FR2889543A1 - DEVICE HAVING AT LEAST TWO NARROWLY CLOSED CHAMBERS EMPLOYED, RESPECTIVELY, WITH A FLUID. - Google Patents
DEVICE HAVING AT LEAST TWO NARROWLY CLOSED CHAMBERS EMPLOYED, RESPECTIVELY, WITH A FLUID. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2889543A1 FR2889543A1 FR0606873A FR0606873A FR2889543A1 FR 2889543 A1 FR2889543 A1 FR 2889543A1 FR 0606873 A FR0606873 A FR 0606873A FR 0606873 A FR0606873 A FR 0606873A FR 2889543 A1 FR2889543 A1 FR 2889543A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- membrane
- annular
- pressure
- stop
- front surfaces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/05—Pressure cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
- H01M8/0278—O-rings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0286—Processes for forming seals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Dans une partie périphérique extérieure d'au moins deux chambres étroitement juxtaposées par des surfaces (1.1 ; 2.2) frontales sinon ouvertes l'une vers l'autre avec interposition d'une membrane (4) recouvrant l'une de celles-ci emplies, respectivement, d'un fluide d'une pression de processus définie, notamment formée de canaux (1.1 ; 2.1) annulaires de processus, la zone où une sortie menace est pour empêcher une sortie du fluide respective entre les surfaces (1.2 ; 2.2) frontales entourée d'un fluide d'arrêt extérieur s'opposant à la pression dans un canal (3) annulaire d'arrêt ayant une pression d'arrêt plus grande que la pression du processus.In an outer peripheral portion of at least two chambers closely juxtaposed by front surfaces (1.1; 2.2) otherwise open towards each other with the interposition of a membrane (4) covering one of them filled, respectively, a fluid of a defined process pressure, especially annular process channels (1.1; 2.1), the area where a threat output is to prevent a respective fluid outlet between the front surfaces (1.2; 2.2) surrounded by an external stop fluid opposing the pressure in an annular stop channel (3) having a stop pressure greater than the process pressure.
Description
2889543 12889543 1
DISPOSITIF AYANT AU MOINS DEUX CHAMBRES JUXTAPOSEES DEVICE HAVING AT LEAST TWO JUXTAPOSE ROOMS
DE MANIÈRE ÉTROITE EMPLIES, RESPECTIVEMENT, D'UN FLUIDE L'invention se rapporte à un dispositif ayant au moins deux chambres juxtaposées de manière étroite dans une partie périphérique extérieure de surfaces frontales ouvertes l'une vers l'autre et emplies, respectivement, d'un fluide d'une pression de processus définie. The invention relates to a device having at least two chambers juxtaposed neatly in an outer peripheral portion of front surfaces open towards one another and filled, respectively, with a groove. a fluid of a defined process pressure.
On trouve un dispositif de ce genre ayant une membrane étanche au gaz recouvrant les surfaces frontales ouvertes, mais perméable aux protons, ainsi qu'un fluide sous la forme d'un mélange d'hydrogène et d'eau déminéralisée dans l'une des deux chambres et sous la forme d'un mélange d'oxygène et d'eau déminéralisée dans l'autre des deux chambres, comme étant des constituants essentiels d'une unité de cellules d'un électrolyseur. A device of this type has a gas-tight membrane covering the open front surfaces, but permeable to protons, and a fluid in the form of a mixture of hydrogen and demineralized water in one of the two chambers and in the form of a mixture of oxygen and deionized water in the other of the two chambers, as being essential constituents of a cell unit of an electrolyser.
Pour rendre étanche le côté hydrogène de l'une des chambres par rapport au côté oxygène de l'autre chambre, il est connu de maintenir la membrane du côté du bord extérieur avec interposition de moyens élastiques d'étanchéité, notamment de ce que l'on appelle des joints toriques, de manière étanche mutuellement suivant un ajustage serré entre les surfaces frontales juxtaposées La membrane soumise à de grandes sollicitations de pression mécanique pulsée peut être avantageusement renforcée par une couche tissée disposée sur sa surface en y étant notamment incorporée ou coulée; ce renfort par une couche tissée emporte cependant une certaine rugosité de surface en raison de laquelle il faut, pour assurer une étanchéité suffisante, augmenter de manière correspondante la pression sur les surfaces d'étanchéité des bords extérieurs de la membrane maintenus par ajustage serré entre les surfaces frontales; mais comme la membrane ne peut être soumise qu'à une pression mécanique limitée, l'utilisation de moyens d'étanchéité connus ayant l'élasticité du caoutchouc, notamment sous la forme de joints plats ou de joints toriques, a des limites. In order to seal the hydrogen side of one of the chambers with respect to the oxygen side of the other chamber, it is known to maintain the membrane on the side of the outer edge with the interposition of elastic sealing means, in particular that the O-rings are called mutually sealed in a tight fit between the juxtaposed front surfaces. The membrane subjected to high pulsed mechanical pressure stresses can be advantageously reinforced by a woven layer disposed on its surface, in particular being incorporated or cast therein; this reinforcement by a woven layer, however, carries a certain surface roughness due to which it is necessary, in order to ensure a sufficient seal, to correspondingly increase the pressure on the sealing surfaces of the outer edges of the membrane held by tight fitting between the frontal surfaces; but since the membrane can only be subjected to a limited mechanical pressure, the use of known sealing means having elasticity of the rubber, especially in the form of flat seals or O-rings, has limitations.
On connaît, en outre, un électrolyseur ayant un bloc de cellules d'électrolyse mises dans un boîtier résistant à la pression et entouré complètement par un espace tampon (DE 20 2005 003 934 Ul), dans lequel l'espace tampon est alimenté en un fluide tampon dont la pression de fonctionnement est toujours supérieure à la pression du système d'électrolyse; par une surpression de ce genre, on cherche à empêcher une sortie intempestive des milieux participant à l'électrolyse en cas de fuite du boîtier recevant le bloc de cellules d'électrolyse. Further known is an electrolyzer having a block of electrolytic cells placed in a pressure-resistant housing and completely surrounded by a buffer space (DE 200 003 934 U1), wherein the buffer space is fed into a buffer fluid whose operating pressure is always greater than the pressure of the electrolysis system; by an overpressure of this kind, it is sought to prevent untimely exit of the electrolysis participating media in case of leakage of the housing receiving the block of electrolysis cells.
L'invention vise donc un dispositif du type mentionné ci-dessus qui assure sans charge mécanique plus grande de la membrane par des moyens simples une étanchéité mutuelle fiable des chambres, notamment dans le cas d'un électrolyseur ou d'une pile à combustible, et qui empêche une sortie de l'hydrogène gazeux d'une part et de l'oxygène gazeux d'autre part, et ainsi le danger d'un mélange de ces gaz en un gaz détonant explosif. The invention therefore relates to a device of the type mentioned above which provides without greater mechanical load of the membrane by simple means a reliable mutual sealing of the chambers, in particular in the case of an electrolyzer or a fuel cell, and which prevents an exit of hydrogen gas on the one hand and oxygen gas on the other hand, and thus the danger of a mixture of these gases into an explosive detonating gas.
L'invention a donc pour objet un dispositif ayant au moins deux chambres juxtaposées dans une partie de pourtour extérieur de surfaces frontales sinon ouvertes l'une vers l'autre d'une manière étanche avec interposition d'une membrane recouvrant l'une d'entre elles et emplies, respectivement, d'un fluide à une pression de processus définie, caractérisé en ce qu'il est prévu comme moyens pour empêcher une sortie du fluide entre les surfaces frontales un fluide d'arrêt, refoulé de l'extérieur en sens opposé et ayant une pression d'arrêt en conséquence plus grande que la pression de processus, dans un canal annulaire d'arrêt entourant dans la partie périphérique les surfaces frontales 1uxtaposees à la membrane et communiquant avec les chambres par une liaison de passage. De préférence, le dispositif est caractérisé - par une disposition du canal annulaire d'arrêt dans les surfaces frontales des chambres juxtaposées dans la partie périphérique; - par un moyen d'étanchéité extérieur élastique empêchant une sortie du liquide d'arrêt radialement vers l'extérieur entre les surfaces frontales et disposé entre les surfaces frontales juxtaposées en étant radialement à l'extérieur du canal annulaire d'arrêt; - par une membrane en polymère étanche au gaz et perméable aux protons en tant que membrane recouvrant les 15 parties ouvertes des surfaces frontales; - par un renfort en une couche tissée structurée, notamment incorporée, pour augmenter la résistance mécanique dans la partie d'au moins l'une des deux surfaces frontales de la membrane; - en ce qu'il comprend un logement de maintien du côté du bord extérieur de la membrane incluant, le cas échéant, le renfort en une couche tissée entre les surfaces frontales juxtaposées par l'intermédiaire d'un moyen élastique de maintien de la membrane interposée, notamment par un anneau de maintien ayant l'élasticité du caoutchouc; et une pression élastique de maintien du moyen de maintien de la membrane diminuée par rapport à la pression d'étanchéité comprise entre les surfaces frontales et la membrane; - par une disposition du canal annulaire d'arrêt radialement à l'extérieur du moyen de maintien de la membrane; - par une formation des chambres à partir de canaux annulaires de processus; - par une constitution sous la forme d'une unité de cellules d'un électrolyseur; - par une constitution sous la forme d'une unité de pile d'une pile à combustible; - par une constitution de l'une des chambres ayant des canaux annulaires de processus s'étendant dans la surface frontale ouverts par rapport à la membrane s'appliquant par son côté frontal ayant une ouverture d'entrée d'eau de processus et une ouverture de sortie d'eau de processus et d'oxygène; - par une constitution de l'autre chambre ayant des canaux annulaires de processus s'étendant dans la surface frontale ouverts par rapport à la membrane s'appliquant à son autre côté frontal ayant une ouverture d'entrée d'eau de processus et une ouverture de sortie d'hydrogène et d'eau de processus. The invention therefore relates to a device having at least two chambers juxtaposed in an outer periphery portion of front surfaces otherwise open to each other in a sealed manner with the interposition of a membrane covering one of between them and filled, respectively, with a fluid at a defined process pressure, characterized in that it is provided as a means for preventing an exit of the fluid between the end surfaces a stop fluid, discharged from the outside by opposite direction and having a stop pressure correspondingly greater than the process pressure, in an annular stop channel surrounding in the peripheral part the end surfaces 1uxtaposees the membrane and communicating with the chambers by a passage connection. Preferably, the device is characterized by a disposition of the annular stop channel in the front surfaces of the chambers juxtaposed in the peripheral portion; by an elastic outer sealing means preventing an exit of the stop liquid radially outwards between the end faces and disposed between the end faces juxtaposed radially outside the annular stop channel; by a gas-tight and proton-permeable polymer membrane as a membrane covering the open portions of the front surfaces; by a reinforcement in a structured woven layer, in particular incorporated, to increase the mechanical strength in the part of at least one of the two front surfaces of the membrane; - In that it comprises a holding housing on the side of the outer edge of the membrane including, where appropriate, the reinforcement in a woven layer between the front surfaces juxtaposed by means of an elastic means for holding the membrane interposed, in particular by a retaining ring having the elasticity of the rubber; and an elastic holding pressure of the diaphragm holding means decreased with respect to the sealing pressure between the end surfaces and the diaphragm; by a disposition of the annular stop channel radially outside the means for holding the membrane; - by forming chambers from annular process channels; by a constitution in the form of a cell unit of an electrolyzer; by a constitution in the form of a stack unit of a fuel cell; - by a constitution of one of the chambers having annular process channels extending in the front surface open relative to the diaphragm applying by its front side having a process water inlet opening and an opening output of process water and oxygen; by a constitution of the other chamber having annular process channels extending in the front surface open relative to the diaphragm applying to its other end face having a process water inlet opening and an opening Hydrogen output and process water.
- par une constitution de l'une des chambres ayant des canaux s'étendant dans la surface frontale ouverts par rapport à la membrane s'appliquant à son côté frontal ayant une ouverture d'entrée d'oxygène et une ouverture de sortie d'oxygène et d'eau de processus; - par une constitution de l'autre chambre ayant des canaux s'étendant dans la surface frontale ouverts par rapport à la membrane s'appliquant à son autre côté frontal ayant une ouverture d'entrée d'hydrogène et une ouverture de sortie d'hydrogène et d'eau de processus. by a constitution of one of the chambers having channels extending in the front surface open relative to the diaphragm applying to its front side having an oxygen inlet opening and an oxygen outlet opening and process water; - by a constitution of the other chamber having channels extending in the front surface open relative to the membrane applying to its other front side having a hydrogen inlet opening and a hydrogen outlet opening and process water.
En conservant la structure de base du dispositif, notamment d'un électrolyseur ou d'une pile à combustible, on peut empêcher d'une manière sûre par la surpression du fluide d'arrêt prévu supplémentairement une sortie du fluide des chambres dans la partie de bord de la membrane se trouvant entre les surfaces frontales et ainsi une rencontre de l'hydrogène gazeux et de l'oxygène gazeux dans le cas d'un électrolyseur ou d'une pile à combustible et cela par des moyens simples et cela même dans le cas d'une membrane très sollicitée mécaniquement qui empêche d'utiliser un renfort en une couche tissée; d'une manière particulièrement simple du point de vue de la technique de fabrication, le fluide d'arrêt est reçu par un canal annulaire d'arrêt entourant les surfaces frontales juxtaposées dans la partie périphérique à rendre étanche et en communication de passage avec les chambres. By keeping the basic structure of the device, in particular of an electrolyser or of a fuel cell, it is possible to prevent in a safe manner by the excess pressure of the additional stop fluid an outlet of the fluid of the chambers in the part of edge of the membrane between the end surfaces and thus a meeting of hydrogen gas and oxygen gas in the case of an electrolyzer or a fuel cell and this by simple means and this even in the case of a highly mechanically stressed membrane that prevents the use of a reinforcement in a woven layer; in a particularly simple manner from the point of view of the manufacturing technique, the stop fluid is received by an annular stop channel surrounding the front surfaces juxtaposed in the peripheral portion to be sealed and in communication with the rooms .
Pour simplifier encore la technique de construction, le canal annulaire d'arrêt est formé dans les surfaces des chambres juxtaposées dans la partie périphérique; une étanchéité du canal annulaire d'arrêt composé de deux parties annulaires de chambre a lieu vers l'extérieur radialement suivant un mode de réalisation de l'invention par un moyen d'étanchéité extérieur élastique disposé entre les surfaces frontales juxtaposées et pouvant être repoussé par une pression d'étanchéité suffisante; la membrane est serrée entre les surfaces frontales juxtaposées avantageusement radialement à l'intérieur du canal annulaire par un moyen élastique de maintien de la membrane qui, en raison de l'étanchéité par la surpression du fluide d'arrêt, agit sur la membrane ou sur la membrane et son support en couche tissée seulement avec une pression de maintien diminuée par rapport à la pression d'étanchéité qui serait sinon nécessaire. To further simplify the construction technique, the annular stop channel is formed in the surfaces of the chambers juxtaposed in the peripheral portion; a sealing of the annular stop channel consisting of two annular chamber parts takes place radially outwardly according to one embodiment of the invention by an elastic outer sealing means disposed between the juxtaposed front surfaces and being repulsed by a sufficient sealing pressure; the membrane is clamped between the front surfaces juxtaposed advantageously radially inside the annular channel by an elastic means for holding the membrane which, because of the sealing by the overpressure of the stop fluid, acts on the membrane or on the membrane and its support woven layer only with a holding pressure decreased compared to the sealing pressure that would otherwise be necessary.
L'invention ainsi que des modes de réalisation avantageux de l'invention sont, sans être limités à ceux-ci, explicités dans ce qui suit d'une manière plus précise au moyen d'exemples de réalisation représentés schématiquement au dessin, dans lequel: la Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un empilement de cellules contenant plusieurs unités de cellules d'une installation d'électrolyseur; la Figure 2 représente une unité de cellules d'une installation d'électrolyseur; la Figure 3 est la vue suivant III de la Figure 2 de l'unité de cellules; la Figure 4 est la vue suivant IV de la Figure 2 de l'unité de cellules; la Figure 5 est une vue partielle à plus grande échelle de la partie V de la Figure 2 de l'unité de cellules. The invention as well as advantageous embodiments of the invention are, without being limited to them, explained in the following in a more precise manner by means of examples of embodiment shown schematically in the drawing, in which: Figure 1 is an axial sectional view of a stack of cells containing several cell units of an electrolyser installation; Figure 2 shows a cell unit of an electrolyser plant; Figure 3 is the following view III of Figure 2 of the cell unit; Figure 4 is the following view IV of Figure 2 of the cell unit; Figure 5 is an enlarged partial view of Part V of Figure 2 of the cell unit.
Dans les Figures, l'invention est explicitée à l'aide d'une installation d'électrolyseur dans laquelle de l'eau est décomposée par électrolyse en ses constituants de base, à savoir l'hydrogène et l'oxygène; le processus inverse se déroule dans une pile à combustible. La structure mécanique de base est connue, par exemple, par le WO 01/48845, l'étanchéité mutuelle entre les piles et la membrane étant produite notamment par un joint élastique pressé sur la membrane par une pression d'étanchéité adéquate. In the figures, the invention is explained using an electrolyser installation in which water is decomposed by electrolysis into its basic constituents, namely hydrogen and oxygen; the reverse process takes place in a fuel cell. The basic mechanical structure is known, for example, from WO 01/48845, the mutual sealing between the stacks and the membrane being produced in particular by an elastic seal pressed on the membrane by an adequate sealing pressure.
Une plaque 1 polaire du côté de l'anode (pôle +) sous la forme d'une embase en titane ayant une surface 1.2 frontale s'applique avec interposition d'un isolant 10 électrique à une plaque 2 polaire du côté cathodique (pôle -) sous la forme d'une embase en titane ayant une surface 2.2 frontale. A polar plate 1 on the anode side (+ pole) in the form of a titanium base having a front surface 1.2 is applied with the interposition of an electrical insulator 10 to a polar plate 2 on the cathode side (pole - ) in the form of a titanium base having a frontal surface 2.2.
Dans les surfaces frontales juxtaposées sont prévus des canaux 1.1; 2.1 annulaires de processus formant des chambres ouverts du côté frontal et recevant le fluide de processus, ces canaux étant séparés par une membrane 4 PEM perméable aux protons ayant des électrodes des deux côtés de façon à ce qu'en appliquant une tension l'eau déminéralisée passant du côté anodique dans les canaux 1.1 annulaires de processus soit décomposée par effet catalytique et de façon à créer de l'oxygène, des électrons libres ainsi que des ions hydrogène qui diffusent à travers la membrane 4 du côté de la cathode où ils se combinent avec les électrons pour donner de l'hydrogène. In the juxtaposed frontal surfaces are provided channels 1.1; 2.1 annular processes forming chambers open on the front side and receiving the process fluid, these channels being separated by a proton permeable PEM membrane 4 having electrodes on both sides so that by applying a voltage demineralized water passing from the anodic side into the annular process channels 1.1 is catalytically decomposed and so as to create oxygen, free electrons as well as hydrogen ions that diffuse through the membrane 4 on the cathode side where they combine with the electrons to give hydrogen.
Les plaques 1 et 2 polaires peuvent être bloquées mutuellement du côté du bord extérieur par des vis 12 avec interposition d'entretoises Il. Pour augmenter la compacité d'un empilement de cellules, on peut constituer suivant la Figure 1 les plaques polaires voisines sous la forme de plaques polaires doubles ayant des canaux annulaires de processus des deux côtés frontaux. The plates 1 and 2 polar can be mutually locked on the side of the outer edge by screws 12 with interposing spacers Il. In order to increase the compactness of a stack of cells, it is possible to form, according to FIG. 1, the neighboring polar plates in the form of double polar plates having annular process channels on both front sides.
L'étanchéité avantageuse par rapport à la solution connue pour empêcher que se produise un mélange explosif oxygène-hydrogène est explicitée dans ce qui suit essentiellement en se reportant à la vue partielle à plus grande échelle de la Figure 5. The advantageous sealing with respect to the known solution for preventing the occurrence of an oxygen-hydrogen explosive mixture is explained in the following essentially with reference to the partial view on a larger scale of FIG. 5.
La Figure 5 montre suivant une vue partielle à plus grande échelle de la Figure 2 dans une partie périphérique extérieure des surfaces 1.2 et 2.2 frontales étroitement juxtaposées de plaques 1 et 2 polaires sous la forme de, respectivement, une embase en titane. Comme chambres recevant un fluide ce processus, notamment de l'eau déminéralisée, il est prévu dans la plaque 1 polaire du côté de l'anode des canaux 1.1 annulaires de processus ouverts du côté de la surface frontale et dans la plaque 2 polaire du côté de la cathode des canaux 2.1 annulaires de processus ouverts du côté de la surface frontale. Figure 5 shows in a partial view on a larger scale of Figure 2 in an outer peripheral portion of the narrowly juxtaposed frontal surfaces 1.2 and 2.2 of plates 1 and 2 in the form of, respectively, a titanium base. As chambers receiving a fluid this process, including demineralized water, there are provided in the polar plate 1 on the anode side annular channels 1.1 of open processes on the side of the front surface and in the polar plate 2 on the side the cathode of annular channels 2.1 open processes on the side of the front surface.
Le canal 1.1 annulaire de processus du côté de l'anode a une ouverture 1. 11 d'entrée d'eau de processus ainsi qu'une ouverture 1.12 de sortie d'oxygène-eau de processus; le canal 2.1 annulaire de processus du côté de la cathode a une ouverture 2.11 d'entrée d'eau de processus ainsi qu'une ouverture 2.12 de sortie d'hydrogène-eau de processus. The annular process channel 1.1 on the anode side has a process water inlet opening 11 and a process oxygen-water outlet opening 1.12; the annular process channel 2.1 on the cathode side has a process water inlet opening 2.11 as well as a process hydrogen-water outlet opening 2.12.
Les côtés ouverts des canaux 1.1 annulaires de processus du côté de l'anode sont munis par rapport aux côtés ouverts des canaux 2.1 annulaires du côté de la cathode d'une manière en soi connue d'une membrane PEM 4 ayant un revêtement 8 d'iridium du côté de l'anode et un revêtement 9 de platir.e du côté de la cathode, ainsi que d'un disque 13 fritté en titane poreux des deux côtés. Il est intégré dans une surface frontale de la membrane 4 un renfort qui n'est pas représenté ici en tissu tissé qui peut être coulé, par exemple. The open sides of the annular process channels 1.1 on the anode side are provided with respect to the open sides of the annular channels 2.1 on the cathode side in a manner known per se of a PEM membrane 4 having a coating 8. iridium on the anode side and a cathode side coating 9, as well as a porous titanium sintered disc 13 on both sides. It is integrated in a front surface of the membrane 4 a reinforcement which is not shown here woven fabric that can be cast, for example.
À l'extérieur radialement de la membrane 4, il est prévu suivant l'invention un canal 3 annulaire d'arrêt faisant le tour, notamment tant comme partie de la plaque 1 polaire du côté de l'anode que comme partie de la plaque 2 polaire du côté de la cathode et communiquant par un canal 3.3 de liaison avec des espaces éventuels de sortie du fluide se trouvant du côté de l'anode et/ou du côté de la cathode; le canal 3 annulaire d'arrêt peut aussi ne faire partie que de l'une des plaques polaires. Outside the radially of the membrane 4, there is provided according to the invention an annular stop channel 3 around, particularly as part of the plate 1 pole on the side of the anode and as part of the plate 2 polar side of the cathode and communicating via a connecting channel 3.3 with any fluid outlet spaces on the side of the anode and / or the side of the cathode; the annular stop channel 3 may also be part of only one of the polar plates.
La membrane 4 sensible à la charge de la pression est reçue par un moyen 7 élastique de maintien de la membrane entre les surfaces 1.1; 2.1 frontales dont la pression de maintien dans la présente invention peut avantageusement être sensiblement plus petite qu'une pression de compressicn nécessaire d'une manière connue également pour assurer une étanchéité sûre. The membrane 4 responsive to the pressure load is received by elastic means 7 for maintaining the membrane between the surfaces 1.1; 2.1 frontal whose holding pressure in the present invention may advantageously be substantially smaller than a compression pressure necessary in a manner also known to ensure a secure seal.
L'étanchéité proprement dite est obtenue par la surpression du fluide d'arrêt dans le canal 3 annulaire d'arrêt par laquelle le refoulement vers l'extérieur d'oxygène gazeux dans la partie comprise entre la membrane 4 et la surface 1.1 frontale d'une part ou d'hydrogène gazeux dans la partie comprise entre la membrane 4 et la surface 2.1 frontale d'autre part, et ainsi la création d'un mélange oxygène-hydrogène, peut être empêché d'une manière sûre par des moyens simples. The actual sealing is obtained by the overpressure of the stop fluid in the annular stop channel 3 through which the outward discharge of gaseous oxygen in the portion between the membrane 4 and the front surface 1.1 of a part or hydrogen gas in the part between the membrane 4 and the front surface 2.1 on the other hand, and thus the creation of an oxygen-hydrogen mixture, can be prevented in a safe manner by simple means.
De l'eau déminéralisée de blocage suintant éventuellement en raison de la surpression du canal 3 annulaire de blocage dans un canal 1.1 ou 2.1 annulaire de processus ne perturbe pas le processus chimique ou catalytique d'un électrolyseur ou d'une pile à combustible fonctionnant suivant le processus chimique ou catalytique inverse. Demineralized blocking water, possibly oozing due to the overpressure of the annular blocking channel 3 in an annular process channel 1.1 or 2.1, does not disturb the chemical or catalytic process of an electrolyser or a fuel cell operating next the chemical or catalytic reverse process.
Une fuite radialement vers l'extérieur du canal 3 annulaire d'arrêt peut, suivant un mode de réalisation de l'invention, être empêchée par un moyen 6 d'étanchéité extérieur supplémentaire, notamment un joint torique, pouvant être refoulé entre les surfaces frontales à l'extérieur de la membrane avec une pression d'étanchéité suffisante. A radially outward leakage of the annular stop channel 3 may, according to one embodiment of the invention, be prevented by an additional external sealing means 6, in particular an O-ring, which can be forced between the end surfaces. outside the membrane with sufficient sealing pressure.
On peut résumer essentiellement l'invention de la manière suivante. Essentially, the invention can be summarized as follows.
Dans une partie périphérique extérieure d'au moins deux chambres étroitement juxtaposées par des surfaces 1.1; 2.2 frontales sinon ouvertes l'une vers l'autre avec interposition d'une membrane 4 recouvrant l'une de celles-ci emplies, respectivement, d'un fluide d'une pression de processus définie, notamment formée de canaux 1.1; 2.1 annulaires de processus, la zone où une sortie menace est pour empêcher une sortie du fluide respective entre les surfaces 1.2; 2.2 frontales entourée d'un fluide d'arrêt extérieur s'opposant à la pression dans un canal 3 annulaire d'arrêt ayant une pression d'arrêt plus grande que la pression du processus. In an outer peripheral portion of at least two chambers closely juxtaposed by surfaces 1.1; 2.2 frontals otherwise open to each other with the interposition of a membrane 4 covering one of them filled, respectively, with a fluid of a defined process pressure, in particular formed of channels 1.1; 2.1 annular process, the area where a threat exit is to prevent a respective fluid outlet between surfaces 1.2; 2.2 end face surrounded by an external stop fluid opposing the pressure in an annular stop channel 3 having a stop pressure greater than the pressure of the process.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005037370A DE102005037370B3 (en) | 2005-08-08 | 2005-08-08 | Arrangement of fluid-filled chambers separated by a membrane, especially in an electrolyzer or fuel cell, comprises a barrier channel that surrounds the membrane and contains a fluid that exerts a counterpressure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2889543A1 true FR2889543A1 (en) | 2007-02-09 |
Family
ID=37650593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0606873A Withdrawn FR2889543A1 (en) | 2005-08-08 | 2006-07-27 | DEVICE HAVING AT LEAST TWO NARROWLY CLOSED CHAMBERS EMPLOYED, RESPECTIVELY, WITH A FLUID. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102005037370B3 (en) |
| FR (1) | FR2889543A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101191497B1 (en) * | 2007-12-26 | 2012-10-15 | 유티씨 파워 코포레이션 | Fuel cell and bipolar plate for limiting leakage |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007003913B3 (en) * | 2007-01-19 | 2008-05-29 | Mechanik Center Erlangen Gmbh | Cell unit for e.g. electrolysis cells comprises two chambers filled with fluid under pressure and separated by walls enclosing membrane, junction between chambers being sealed by ring channel filled with fluid under higher pressure |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202005003934U1 (en) * | 2005-03-11 | 2005-06-16 | Kaufmann, Hans, Dipl.-Ing. (FH) | Electrolyzer for producing hydrogen and oxygen comprises oxygen and hydrogen separation chambers located within an electrolysis cell block |
-
2005
- 2005-08-08 DE DE102005037370A patent/DE102005037370B3/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-07-27 FR FR0606873A patent/FR2889543A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101191497B1 (en) * | 2007-12-26 | 2012-10-15 | 유티씨 파워 코포레이션 | Fuel cell and bipolar plate for limiting leakage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102005037370B3 (en) | 2007-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4796639B2 (en) | Electrochemical equipment | |
| EP3360987B1 (en) | Electrolyser spacer and electrolyser provided with such a spacer | |
| CA3063286C (en) | Reactor (soec) for electrolysis or co-electrolysis of water or fuel cell (sofc) operating in a pressurized operating mode and comprising a clamping system suitable for such an ope rating mode | |
| US11767598B2 (en) | High or differential pressure electrolysis cell | |
| TR200003802T2 (en) | Gas-tight gasket with plate and membrane electrode | |
| EP3476977B1 (en) | Reversible repeating unit of water electrolysis or co electrolysis (soec) or fuel cell (sofc) functioning under pressure and decoupled compressive stress | |
| FR2889543A1 (en) | DEVICE HAVING AT LEAST TWO NARROWLY CLOSED CHAMBERS EMPLOYED, RESPECTIVELY, WITH A FLUID. | |
| US7323089B2 (en) | Bonded membrane-electrode assembly for electrolysis of water and water electrolyzer using the same | |
| JP2016060944A (en) | Differential pressure type high-pressure water electrolysis apparatus | |
| US8709220B2 (en) | Water electrolysis apparatus | |
| BE1027327B1 (en) | SOLID STATE COMPRESSOR AND METHOD FOR PROVIDING BACK PRESSURE ON A STACK OF SOLID STATE COMPRESSOR CELLS | |
| CA2917805C (en) | Seal for an electrolyser cell and electrolyser cell provided with such a seal | |
| US9133555B2 (en) | Electrolytic cell stack with proton exchange membrane interlock sealing gasket | |
| FR2911614A1 (en) | DEVICE HAVING AT LEAST TWO FLUID EMPLOYED CHAMBERS. | |
| KR20010060112A (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
| US11500401B1 (en) | Passive dual modulating regulator for hydrogen generation | |
| WO2019092375A2 (en) | Electrochemical accumulator having a specific bipolar architecture | |
| JP4010193B2 (en) | High pressure hydrogen production equipment | |
| FR2686738A1 (en) | ELECTRICAL ACCUMULATOR WITH TWO ELEMENTS. | |
| WO2015082829A1 (en) | Electrochemical reactor | |
| JPH1121685A (en) | Filter-press type, solid polymer water electrolytic cell | |
| JP2001073176A (en) | Electrolytic cell of hydrogen and oxygen generator | |
| FR2576382A1 (en) | Device for gas leaktightness, electrolyser unit, fuel cell and chemical reactor comprising such a device | |
| Matlock et al. | Sealing system for fuel cells | |
| KR20150121937A (en) | Fuel cell stack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20140331 |