned above, the tetrafluoroethylene resin is preferred, the latter being

commercialisée sous la marque commerciale TEFLON .  marketed under the TEFLON brand name.

Conformément à la présente invention, il est souhaitable d'utiliser la résine fluorocarbonée 35 mentionnée ci-dessus, par exemple sous la forme d'une  According to the present invention, it is desirable to use the above-mentioned fluorocarbon resin 35, for example in the form of a

feuille d'une épaisseur d'environ 50 lum.  sheet with a thickness of about 50 lum.

En ce qui concerne Le substrat d'électrode du substrat composite de la présente invention, on utiLise Les matériaux suivants: (1) un matériau réalisé par moulage d'un mélange de fibres de carbone courtes, d'un Liant et d'une substance granulée organique et chauffage sous pression (se référer par exempLe au brevet des USA  With regard to the electrode substrate of the composite substrate of the present invention, the following materials are used: (1) a material produced by molding a mixture of short carbon fibers, a binder and a substance organic granulate and heating under pressure (refer for example to the US patent

n* 4 522 895).n * 4,522,895).

Un matériau particulièrement favorable 10 est celui qui est préparé par moulage d'un méLange constitué de 20 à 60 % en poids de fibres de carbone courtes d'un diamètre de 5 à 30 pm, d'une Longueur de 0,5 à 2 mm et d'un retrait linéaire de carbonisation lors de leur calcination à 2000 C, de 0, 1 à 3,0 %, de 20 à 50 % en poids d'un liant carboné ayant un rendement de carbonisation de 30 à 75 X en poids, tel qu'une résine phénolique, une résine époxyde et d'un brai de pétrole et/ou de houille, et de 20 à 50 % en poids de substances granulées organiques (un régulateur des micropores et un agent de démoulage (ayant un rendement de carbonisation d'au plus 30 % en poids, un diamètre de 30 à 300 pm et ne s'évaporant pas à 100 C tel que L'alcool polyvinylique, le polyéthylène, le polypropylène, Le chlorure de 25 polyvinyle, une résine copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle et un sucre ou Leurs mélanges, avec pour conditions une température de moulage de 100 à 180 C, une pression de moulage de 2 à 100 kgf*/cm2 au manomètre et un temps de maintien de la pression 30 de 1 à 60 min, et (2) un matériau préparé par calcination du matériau mentionné ci- dessus en (1) à une température d'au moins 800 C dans une atmosphère inerte et/ou  A particularly favorable material 10 is that which is prepared by molding a mixture consisting of 20 to 60% by weight of short carbon fibers with a diameter of 5 to 30 μm, with a length of 0.5 to 2 mm. and a linear carbonization shrinkage during their calcination at 2000 ° C., from 0.1 to 3.0%, from 20 to 50% by weight of a carbonaceous binder having a carbonization yield of 30 to 75% by weight , such as a phenolic resin, an epoxy resin and a pitch of petroleum and / or coal, and from 20 to 50% by weight of organic granular substances (a micropore regulator and a release agent (having a yield carbonization of at most 30% by weight, a diameter of 30 to 300 μm and not evaporating at 100 C such as polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, a copolymer resin d ethylene and vinyl acetate and a sugar or mixtures thereof, with conditions of a molding temperature of 100 to 180 C, a molding pressure e from 2 to 100 kgf * / cm2 on the pressure gauge and a pressure maintenance time 30 from 1 to 60 min, and (2) a material prepared by calcination of the material mentioned above in (1) at a temperature of at least 800 C in an inert atmosphere and / or

sous pression réduite.under reduced pressure.

Cependant, dans le cas o le séparateur et le substrat d'électrode sont liés L'un à l'autre par une dispersion de résine de tétrafluoréthyLène, le matériau ayant été calciné, c'est-à-dire le matériau (2) ci-dessus est utilisé. En tant que séparateur 5 utilisé conformément à la présente invention, une plaque de carbone compact présentant un retrait à la calcination ne dépassant pas 0,2 % lorsqu'elle est calcinée à 2000 C dans une atmosphère inerte et/ou  However, in the case where the separator and the electrode substrate are linked to each other by a dispersion of tetrafluorethyLene resin, the material having been calcined, i.e. the material (2) ci above is used. As a separator 5 used in accordance with the present invention, a compact carbon plate having a calcination shrinkage of not more than 0.2% when calcined at 2000 C in an inert atmosphere and / or

sous pression réduite est favorable.  under reduced pressure is favorable.

On décrit ci-après les matériaux utilisés pour la réalisation du substrat composite de la présente invention, préparé par collage d'un séparateur et de substrats d'électrode les uns aux autres par l'intermédiaire d'une feuille de carbone souple 15 interposée entre les surfaces de jonction du substrat d'électrode et du séparateur, avec utilisation d'un adhésif, et calcination des matériaux ainsi collés en un corps unique, ainsi que le procédé de fabrication  The materials used to make the composite substrate of the present invention, described by bonding a separator and electrode substrates to each other, are described below by means of a flexible carbon sheet 15 interposed between the joining surfaces of the electrode substrate and the separator, with the use of an adhesive, and calcination of the materials thus bonded into a single body, as well as the manufacturing process

du substrat composite de la présente invention.  of the composite substrate of the present invention.

En tant que feuille carbonée souple utilisée conformément à la présente invention, on citera une feuille de graphite souple préparée par compression de granulés expansés de graphite obtenus des granulés de graphite d'un diamètre de particule ne dépassant 25 pas 5 mm à un traitement par les acides et en chauffant  As a flexible carbon sheet used in accordance with the present invention, there may be mentioned a flexible graphite sheet prepared by compression of expanded graphite granules obtained from graphite granules with a particle diameter of not more than 25 mm when treated with acids and by heating

ensuite les granulés ainsi traités par les acides.  then the granules thus treated with acids.

Il est souhaitable que la feuille de graphite souple ainsi produite ait une épaisseur ne dépassant pas I mm et présente comme propriétés une densité apparente 30 de 1,0 à 1,5 g/ml, un taux de déformation par compression (c'est-à-dire un taux de déformation sous une charge de compression de I kgf*/cm2) ne dépassant pas 0,35 x 10-2 cm2/kgf* et une souplesse telle qu'elle ne se rompe pas lorsqu'elle est pliée avec un rayon 35 de courbure de 20 mm. Parmi les feuilles de graphite souple commercialisées, on citera par exemple la marque  It is desirable that the flexible graphite sheet thus produced has a thickness of not more than 1 mm and exhibits as properties an apparent density of 1.0 to 1.5 g / ml, a rate of compression deformation (i.e. i.e. a rate of deformation under a compressive load of I kgf * / cm2) not exceeding 0.35 x 10-2 cm2 / kgf * and a flexibility such that it does not break when folded with a radius 35 of curvature of 20 mm. Among the flexible graphite sheets sold, mention may be made, for example, of the brand

GRAFOIL (fabriquée par la société U.C.C.).  GRAFOIL (manufactured by the company U.C.C.).

En outre, en tant que feuille carbonée souple également utilisée conformément à l'invention, on peut utiliser le matériau suivant: Un matériau composite préparé par mélange de fibres de carbone d'un diamètre de 4 à 25 Fm et d'une longueur moyenne d'au moins 1 mm, qui ont été obtenues par traitement thermique de polyacrylonitrile, 10 de rayonne, d'une résine phénolique, d'un brai isotrope ou anisotrope, à une température d'au moins 1000 C, et d'un liant ayant un rendement de carbonisation d'au moins 10 % en poids tel qu'une substance sélectionnée dans le groupe constitué par des résines 15 phênoliques, des résines époxydes, des résines furaniques, des brais de couches pétrolifères ou carbonifères, des alcools polyvinyliques, des chlorures de polyvinyle, des polyacrylonitrile, des rayonnes et des polymères de siloxane, ou un matériau composite préparé par 20 introduction du liant dans. une matrice de fibres de carbone, est moulé par chauffage sous pression et le matériau composite ainsi moulé est calciné à une température d'au moins 850 C dans une atmosphère inerte et/ou sous pression réduite, afin d'obtenir la feuille 25 carbonée souple. Dans la feuille carbonée souple ainsi produite, les grumeaux de carbone provenant du liant sont dispersés dans la matrice de fibres de carbone et retiennent une pluralité de fibres de carbone, et les fibres de carbone sont maintenues de manière 30 coulissante les unes au contact des autres par les grumeaux de carbone. Cette feuille de carbone souple a comme propriétés, une épaisseur ne dépassant pas I mm, une densité apparente de 0,2 à 1,3 g/ml et un taux de déformation par compression ne dépassant pas 35 2,0 x 10-1 cm2/kgf*. La feuille carbonée souple mentionnée ci-dessus a une souplesse telle qu'elle ne se rompt pas Lorsqu'on la plie jusqu'à un rayon  In addition, as flexible carbon sheet also used in accordance with the invention, the following material can be used: A composite material prepared by mixing carbon fibers with a diameter of 4 to 25 Fm and an average length d '' at least 1 mm, which have been obtained by heat treatment of polyacrylonitrile, rayon, a phenolic resin, an isotropic or anisotropic pitch, at a temperature of at least 1000 C, and a binder having a carbonization yield of at least 10% by weight such as a substance selected from the group consisting of phenolic resins, epoxy resins, furan resins, pitches of petroleum or carboniferous layers, polyvinyl alcohols, chlorides polyvinyl, polyacrylonitrile, rayon and siloxane polymers, or a composite material prepared by introducing the binder into. a matrix of carbon fibers, is molded by heating under pressure and the composite material thus molded is calcined at a temperature of at least 850 C in an inert atmosphere and / or under reduced pressure, in order to obtain the flexible carbon sheet . In the flexible carbon sheet thus produced, the lumps of carbon from the binder are dispersed in the matrix of carbon fibers and retain a plurality of carbon fibers, and the carbon fibers are slidably held in contact with each other. by the lumps of carbon. This flexible carbon sheet has as properties a thickness not exceeding I mm, an apparent density of 0.2 to 1.3 g / ml and a rate of compression deformation not exceeding 35 2.0 x 10-1 cm2 / kgf *. The flexible carbon sheet mentioned above has a flexibility such that it does not break when folded to a radius

de courbure de 10 mm.10 mm curvature.

En tant qu'adhésif utilisé sur chacune 5 des surfaces adhérentes dans le cas de la jonction des substrats d'électrodes et du séparateur par l'intermédiaire d'une feuille carbonée souple, on peut utiliser n'importe quel adhésif généralement utilisé pour faire adhérer des matériaux carbonés, 10 mais on préférera en particulier une résine thermodurcissable sélectionnée dans le groupe constitué par des résines phénoliques, des résines époxydes,  As the adhesive used on each of the adherent surfaces in the case of the joining of the electrode substrates and the separator by means of a flexible carbon sheet, any adhesive generally used for adhering can be used. carbonaceous materials, but in particular a thermosetting resin selected from the group consisting of phenolic resins, epoxy resins,

et des résines furaniques.and furan resins.

Bien que l'épaisseur de la couche d'adhésif 15 mentionné ci-dessus ne soit pas particulièrement limitée, il est généralement souhaitable d'appliquer l'adhésif uniformément sur une épaisseur ne dépassant  Although the thickness of the above-mentioned adhesive layer 15 is not particularly limited, it is generally desirable to apply the adhesive evenly over a thickness not exceeding

pas 0,5 mm.pitch 0.5 mm.

En outre, le collage à l'aide de l'adhésif 20 mentionné ci-dessus peut être effectué à une température de 100 à 180 C sous une pression de 1 à 50 kgf*/cm2 au manomètre pendant un temps de pressage allant de 1 à 120 min. Le matériau composite préparé par collage 25 de la feuille> carbonée souple aux deux substrats d'électrode, bien qu'ils mettent en oeuvre l'adhésif mentionné ci-dessus et les conditions de collage mentionnées précédemment, est traité de la manière suivante. La surface du substrat d'électrode à laquelle la feuille carbonée a été collée, est soumise à un traitement de découpage pour former des gorges de la taille souhaitée, qui constituent les canaux d'écoulement du gaz réactif de façon à ce que le rapport 35 de la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode d'air, soit de I: 3 à 2: 3. Le traitement 5 de découpage mentionné ci-dessus peut être effectué par n'importe quel moyen approprié, comme par exemple  In addition, bonding using the above-mentioned adhesive 20 can be carried out at a temperature of 100 to 180 ° C. under a pressure of 1 to 50 kgf * / cm 2 using a pressure gauge for a pressing time ranging from 1 at 120 min. The composite material prepared by bonding the flexible carbon sheet to the two electrode substrates, although they use the adhesive mentioned above and the bonding conditions mentioned above, is treated in the following manner. The surface of the electrode substrate to which the carbon sheet has been bonded is subjected to a cutting treatment to form grooves of the desired size, which constitute the flow channels of the reactive gas so that the ratio 35 from the total cross-section of the reactive gas flow channels, on the side of the fuel electrode, to the total cross-section of the reactive gas flow channels, on the side of the air electrode, ie I : 3 to 2: 3. The above-mentioned cutting treatment 5 can be carried out by any suitable means, such as for example

à l'aide d'une lame à diamant.using a diamond blade.

Les surfaces des deux feuilles carbonées souples restant sur le substrat d'électrode ainsi 10 découpé, sont collées aux surfaces opposées des séparateurs, comme dans le cas d'adhérence des substrats d'électrodes mentionnés précédemment à la feuille carbonée, et le matériau ainsi combiné est calciné à une température d'au moins environ 800 C dans une 15 atmosphère inerte et/ou sous pression réduite. La carbonisation des matériaux ainsi combinés peut être complétée en effectuant une calcination identique après collage des substrats d'électrodes à la feuille carbonée, de la même manière que la calcination 20 effectuée avant le traitement de. découpage. Plus  The surfaces of the two flexible carbonaceous sheets remaining on the electrode substrate thus cut, are glued to the opposite surfaces of the separators, as in the case of adhesion of the electrode substrates mentioned above to the carbonaceous sheet, and the material thus combined is calcined at a temperature of at least about 800 C in an inert atmosphere and / or under reduced pressure. The carbonization of the materials thus combined can be completed by carrying out an identical calcination after bonding of the electrode substrates to the carbon sheet, in the same manner as the calcination carried out before the treatment of. cutting. More

précisément, la calcination est effectuée deux fois.  precisely, calcination is carried out twice.

Les éLéments d'étanchéité périphériques constitués par un matériau carboné compact imperméable aux gaz sont ensuite fixés par adhérence à l'état 25 fondu d'une feuille de résine fluorocarbonée (plus précisément par l'intermédiaire de la feuille de résine fluorocarbonée) aux prolongements périphériques du séparateur, qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux 30 d'écoulement du gaz réactif dans celui-ci, et qui sont adjacents aux deux bords du substrat d'électrode - mentionné précédemment, à une température au moins égale à une température inférieure de 50 C au point de fusion de la résine fluorocarbonée, sous une pression 35 d'au moins 1 kgf*/cm2 au manomètre, la feuille de résine fluorocarbonée ayant été préalablement interposée entre chacun des éléments d'étanchéité périphériques  The peripheral sealing elements constituted by a compact carbonaceous material impermeable to gases are then fixed by adhesion in the molten state of a fluorocarbon resin sheet (more precisely by means of the fluorocarbon resin sheet) to the peripheral extensions. of the separator, which extend beyond the two edges of the electrode substrate which are parallel to the flow channels 30 of the reactive gas therein, and which are adjacent to the two edges of the electrode substrate - mentioned above, at a temperature at least equal to a temperature 50 C lower than the melting point of the fluorocarbon resin, under a pressure of at least 1 kgf * / cm2 on the manometer, the sheet of fluorocarbon resin having been previously interposed between each of the peripheral sealing elements

et chacun des prolongements périphériques.  and each of the peripheral extensions.

Afin d'obtenir la structure du substrat 5 d'élictrode mentionné ci-dessus conformément à la présente invention, on peut par exemple utiliser plusieurs méthodes modifiées. A titre d'exemple, la feuille carbonée souple est jointe à la surface supérieure de l'excroissance produite par les gorges 10 sur le substrat d'électrode par découpage. Cependant, il est plus pratique d'effectuer le traitement de découpage après avoir fixé la feuille carbonée souple au substrat d'électrode qui n'a pas encore été soumis  In order to obtain the structure of the elictrode substrate 5 mentioned above in accordance with the present invention, it is possible, for example, to use several modified methods. By way of example, the flexible carbon sheet is joined to the upper surface of the protuberance produced by the grooves 10 on the electrode substrate by cutting. However, it is more practical to carry out the cutting treatment after having fixed the flexible carbon sheet to the electrode substrate which has not yet been subjected.

au traitement de découpage.to the cutting treatment.

De plus, dans certaines situations de production, les feuilles carbonées souples 7 et 7' peuvent avoir la même taille que le substrat d'électrode, et peuvent être jointes à la totalité de la surface du séparateur.Ce mode de réalisation en20 tre dans le cadre de la présente invention. Cependant, du point de vue de l'épaisseur du substrat composite, comme la première structure est susceptible de diminuer l'épaisseur du substrat composite par comparaison à cette dernière structure, d'une valeur égale à 25 l'épaisseur de la couche carbonée souple, tout en conservant la même superficie de section transversale des canaux d'écoulement de gaz réactif, on préférera  In addition, in certain production situations, the flexible carbonaceous sheets 7 and 7 ′ can be the same size as the electrode substrate, and can be joined to the entire surface of the separator. This embodiment is in the part of the present invention. However, from the point of view of the thickness of the composite substrate, as the first structure is capable of reducing the thickness of the composite substrate compared to the latter structure, by a value equal to 25 the thickness of the flexible carbon layer , while retaining the same cross-sectional area of the reactive gas flow channels, it will be preferred

la première structure.the first structure.

On décrira ensuite les matériaux à utiliser 30 pour préparer le substrat composite, dans lequel le séparateur et les substrats d'électrodes sont joints les uns aux autres par une dispersion de résine de tétrafluoréthylène et le procédé de production de  Next, the materials to be used for preparing the composite substrate will be described, in which the separator and the electrode substrates are joined to each other by a dispersion of tetrafluoroethylene resin and the process for producing

ce substrat composite.this composite substrate.

En tant que dispersion de résines de tétrafluoréthylène, on utilise une dispersion aqueuse contenant de 10 à 70 % en poids, par exemple environ 60 % en poids, de La résine de tétrafluoréthyLène mentionnée précédemment. On peut ajouter une petite 5 quantité d'un agent tensioactif à la dispersion  As the dispersion of tetrafluoroethylene resins, an aqueous dispersion containing 10 to 70% by weight, for example about 60% by weight, of the aforementioned tetrafluorethylene resin is used. A small amount of surfactant can be added to the dispersion

mentionnée ci-dessus.mentioned above.

Après avoir appliqué la dispersion mentionnée ci-dessus de résine de tétrafluoréthyLène sur les surfaces opposées du séparateur, sur une 10 épaisseur de 0,01 à 0,5 mm, les surfaces munies de gorges des deux substrats d'électrodes, sur lesquels les gorges ont été formées préalablement afin de réaliser les canaux d'écoulement de gaz réactif, de façon à ce que le rapport de la section transversale 15 totale des canaux d'écoulement de gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement de gaz réactif, du côté de l'électrode d'air, soit de 1: 3 à 2: 3, sont mises au contact des surfaces opposées 20 du séparateur et elles sont liées par adhérence à L'état fondu à une température d'au moins environ 270 C sous  After applying the above-mentioned dispersion of tetrafluorethylene resin on the opposite surfaces of the separator, to a thickness of 0.01 to 0.5 mm, the surfaces provided with grooves of the two electrode substrates, on which the grooves have been formed beforehand in order to form the reactive gas flow channels, so that the ratio of the total cross section of the reactive gas flow channels, on the side of the fuel electrode, to the cross section total transverse of the reactive gas flow channels, on the side of the air electrode, ie from 1: 3 to 2: 3, are brought into contact with the opposite surfaces 20 of the separator and they are bonded by adhesion to L ' molten state at a temperature of at least about 270 C below

une pression d'au moins 1 kgf*/cm2 au manomètre.  a pressure of at least 1 kgf * / cm2 on the pressure gauge.

A cet égard, bien que la résine de tétrafluoréthyLène soit une substance non éLectroconductrice, la conductivité électrique entre  In this regard, although tetrafluorethylene resin is a non-electroconductive substance, the electrical conductivity between

le substrat d'électrode poreux et carboné et le séparateur, est suffisante pour les raisons suivantes.  the porous carbonaceous electrode substrate and the separator is sufficient for the following reasons.

Comme à l'instant du collage sous pression mentionné précédemment, les deux matériaux sont joints l'un 30 à l'autre de façon à ce que la résine de  As at the time of the pressure bonding mentioned above, the two materials are joined together so that the resin

tétrafluoréthyLène appliquée sur le séparateur, imprègne le substrat d'électrode poreux et carboné, les deux matériaux sont joints l'un à l'autre avec une force suffisante et, simultanément, le contact des deux 35 matériaux est suffisant.  tetrafluorethyLene applied to the separator, impregnates the porous and carbonaceous electrode substrate, the two materials are joined to each other with sufficient force and, simultaneously, the contact of the two materials is sufficient.

Par la suite les éléments d'étanchéité périphériques constitués par un matériau carboné compact imperméable aux gaz, est fixé par adhérence à L'état fondu d'une feuille de résine fluorocarbonée (à savoir, 5 par l'intermédiaire de la feuille de résine fluorocarbonée) aux prolongements périphériques du séparateur qui se prolongent au-delà des deux bords du substrat d'électrode qui sont parallèles aux canaux d'écoulement du gaz réactif dans celui-ci et qui sont 10 adjacents aux deux bords du substrat d'électrode mentionné précédemment, de la manière décrite ci-dessus, la feuille de résine fluorocarbonée ayant préalablement été interposée entre chacun des éléments d'étanchéité périphériques et chacun des prolongements périphériques. 15 La jonction mentionnée précédemment des substrats d'électrodes poreux et carbonés et du séparateur, ainsi que la jonction du séparateur et des éléments d'étanchéité périphériques par l'intermédiaire de la feuille mentionnée précédemment 20 de résine fluorocarbonée, peuvent s'effectuer simultanément, par un choix approprié des conditions de jonction, et cette opération est particulièrement avantageuse étant donné la diminution des étapes de production. Le moulage du substrat d'électrode poreux et carboné muni des gorges formant canaux d'écoulement de gaz réactif, peut être effectué par n'importe quel procédé. A titre d'exemple, après avoir rempli du mélange de matière brute un moule métallique ayant 30 la forme souhaitée, le mélange ainsi introduit est moulé par compression, ou bien, après moulage du mélange de matériau brut sous la forme d'une plaque plane (après calcination supplémentaire du mélange moulé), les gorges sont formées par découpage. Cependant, 35 du point de vue de la productivité et de l'uniformité des produits, il est souhaitable d'extruder le mélange de matériaux bruts après l'avoir malaxé, puis de mouler par compression le mélange ainsi extrudé par laminage  Subsequently the peripheral sealing elements constituted by a compact carbonaceous material impermeable to gases, is fixed by adhesion in the molten state of a fluorocarbon resin sheet (i.e., via the fluorocarbon resin sheet ) to the peripheral extensions of the separator which extend beyond the two edges of the electrode substrate which are parallel to the flow channels of the reactive gas therein and which are adjacent to the two edges of the above-mentioned electrode substrate , as described above, the fluorocarbon resin sheet having been previously interposed between each of the peripheral sealing elements and each of the peripheral extensions. The previously mentioned junction of the porous and carbon electrode substrates and of the separator, as well as the junction of the separator and of the peripheral sealing elements via the aforementioned sheet of fluorocarbon resin, can be carried out simultaneously, by an appropriate choice of joining conditions, and this operation is particularly advantageous given the reduction in the production stages. The molding of the porous carbonaceous electrode substrate provided with the grooves forming reactive gas flow channels can be carried out by any method. By way of example, after having filled with the raw material mixture a metal mold having the desired shape, the mixture thus introduced is compression molded, or else, after molding the mixture of raw material in the form of a flat plate (after additional calcination of the molded mixture), the grooves are formed by cutting. However, from the point of view of the productivity and uniformity of the products, it is desirable to extrude the mixture of raw materials after kneading it, then to compression mold the mixture thus extruded by rolling.

ou matriçage.or mastering.

De plus, le substrat composite de la présente invention peut avoir, comme le montre la figure 3, des répartiteurs de gaz 8 et 8' qui sont constitués du même matériau carboné compact que les éLéments d'étanchéité périphériques, et qui sont 10 disposés de façon à se trouver au voisinage des deux  In addition, the composite substrate of the present invention may have, as shown in Figure 3, gas distributors 8 and 8 'which are made of the same compact carbonaceous material as the peripheral sealing elements, and which are arranged so as to be near the two

bords du substrat d'électrode qui sont perpendiculaires aux canaux d'écoulement du gaz réactif dans celuici.  edges of the electrode substrate which are perpendicular to the flow channels of the reactive gas therein.

Les répartiteurs de gaz 8 et 8' mentionnés 15 précédemment ont des gorges qui forment les passages d'écoulement permettant la répartition du gaz réactif en association avec le séparateur, et par l'intermédiaire des passages d'écoulement mentionnés précédemment 9 et 9' pour la répartition du gaz réactif, 20 le gaz réactif est fourni depuis l'extérieur vers les canaux d'écoulement 5 et 6 de gaz réactif (non représentés en figure 3), mais il n'est pas nécessaire que la forme de la section transversale des passages d'écoulement 9 et 9' coincide avec la forme de la 25 section transversale des canaux d'écoulement 5 et 6 du gaz réactif et de plus, il n'est pas non plus nécessaire que l'ensemble des extrémités ouvertes des canaux d'écoulement 5 et 6 de gaz réactif s'ouvre sur les passages d'écoulement 9 et 9', en vue de la répartition du gaz réactif, et la forme de la section transversale des passages d'écoulement 9 et 9' destinés à répartir le gaz réactif, peut être telle que le débit nécessaire de gaz réactif soit assuré lorsque l'appareil est utilisé en tant que substrat composite  The previously mentioned gas distributors 8 and 8 ′ have grooves which form the flow passages allowing the distribution of the reactive gas in association with the separator, and via the previously mentioned flow passages 9 and 9 ′ for the distribution of the reactive gas, the reactive gas is supplied from the outside to the reactive gas flow channels 5 and 6 (not shown in Figure 3), but it is not necessary that the shape of the cross section flow passages 9 and 9 ′ coincide with the shape of the cross section of the flow channels 5 and 6 of the reactive gas and moreover, it is also not necessary that all of the open ends of the channels of reactive gas flow 5 and 6 opens on the flow passages 9 and 9 ', for the distribution of the reactive gas, and the cross-sectional shape of the flow passages 9 and 9' intended for distribute the reactive gas, may be such that the flow required Reactive gas is guaranteed when the device is used as a composite substrate

pour piles à combustible.for fuel cells.

En ce qui concerne la section transversale des passages d'écoulement 9 et 9' destinés à la répartition du gaz réactif, il n'est pas nécessaire de prévoir des conditions autres que celles qui ont 5 été mentionnées cidessus, et par conséquent, il suffit que Le rapport de la section transversale totale des  With regard to the cross section of the flow passages 9 and 9 'for the distribution of the reactive gas, it is not necessary to provide conditions other than those which have been mentioned above, and therefore it suffices that The ratio of the total cross-section of

canaux d'écoulement du gaz réactif, du côté de l'électrode de combustible, à la section transversale totale des canaux d'écoulement de gaz réactif, du 10 côté de l'électrode d'air, soit de 1: 3 à 2: 3.  reactant gas flow channels, on the side of the fuel electrode, to the total cross section of the reactive gas flow channels, on the side of the air electrode, from 1: 3 to 2: 3.

En outre, dans le substrat composite représenté en figure 3, comme l'élément d'étanchéité périphérique et le répartiteur de gaz qui ont tous deux été réalisés à partir du même matériau, sont 15 disposés à l'opposé l'un de l'autre de part et d'autre du séparateur, et comme le coefficient de dilatation thermique de la couche supérieure coincide avec celui de la couche inférieure, la contrainte thermique existant entre le séparateur et l'élément d'étanchéité 20 périphérique, et la contrainte thermique existant entre le séparateur et le répartiteur de gaz, deviennent identiques, et le gauchissement ainsi que la déformation se produisant lors de la calcination peuvent être limités. Cette situation est particulièrement favorable 25 dans le cas o le séparateur et les substrats d'électrodes sont calcinés en un corps unique, et comme, dans la région périphérique du substrat composite se trouvant sous la forme d'une plaque fine, l'élément d'étanchéité périphérique et le distributeur de gaz 30 ont été disposés et fixés face contre face, sur les  Furthermore, in the composite substrate shown in FIG. 3, like the peripheral sealing element and the gas distributor, which were both made from the same material, are arranged opposite one of the other on either side of the separator, and since the coefficient of thermal expansion of the upper layer coincides with that of the lower layer, the thermal stress existing between the separator and the peripheral sealing element, and the thermal stress existing between the separator and the gas distributor, become identical, and the warping as well as the deformation occurring during calcination can be limited. This situation is particularly favorable in the case where the separator and the electrode substrates are calcined in a single body, and as, in the peripheral region of the composite substrate being in the form of a thin plate, the element d peripheral sealing and the gas distributor 30 have been arranged and fixed face to face, on the

deux surfaces du séparateur tout en maintenant le séparateur, cette structure présente un effet de renforcement, de sorte que le substrat composite de la présente invention est très facile à manipuler 35 lors de la fabrication de la pile-à combustible.  two surfaces of the separator while holding the separator, this structure has a reinforcing effect, so that the composite substrate of the present invention is very easy to handle during the manufacture of the fuel cell.

Le substrat composite de la présente invention, qui a été obtenu de la façon décrite cidessus, présente une section transversale totale des canaux d'écoulement de gaz réactif, du côté des deux 5 électrodes, conforme aux conditions imposées par le gaz réactif effectivement disponible. Par conséquent, par comparaison au substrat d'électrode ayant la même section transversale totale des canaux d'écoulement de gaz réactif du côté de l'électrode de combustible 10 et du côté de l'électrode d'air, la section transversale totale des canaux d'écoulement de gaz réactif du côté de l'électrode de combustible peut être réduite tout en conservant les mêmes performances lors de la mise en oeuvre de l'appareil sous la forme d'une pile à 15 combustible. Plus précisément, la hauteur des canaux d'écoulement du gaz réactif peut être diminuée Par conséquent, il est possible de diminuer également  The composite substrate of the present invention, which was obtained in the manner described above, has a total cross section of the reactant gas flow channels, on the side of the two electrodes, in accordance with the conditions imposed by the reactive gas actually available. Therefore, compared to the electrode substrate having the same total cross-section of the reactive gas flow channels on the side of the fuel electrode 10 and on the side of the air electrode, the total cross-section of the channels Reactive gas flow from the fuel electrode side can be reduced while maintaining the same performance when operating the apparatus in the form of a fuel cell. More specifically, the height of the reactant gas flow channels can be reduced. Therefore, it is also possible to decrease.

l'épaisseur du substrat composite proprement dit.  the thickness of the composite substrate proper.

A titre d'exemple, dans le substrat 20 composite ordinaire, qui a une épaisseur de 3,8 à 4,0 mm, comme les canaux d'écoulement du gaz réactif sont formés avec une hauteur de 1,0 à 1,4 mm l'épaisseur du substrat d'électrode peut être diminuée d'environ 0,6 à 0,9 mm au plus, et en ce qui concerne l'ensemble 25 du substrat, l'épaisseur peut être réduite d'environ à 24 %. Cette structure contribue non seulement à rendre plus compacte la pile à combustible, et permet également de diminuer sa résistance électrique et sa résistance thermique dans les mêmes proportions 30 (c'est-à-dire d'environ 15 à 24 %) grâce à la diminution de l'épaisseur du substrat composite. Par conséquent, on peut s'attendre à un meilleur rendement en combustible du substrat composite de la présente invention. De plus, dans le substrat composite pour piles à combustible de la présente invention, comme les éléments d'étanchéité périphériques sont joints aux prolongements périphériques du séparateur sous la forme d'un corps unique par l'intermédiaire de 5 la feuille de résine fluorocarbonée, tout en restant adjacents aux deux bords du substrat d'électrode, le substrat composite de la présente invention permet d'empêcher de façon très satisfaisante les fuites de gaz, et il n'est pas nécessaire d'effectuer le 10 traitement d'étanchéité périphérique nécessité par la pile à combustible ordinaire afin d'éviter les fuites de gaz réactif par les côtés de la pile à combustible. Mieux encore, les substrats d'électrode 15 et le séparateur sont liés les uns aux autres en un corps unique par l'intermédiaire de la feuille carbonée souple, ou sont joints les uns aux autres par dispersion d'une résine de tétrafluoréthyLène, et les éléments détanchéité ainsi que le séparateur sont joints les 20 uns aux autres sous la forme d'un corps unique par la résine fluorocarbonée. Par conséquent, le substrat composite de la présente invention présente une excellente résistance à l'acide phosphorique et est particulièrement utile en tant que substrat composite  For example, in the ordinary composite substrate, which has a thickness of 3.8 to 4.0 mm, as the flow channels of the reactive gas are formed with a height of 1.0 to 1.4 mm the thickness of the electrode substrate can be reduced by about 0.6 to 0.9 mm at most, and as far as the entire substrate is concerned, the thickness can be reduced by about 24%. This structure not only contributes to making the fuel cell more compact, and also makes it possible to reduce its electrical resistance and its thermal resistance in the same proportions (i.e. around 15 to 24%) thanks to the reduction in the thickness of the composite substrate. Therefore, better fuel efficiency can be expected from the composite substrate of the present invention. In addition, in the composite substrate for fuel cells of the present invention, as the peripheral sealing elements are joined to the peripheral extensions of the separator in the form of a single body via the sheet of fluorocarbon resin, while remaining adjacent to the two edges of the electrode substrate, the composite substrate of the present invention makes it possible to prevent gas leakage very satisfactorily, and it is not necessary to carry out the peripheral sealing treatment required by the ordinary fuel cell in order to avoid leakage of reactive gas from the sides of the fuel cell. More preferably, the electrode substrates 15 and the separator are bonded to each other in a single body via the flexible carbon sheet, or are joined to each other by dispersing a tetrafluorethylene resin, and the sealing elements as well as the separator are joined to each other in the form of a single body by the fluorocarbon resin. Therefore, the composite substrate of the present invention has excellent resistance to phosphoric acid and is particularly useful as a composite substrate

pour piles à combustible du type à acide phosphorique.  for fuel cells of the phosphoric acid type.

En outre, dans le substrat composite de la présente invention, comme les éléments d'étanchéité périphériques ont été uniformément disposés sur la région périphérique du substrat composite en forme 30 de plaque et liés à celle-ci, tout en maintenant le  Furthermore, in the composite substrate of the present invention, as the peripheral sealing elements have been uniformly disposed on the peripheral region of the plate-shaped composite substrate and bonded thereto, while maintaining the

séparateur de façon alternée par les deux côtés, cette structure fournit un effet de renforcement, qui fait que le substrat composite mentionné cidessus se prête parfaitement aux manipulations lors de la fabrication 35 de la pile à combustible.  separator alternately on both sides, this structure provides a reinforcing effect, which makes the above-mentioned composite substrate suitable for handling during the manufacture of the fuel cell.

L'exemple non limitatif est donné à titre  The nonlimiting example is given by way of

illustratif de la présente invention.  Illustrative of the present invention.

ExempLe.Example.

Le substrat composite pour piles à 5 combustible de la présente invention, a été produit à l'aide des matériaux suivants: (1) Substrats d'électrode: 1-1: une plaque plane poreuse et carbonée (fabriquée par la société KUREHA KAGAKU KOGYO Co.,Ltd. 10 sous la marque commerciale KES- 400) ayant été préalablement calcinée à une température d'au moins 800 C dans une atmosphère d'azote et ayant pour dimensions une largeur et une longueur de 690 mm et  The composite substrate for fuel cells of the present invention was produced using the following materials: (1) Electrode substrates: 1-1: a porous and carbonaceous flat plate (manufactured by the company KUREHA KAGAKU KOGYO Co., Ltd. 10 under the trade name KES- 400) having been previously calcined at a temperature of at least 800 C in a nitrogen atmosphere and having for dimensions a width and a length of 690 mm and

une épaisseur de 1,47 mm.a thickness of 1.47 mm.

1-2: une plaque plane poreuse et carbonée identique à celle utilisée en 11, excepté qu'elle présente une épaisseur de 0,97 mm et non une épaisseur  1-2: a porous and carbonaceous flat plate identical to that used in 11, except that it has a thickness of 0.97 mm and not a thickness

de 1,47 mm.1.47 mm.

(2) Séparateur.(2) Separator.

Le séparateur a été obtenu par découpage d'une plaque carbonée compacte (produite par la société SHOWA DENKO Co., Ltd., sous la marque commerciale SG-2, avec une épaisseur de 0,6 mm)en un morceau de  The separator was obtained by cutting a compact carbon plate (produced by the company SHOWA DENKO Co., Ltd., under the trade mark SG-2, with a thickness of 0.6 mm) into a piece of

690 mm de longueur et de largeur.690 mm in length and width.

(3) Feuille de résine fluorocarbonee.  (3) Sheet of fluorocarbon resin.

Quatre morceaux d'une feuille de résine  Four pieces of a resin sheet

fluorocarbonée ont été obtenus par découpage d'une feuille de TEFLON (produite par la société NICHIAS Co, Ltd., ayant une épaisseur de 0,10 mm) en fonction 30 de la taille de l'élément d'étanchéité périphérique.  fluorocarbons were obtained by cutting a TEFLON sheet (produced by the company NICHIAS Co, Ltd., having a thickness of 0.10 mm) as a function of the size of the peripheral sealing element.

(4) FeuiLLe carbonée souple.(4) Soft carbon sheet.

Deux morceaux d'une feuille carbonée souple ont été obtenus par découpage d'une feuille de GRAFOIL (produite par la société U.C.C., ayant une densité 35 apparente de 1,10 g/ml et une épaisseur de 0,13 mm) en fonction de la taiLle de la surface de jonction  Two pieces of a flexible carbon sheet were obtained by cutting a sheet of GRAFOIL (produced by the company UCC, having an apparent density of 1.10 g / ml and a thickness of 0.13 mm) as a function of the size of the junction surface

(690 mm de Longueur et 650 mm de largeur).  (690 mm in length and 650 mm in width).

(5) Eléments d'étanchéité périphériques: -I: deux morceaux d'une plaque de carbone 5 compact (produite par la société TOKAI Carbon Co, Ltd, ayant une densité apparente de 1,85 g/mL)ont été découpés à la taille de 690 mm de longueur, 20  (5) Peripheral sealing elements: -I: two pieces of a compact carbon plate 5 (produced by the company TOKAI Carbon Co, Ltd, having an apparent density of 1.85 g / ml) were cut with size 690 mm in length, 20

mm de largeur et 1,5 mm d'épaisseur.  mm wide and 1.5 mm thick.

-2: deux morceaux d'une plaque de carbone 10 compact (identique à la plaque ci-dessus) ont été découpés à la taille de 690 mm de longueur, 20 mm  -2: two pieces of a compact carbon 10 plate (identical to the plate above) were cut to size 690 mm in length, 20 mm

de largeur et 1,0 mm d'épaisseur.wide and 1.0 mm thick.

Après application d'un adhésif d'une série de résines phénoliques sur une face de chacun des 15 deux substrats d'électrode et sur une face de chacune des deux feuilles de GRAFOIL, l'adhésif ainsi appliqué  After applying an adhesive from a series of phenolic resins to one face of each of the two electrode substrates and to one face of each of the two sheets of GRAFOIL, the adhesive thus applied

a été admis à sécher.was allowed to dry.

Par la suite, la surface de jonction du GRAFOIL a été jointe à la surface de jonction du 20 substrat d'électrode, à l'exception de la surface devant se trouver en vis-à-vis des périphéries du séparateur auquel le matériau d'étanchéité périphérique est fixé, à une température de 140 C, sous une pression de 10 kgf*/cm2 au manomètre et avec un temps de maintien 25 de la pression de 20 min. La surface adhérant au GRAFOIL du substratd'électrode, qui était constituée par la plaque plane poreuse et carbonée de 1,47 mm d'épaisseur a ensuite été découpée afin de réaliser une pluralité de gorges 30 parallèles ayant une section transversale rectangulaire d'une hauteur de 1,0 mm et d'une largeur de 2 mm à  Subsequently, the junction surface of the GRAFOIL was joined to the junction surface of the electrode substrate, with the exception of the surface which must lie opposite the peripheries of the separator to which the material peripheral sealing is fixed, at a temperature of 140 ° C., under a pressure of 10 kgf * / cm2 on the manometer and with a holding time of the pressure of 20 min. The surface adhering to the GRAFOIL of the electrode substrate, which consisted of the 1.47 mm thick porous carbonaceous flat plate was then cut in order to produce a plurality of parallel grooves 30 having a rectangular cross section of a height 1.0 mm and 2 mm wide at

des intervalles de 4 mm, à l'aide d'une lame à diamant.  intervals of 4 mm, using a diamond blade.

De la même manière, la surface du substrat d'électrode adhérant au GRAFOIL, qui était constituée par la plaque 35 plane poreuse et carbonée d'une épaisseur de 0,97 mm, a été découpée afin de former une pluralité de gorges parallèles ayant une section transversale rectangulaire d'une hauteur de 0,5 mm et d'une largeur  Likewise, the surface of the electrode substrate adhering to the GRAFOIL, which was constituted by the porous and carbonaceous flat plate with a thickness of 0.97 mm, was cut in order to form a plurality of parallel grooves having a rectangular cross section with a height of 0.5 mm and a width

de 2 mm, à des intervalles de 4 mm.  2 mm, at 4 mm intervals.

-Par la suite sur les surfaces de GRAFOIL restantes des matériaux ainsi traités, l'adhésif mentionné ci-dessus a été appliqué et séché. De la même manière, sur les surfaces opposées du séparateur,  - Subsequently on the remaining GRAFOIL surfaces of the materials thus treated, the adhesive mentioned above was applied and dried. Similarly, on opposite surfaces of the separator,

l'adhésif ci-dessus a été arpliqué et séché.  the above adhesive was applied and dried.

Chacune des surfaces restantes de GRAFOIL des deux substrats d'électrode a ensuite été collée à la surface opposée du séparateur de façon à ce que la pluralité de gorges parallèles se trouvant dans l'un des deux substrats d'électrode soient perpendiculaires à celles qui se trouvent dans un  Each of the remaining GRAFOIL surfaces of the two electrode substrates was then bonded to the opposite surface of the separator so that the plurality of parallel grooves in one of the two electrode substrates were perpendicular to those which found in a

autre substrat d'électrode, à une température de 140 C, sous une pression de 10 kgf*/cm2 au manomètre et avec une durée de maintien de la pression de 20 min, et les matériaux ainsi collés ont été calcinés à 2000 C 20 dans une atmosphère d'azote.  other electrode substrate, at a temperature of 140 ° C., at a pressure of 10 kgf * / cm 2 on the manometer and with a pressure holding time of 20 min, and the materials thus bonded were calcined at 2000 ° C. in a nitrogen atmosphere.

Après calcination, les parties du substrat d'électrode se trouvant en face des périphéries du séparateur auxquelles les éléments d'étanchéité périphériques sont joints, ont été retirées afin 25 d'exposer les prolongements périphériques du séparateur, et une feuille de TEFLON a été interposée entre chacun des éléments d'étanchéité périphériques et le séparateur, puis les deux matériaux ont été liés l'un à l'autre par adhérence à l'état fondu de la feuille 30 de TEFLON à 350 C, sous une pression de 20 kgf*/cm2 au manomètre pendant une durée de maintien de la pression de 20 min. Grâce aux modes opératoires mentionnés  After calcination, the parts of the electrode substrate facing the peripheries of the separator to which the peripheral sealing elements are joined, were removed in order to expose the peripheral extensions of the separator, and a sheet of TEFLON was interposed between each of the peripheral sealing elements and the separator, then the two materials were bonded to each other by adhesion in the molten state of the sheet 30 of TEFLON at 350 C, under a pressure of 20 kgf * / cm2 on the pressure gauge for a pressure maintenance period of 20 min. Thanks to the procedures mentioned

ci-dessus, un substrat composite pour piles à 35 combustible ayant une épaisseur de 3,3 mm, a été obtenu.  above, a composite substrate for fuel cells having a thickness of 3.3 mm was obtained.

Exemple comparatif: De la même manière que dans l'exemple précédent, excepté que l'on a utilisé deux morceaux des plaques planes poreuses et carbonées d'une épaisseur de 1,47 mm comme substrats d'électrode, et que l'on a découpé les deux surfaces adhérant au GRAFOIL des deux substrats d'électrode afin de former une pluralité de gorges parallèLes ayant une section transversale rectangulaire d'une hauteur de 1,0 mm et d'une largeur de 2 mm à des intervalles de 4 mm, un substrat composite pour piles à combustible a été produit. L'épaisseur  Comparative example: In the same way as in the previous example, except that two pieces of the porous and carbonaceous flat plates with a thickness of 1.47 mm were used as electrode substrates, and that one cut the two surfaces adhering to the GRAFOIL of the two electrode substrates in order to form a plurality of parallel grooves having a rectangular cross section with a height of 1.0 mm and a width of 2 mm at intervals of 4 mm, a composite substrate for fuel cells was produced. Thickness

du substrat composite ainsi produit était de 3,8 mm.  of the composite substrate thus produced was 3.8 mm.

Les résultats de mesure de la résistance électrique et de la résistance thermique des substrats 15 composites ainsi produits dans l'EXEMPLE et dans l'EXEMPLE COMPARATIF, sont fournis dans le tableau suivant.  The results of measurement of the electrical resistance and of the thermal resistance of the composite substrates thus produced in the EXAMPLE and in the COMPARATIVE EXAMPLE, are provided in the following table.

TABLEAUBOARD

:. Em *Exemple:. Em * Example

: Exemple::: Example ::

comparatif :::: 25: Epaisseur (mm): 3,3 : 3,8: : Résistance électrique:15 18 : (m.cm2): : ::: : Résistance thermique: 34 40 (m2.h.OC/kcal): :  comparative :::: 25: Thickness (mm): 3.3: 3.8:: Electrical resistance: 15 18: (m.cm2):: :::: Thermal resistance: 34 40 (m2.h.OC / kcal)::

:: ::::

: : ::::

à== = = = = = = = = = = = == = = = = = = = = = = = = =  to == = = = = = = = = = = = == = = = = = = = = = = = = =

Comme le montre clairement le tableau, la résistance électrique et la résistance thermique du substrat composite pour piles à combustible de la présente invention, ont pu être réduites d'environ 5 15 à 16 % par comparaison à celles des substrats composites ordinaires, grâce à la diminution de  As clearly shown in the table, the electrical resistance and thermal resistance of the composite substrate for fuel cells of the present invention could be reduced by about 15 to 16% compared to that of ordinary composite substrates, thanks to the decrease of

l'épaisseur du substrat ccmposite.the thickness of the ccmposite substrate.

Claims (21)

REVENDICATIONS 1. Substrat composite pour piles de combustible comprenant: (1) un séparateur (1), (2) deux substrats d'électrode (2, 2') poreux et 5 carbonés qui ont été respectivement munis d'une pluralité de gorges formant canaux d'écoulement (5, 6) pour le gaz réactif sur l'une de leurs faces, et d'une surface plane sur leur autre face, et ayant été jointes aux surfaces opposées dudit 10 séparateur (1), de façon à ce que lesdits canaux d'écoulement du gaz réactif dans l'un desdits substrats d'électrode (2, 2') soient perpendiculaires à ceux qui se trouvent dans un autre substrat d'électrode, et à ce que ledit 15 séparateur (1) se prolonge au-delà des deux bords dudit substrat d'électrode qui sont parallèles auxdits canaux d'écoulement du gaz réactif dans ledit substrat d'électrode, et (3) des éLéments d'étanchéité (3, 3') reliés aux 20 prolongements périphériques dudit séparateur (1), qui se prolongent audelà des deux bords dudit substrat d'électrode (2, 2') par l'intermédiaire d'une couche de résine fluorocarbonée (4, 4'), le rapport de la section transversale totale desdits 25 canaux d'écoulement (5) de gaz réactifs formés par ledit séparateur (1) et les gorges dudit substrat d'électrode poreux et carboné, du côté de l'électrode de combustible (2) à la section transversale totale desdits canaux d'écoulement (6) de gaz réactif formés 30 par ledit séparateur (1) et les gorges dudit substrat d'électrode poreux et carboné, du côté de l'électrode  1. A composite substrate for fuel cells comprising: (1) a separator (1), (2) two porous and carbonaceous electrode substrates (2, 2 ') which have been respectively provided with a plurality of grooves forming channels of flow (5, 6) for the reactive gas on one of their faces, and of a flat surface on their other face, and having been joined to the opposite surfaces of said separator (1), so that said reactive gas flow channels in one of said electrode substrates (2, 2 ') are perpendicular to those in another electrode substrate, and that said separator (1) extends beyond the two edges of said electrode substrate which are parallel to said reactive gas flow channels in said electrode substrate, and (3) sealing elements (3, 3 ') connected to the peripheral extensions of said separator (1), which extend beyond the two edges of said electrode substrate (2, 2 ') via a layer of res ine fluorocarbon (4, 4 '), the ratio of the total cross section of said 25 flow channels (5) of reactive gases formed by said separator (1) and the grooves of said porous and carbonaceous electrode substrate, on the side of the fuel electrode (2) at the full cross section of said reactive gas flow channels (6) formed by said separator (1) and the grooves of said porous and carbonaceous electrode substrate, on the electrode side d'air (2') étant de 1: 3 à 2: 3.of air (2 ') being from 1: 3 to 2: 3. 2. Substrat composite pour piles à combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce 35 qu'une feuille carbdnée (7, 7') souple a été interposée entre Les surfaces de jonction dudit substrat d'électrode poreux et carboné (2,2') et dudit séparateur ( 1).  2. Composite substrate for fuel cells according to claim 1, characterized in that a flexible carbide sheet (7, 7 ') has been interposed between the joining surfaces of said porous and carbonaceous electrode substrate (2,2' ) and said separator (1). 3. Substrat composite pour piles à combus5 tible seLon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits substrats d'électrode (2, 2') poreux et carbonés et Ledit séparateur (1) ont été liés à l'aide3. Composite substrate for combustible combus5 cells according to claim 1, characterized in that said electrode substrates (2, 2 ') porous and carbonaceous and Said separator (1) have been linked using d'une dispersion de résine de tétrafluoréthylène.  of a dispersion of tetrafluoroethylene resin. 4. Substrat compo.site pour piles à combus10 tible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat d'électrode (2, 2') poreux carboné a une densité apparente de 0,3 à 0,9 g/ml, une perméabilité d'au moins 200 ml/cm2.h.mmAq et une résistivité électrique ne dépassant pas 200 m.L.cm, après calci15 nation à une température d'au moins 1 000 C dans une  4. compo.site substrate for fuel cells according to claim 1, characterized in that said porous carbonaceous electrode substrate (2, 2 ′) has an apparent density of 0.3 to 0.9 g / ml, a permeability of at least 200 ml / cm2.h.mmAq and an electrical resistivity not exceeding 200 mlcm, after calci15 nation at a temperature of at least 1000 C in a atmosphère inerte et/ou sous pression réduite.  inert atmosphere and / or under reduced pressure. 5. Substrat composite pour piles à combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit séparateur (1) est un matériau carboné compact 20 ayant une densité apparente d'au moins 1,4 g/ml, une perméabilité au gaz ne dépassant pas 106 ml/cm2.h.mmAq, une résistivité électrique ne dépassant pas 10 m-..cm  5. A composite substrate for fuel cells according to claim 1, characterized in that said separator (1) is a compact carbonaceous material having an apparent density of at least 1.4 g / ml, a gas permeability not exceeding 106 ml / cm2.h.mmAq, an electrical resistivity not exceeding 10 m - .. cm et une épaisseur ne dépassant pas 2 mm.  and a thickness not exceeding 2 mm. 6. Substrat composite pour piles à combus25 tible selon -la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément d'étanchéité (3, 3') périphérique est un matériau carboné compact ayant une densité apparente d'au moins 1, 4 g/ml et une perméabilité  6. Composite substrate for fuel cells in the fuel according to claim 1, characterized in that said peripheral sealing element (3, 3 ′) is a compact carbon material having an apparent density of at least 1.4 g / ml and permeability au gaz ne dépassant pas 10-4 ml/cm2.h.mmAq.  gas not exceeding 10-4 ml / cm2.h.mmAq. 7. Substrat composite pour piles à combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite feuille carbonée souple (7, 7') a été obtenue par carbonisation d'un matériau composite comprenant des fibres de carbone ayant une longueur moyenne d'au 35 moins I mm et d'un liant, et en ce qu'elle a une épaisseur ne dépassant 1 mm, une densité apparente de 0,2 à 1,3 g/ml, un taux de déformation par compression ne dépassant pas 2,0 x 10-1 cm2.kgf* et une souplesse telle qu'elle ne se rompt pas lorsqu'elle est pliée jusqu'à un rayon de courbure de 10 mm, en ce que dans ladite feuille carbonée souple (7, 7'), les amas de carbone dérivés dudit liant, dispersés dans la matrice desdites fibres de carbone et retenant une pluralité desdites fibres de carbone, lesdites fibres de carbone sont maintenues de manière coulissante 10 les unes contre les autres par les amas de carbone.  7. A composite substrate for fuel cells according to claim 2, characterized in that said flexible carbon sheet (7, 7 ') was obtained by carbonization of a composite material comprising carbon fibers having an average length of at least 35 minus I mm and a binder, and in that it has a thickness not exceeding 1 mm, an apparent density of 0.2 to 1.3 g / ml, a rate of compression deformation not exceeding 2.0 x 10-1 cm2.kgf * and a flexibility such that it does not break when folded up to a radius of curvature of 10 mm, in that in said flexible carbon sheet (7, 7 '), the carbon clusters derived from said binder, dispersed in the matrix of said carbon fibers and retaining a plurality of said carbon fibers, said carbon fibers are held in sliding manner against each other by the carbon clusters. 8. Substrat composite pour piles à combustible selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite feuille carbonée souple (7, 7') a été produite par compression de particules de graphite 15 expansées obtenues par exposition de particules de graphite ayant un diamètre de particule ne dépassant pas 5 mm à un traitement par les acides, puis en chauff.nt les particules ainsi traitées par les acides, et en ce qu'elle a une épaisseur ne dépassant pas 20 I mm, une densité apparente de 1,0 à 1,5 g/ml, un taux de déformation par compression ne dépassant 0,35 x 10-2 cm2/kgf* et une souplesse telle qu'elle ne se rompt pas lorsqu'elle est pliée jusqu'à un rayon8. A composite substrate for fuel cells according to claim 2, characterized in that said flexible carbon sheet (7, 7 ') was produced by compression of expanded graphite particles obtained by exposure of graphite particles having a particle diameter not exceeding 5 mm in an acid treatment, then in heating the particles thus treated with the acids, and in that it has a thickness not exceeding 20 I mm, an apparent density of 1.0 to 1 , 5 g / ml, a compression deformation rate not exceeding 0.35 x 10-2 cm2 / kgf * and a flexibility such that it does not break when folded to a radius de courbure de 20 mm.20 mm curvature. 9. Substrat composite pour piles à combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résine fluorocarbonée (4, 4') a un point  9. composite substrate for fuel cells according to claim 1, characterized in that said fluorocarbon resin (4, 4 ') has a point de fusion d'au moins 200 C.at least 200 C. 10. Procédé pour la production d'un substrat 30 composite pour piles à combustible selon la revendication 2, lequel procédé comprend les étapes consistant à: (1) coller une feuille carbonée souple (7, 7') à une surface de chacun de deux substrat d'électrode (2,2') poreux et carbonés sous la forme d'une plaque plane, sans gorge et de dimensions déterminées, à l'aide d'un adhésif, (2) soumettre chacune des surfaces adhérantes desdits 5 - substrats d'électrode à un traitement de découpage pour réaliser des gorges formant canaux d'écoulement pour le gaz réactif dans ceux-ci, de façon à ce que le rapport de La section transversale totale desdits canaux d'écou ement (5) de gaz réactif 10 du côté de l'électrode de combustible (2), à la section transversale totale desdits canaux d'écoulement (6) de gaz réactifs, du côté de l'électrode d'air (2') soit de 1: 3 à 2: 3, (3) Coller les surfaces de ladite feuille carbonée 15 souple restant sur les surfaces ainsi découpées desdits substrats d'électrode aux surfaces opposées dudit séparateur (1), de façon à ce que les gorges se trouvant dans l'un desdits substrats d'électrode soient perpendiculaires à celles qui se trouvent 20 dans l'autre substrat d'électrode, (4) Calciner les matériaux ainsi collés à une température d'au moins 800 C dans une atmosphère inerte et/ou sous pression réduite, et (5) lier des éléments d'étanchéité périphériques (3,3') 25 constitués par un matériau carboné compact imperméable aux gaz à des prolongements périphériques dudit séparateur, qui se prolongent au delà des deux bords dudit substrat d'électrode qui sont parallèles auxdits canaux d'écoulement 30 du gaz réactif dans celui-ci à l'aide d'une feuille  10. A method for producing a composite substrate for fuel cells according to claim 2, which method comprises the steps of: (1) bonding a flexible carbon sheet (7, 7 ') to a surface of each of two porous and carbonaceous electrode substrate (2,2 ′) in the form of a flat plate, without groove and of determined dimensions, using an adhesive, (2) subjecting each of the adherent surfaces of said 5 - substrates of an electrode to a cutting treatment for producing grooves forming flow channels for the reactive gas therein, so that the ratio of the total cross section of said flow channels (5) of reactive gas 10 on the side of the fuel electrode (2), at the total cross-section of said flow channels (6) of reactive gases, on the side of the air electrode (2 '), ie from 1: 3 to 2 : 3, (3) Glue the surfaces of said flexible carbon-containing sheet 15 remaining on the thus-cut surfaces of said electro substrates from to the opposite surfaces of said separator (1), so that the grooves in one of said electrode substrates are perpendicular to those in the other electrode substrate, (4) Calcining the materials thus bonded at a temperature of at least 800 ° C. in an inert atmosphere and / or under reduced pressure, and (5) bonding peripheral sealing elements (3.3 ′) made of a compact carbon material impermeable to gases to peripheral extensions of said separator, which extend beyond the two edges of said electrode substrate which are parallel to said flow channels 30 of the reactive gas therein using a sheet de résine fluorocarbonée.fluorocarbon resin. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit substrat d'électrode (2, 2') poreux et carboné est sélectionné dans le groupe 35 constitué par (1), un matériau moulé obtenu par moulage  11. Method according to claim 10, characterized in that said porous and carbonaceous electrode substrate (2, 2 ') is selected from the group consisting of (1), a molded material obtained by molding d'un mélange de fibres de carbone courtes, d'un liant et d'une substance granulée organique, en un corps unique, par chauffage sous pression, et (2) un matériau calciné obtenu par calcination dudit matériau moulé 5 définit ci-dessus (1) dans une atmosphère inerte et/ou sous pression réduite.  of a mixture of short carbon fibers, of a binder and of an organic granulated substance, in a single body, by heating under pressure, and (2) a calcined material obtained by calcination of said molded material 5 defined above (1) in an inert atmosphere and / or under reduced pressure. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite feuille carbonée (7, 7') souple a été obtenue par carbonisation d'un matériau 10 composite comprenant des fibres de carbone ayant une longueur moyenne d'au moins I mm et un liant, et en ce qu'elle a une épaisseur ne dépassant pas I mm, une densité apparente de 0,2 à 1,3 g/ml, un taux de déformation par compression ne dépassant pas 2,0 x 15 10-1 cm2/kgf* et une souplesse telle qu'elle ne se rompt pas lorsqu'elle est pliée jusqu'à un rayon de courbure de 10 mm, en ce que dans ladite feuille:arbonée (7, 7') souple, les amas de carbone dérivés dudit liant sont dispersés dans la matrice desdites 20 fibres de carbone et retiennent une pluralité desdites fibres de carbone, lesdites fibres de carbone étant maintenues de manière coulissante les unes contre  12. Method according to claim 10, characterized in that said flexible carbon sheet (7, 7 ') was obtained by carbonization of a composite material comprising carbon fibers having an average length of at least I mm and a binder, and in that it has a thickness of not more than I mm, an apparent density of 0.2 to 1.3 g / ml, a rate of compression deformation not exceeding 2.0 x 15 10-1 cm2 / kgf * and a flexibility such that it does not break when it is folded up to a radius of curvature of 10 mm, in that in said sheet: carbonaceous (7, 7 ′) flexible, the carbon masses derived from said binder are dispersed in the matrix of said carbon fibers and retain a plurality of said carbon fibers, said carbon fibers being slidably held against each other les autres par les amas de carbone.the others by carbon pools. 13. Procédé selon la revendication 12, 25 caractérisé en ce que la feuille carbonée souple (7, 7') est obtenue par moulage d'un matériau composite comprenant des fibres de carbone ayant une longueur moyenne d'au moins I mm et un liant ayant un rendement de carbonisation d'au moins 10 %, par chauffage sous pression et calcination du matériau composite ainsi moulé à une température d'au moins 850 C dans une  13. The method of claim 12, characterized in that the flexible carbon sheet (7, 7 ') is obtained by molding a composite material comprising carbon fibers having an average length of at least I mm and a binder having a carbonization yield of at least 10%, by heating under pressure and calcination of the composite material thus molded at a temperature of at least 850 C in a atmosphère inerte et/ou sous pression réduite.  inert atmosphere and / or under reduced pressure. 14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite feuille carbonée souple 35 (7, 7') est produite par compression de particules  14. Method according to claim 10, characterized in that said flexible carbon sheet 35 (7, 7 ') is produced by compression of particles de graphite expansées obtenues par exposition de particules de graphite ayant un diamètre de particules ne dépassant pas 5 mm, à un traitement par les acides, puis en chauffant les particules de graphite ainsi 5 traitées par les acides, et en ce qu'elle a une épaisseur ne dépassant pas 1 mm, une densité apparente de 1,0 à 1,5 g/ml, un taux de déformation par compression ne dépassant -pas 0,35 x 102 cm2/kgf* et une souplesse telle qu'elle ne se rompt pas lorsqu'elle 10 est pliée jusqu'à un rayon de courbure de 20 mm.  of expanded graphite obtained by exposing graphite particles having a particle diameter of not more than 5 mm, to an acid treatment, then by heating the graphite particles thus treated with acids, and in that it has a thickness not exceeding 1 mm, an apparent density of 1.0 to 1.5 g / ml, a rate of compression deformation not exceeding -35.3 x 102 cm2 / kgf * and a flexibility such that it does not does not break when bent to a radius of curvature of 20 mm. 15. Procédé selon la revendication 10,  15. The method of claim 10, caractérisé en ce que l'adhésif est une résine thermodurcissable sélectionnée dans le groupe constitué par des résines phénoliques, des résines époxydes, 15 et des résines furaniques.  characterized in that the adhesive is a thermosetting resin selected from the group consisting of phenolic resins, epoxy resins, and furan resins. 16. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les conditions régnant lors de la jonction dudit substrat d'électrode audit séparateur sont une température de jonction de 100 20 à 180 C, une pression de compression de 1 à 50 kgf*/cm2 au manomètre et une durée de maintien de la pression  16. The method of claim 10, characterized in that the conditions prevailing during the joining of said electrode substrate to said separator are a joining temperature of 100 20 to 180 C, a compression pressure of 1 to 50 kgf * / cm2 pressure gauge and pressure hold time de I à 120 minutes.from I to 120 minutes. 17. Procédé de fabrication d'un substrat composite pour piles à combustible selon la 25 revendication 3, lequel procédé comprend les étapes consistant à: (1) appliquer une dispersion de résine de trétrafluoréthylène sur les surfaces opposées d'un séparateur, (2) lier par adhérence à l'état fondu chacune des surfaces munie de gorges de deux substrats d'électrode (2, 2') poreux et carboné à la position définie des surfaces opposées dudit séparateur sur lequel a été appliquée la dispersion, de façon 35 à ce que les gorges se trouvant dans l'un desdits substrats d'électrode soient perpendiculaires à celles qui se trouvent dans un autre substrat d'électrode, lesdits substrats d'électrode étant respectivement munis d'une pluralité de gorges formant canaux d'écoulement (5, 6) pour le gaz 5 réactif sur l'une de leurs faces, et d'une surface plane sur leur autre face, la taille des gorges étant telle que le rapport de la section transversale totale aes canaux d'écoulement (5) de gaz réactif du côté de l'électrode de combustible 10 (2) à la section transversale totale desdits canaux d'écoulement (6) de gaz réactif, du côté de l'électrode d'air (2') soit de 1: 3 à 2 3, et (3) lier des éléments d'étanchéité périphériques (3, 3') constitués par un matériau carboné compact 15 impermeable aux gaz, à des prolongements périphériques dudit séparateur (1) qui se prolongent au-delà des deux bords dudit substrat d'électrode  17. A method of manufacturing a composite substrate for fuel cells according to claim 3, which method comprises the steps of: (1) applying a dispersion of tretrafluoroethylene resin to the opposite surfaces of a separator, (2) bond by adhesion in the molten state each of the surfaces provided with grooves of two electrode substrates (2, 2 ′) porous and carbonaceous at the defined position of the opposite surfaces of said separator on which the dispersion has been applied, so as to that the grooves located in one of said electrode substrates are perpendicular to those which are in another electrode substrate, said electrode substrates being respectively provided with a plurality of grooves forming flow channels ( 5, 6) for the reactive gas 5 on one of their faces, and of a flat surface on their other face, the size of the grooves being such that the ratio of the total cross section to the flow channels (5) reactive gas from side of the fuel electrode 10 (2) at the total cross section of said flow channels (6) of reactive gas, on the side of the air electrode (2 ') is from 1: 3 to 2 3, and (3) bonding peripheral sealing elements (3, 3 ') made of a compact carbon material impermeable to gases, to peripheral extensions of said separator (1) which extend beyond the two edges of said substrate. electrode qui sont parallèles auxdits canaux d'écoulement du gaz réactif dans celuici, au moyen d'une feuille 20 de résine fluorocarbonée.  which are parallel to said flow channels of the reactive gas therein, by means of a sheet 20 of fluorocarbon resin. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit substrat d'électrode (2, 2') poreux et carboné est produit par calcination du matériau moulé obtenu par moulage d'un mélange 25 de fibres de carbone courtes, d'un liant et d'une substance granuLée organique, en un corps unique par  18. The method of claim 17, characterized in that said porous and carbonaceous electrode substrate (2, 2 ') is produced by calcination of the molded material obtained by molding a mixture of short carbon fibers, a binder and an organic granular substance, in a single body by chauffage sous pression.pressure heating. 19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la jonction par adhérence à 30 l'état fondu dudit séparateur (1) audit substrat d'électrode (2, 2') poreux et carboné est effectuée à une température d'au moins environ 270 C, sous une  19. The method of claim 17, characterized in that the joining by adhesion in the molten state of said separator (1) to said porous and carbonaceous electrode substrate (2, 2 ') is carried out at a temperature of at least about 270 C, under a pression d'au moins I kgf*/cm2 au namomètre.  pressure of at least I kgf * / cm2 at the namometer. 20. Procédé selon la revendication 10 ou  20. The method of claim 10 or 17, caractérisé en ce que ledit séparateur (1) est une plaque de carbone compact présentant un retrait à la calcination ne dépassant pas 0,2 % lorsqu'elle 5 est calcinée à 2 000 C dans une atmosphère inerte et/ou sous pression réduite.  17, characterized in that said separator (1) is a compact carbon plate having a calcination shrinkage not exceeding 0.2% when it is calcined at 2000 ° C. in an inert atmosphere and / or under reduced pressure . 21. Procédé selon la revendication 10 ou  21. The method of claim 10 or 17, caractérisé en ce que ladite feuille de résine fluorocarbonée (4, 4') a un point de fusion d'au moins 10 200 C.  17, characterized in that said sheet of fluorocarbon resin (4, 4 ') has a melting point of at least 10,200 C.
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