FR2941094A1 - Electricity supplying system for motor vehicle, has supply circuit comprising set of elements that are arranged between valve and network of fluid distribution channels, and fuel gas supply circuit provided with additional storage chamber - Google Patents

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Abstract

The system has an internal network of fluid distribution channels formed on an active surface of each of a stack of electrochemical cells forming a fuel cell (1) i.e. polymer electrolyte fuel cell. A supply circuit delimited by the network and a shut-off valve (110) has a set of elements that are arranged between the valve and the network. The circuit has an oxidizing gas supply circuit (12) provided at an oxidizing gas supply side, and a fuel gas supply circuit (11) that is provided at a fuel gas supply side and provided with an additional storage chamber i.e. tank (116). The shut-off valve is provided outside the fuel cell, and the network is provided inside the fuel cell.

Description

DO:t'AL\'E DE L 'IN 1 EVTIO.V DO: YOU ARE IN THE EVENT 1 EVTIO.V

La présente invention se rapporte aux piles à combustibles, en particulier mais non exclusivement aux piles à combustible du type à électrolyte sous la forme d'une membrane polymère (c'est à dire de type PEFC pour Polymer Electrolyte Fuel Cell). The present invention relates to fuel cells, in particular but not exclusively to electrolyte type fuel cells in the form of a polymer membrane (ie of the PEFC type for Polymer Electrolyte Fuel Cell).

ET.-1T DE LA TECHNIQUE On sait que les piles à combustibles permettent la production directe d'énergie électrique par une réaction électrochimique d'oxydoréduction à partir d'hydrogène (le carburant) et d'oxygène (le comburant), sans passer par une conversion en énergie mécanique. Cette technologie semble prometteuse notamment pour des applications automobiles. Une pile à combustible comporte en général l'association en série d'éléments unitaires qui, chacun, sont constitués essentiellement d'une anode et d'une cathode séparées par une membrane polymère permettant le passage d'ions de l'anode à la cathode. STATE OF THE ART It is known that fuel cells allow the direct production of electrical energy by an electrochemical oxidation-reduction reaction from hydrogen (the fuel) and oxygen (the oxidant), without going through a conversion into mechanical energy. This technology seems promising especially for automotive applications. A fuel cell generally comprises the series combination of unitary elements, which each consist essentially of an anode and a cathode separated by a polymer membrane allowing the passage of ions from the anode to the cathode .

D'une façon générale, l'extinction d'une pile est réalisée en prolongeant la réaction électrochimique normale de la pile jusqu'à l'écroulement de la tension dû à la consommation complète d'au moins un des gaz résiduel. Pour limiter les mécanismes de dégradaticn, notamment la corrosion du carbone généralement utilisé comme support pour le catalyseur des piles PEFC, il faut garantir que l'oxygène s'épuise avant l'hydrogène. Il faut donc assurer que la pile soit alimentée en hydrogène jusqu'à la fin de l'extinction. In general, the extinction of a battery is achieved by extending the normal electrochemical reaction of the battery until the collapse of the voltage due to the complete consumption of at least one of the residual gas. In order to limit the degradation mechanisms, in particular the corrosion of the carbon generally used as support for the PEFC stack catalyst, it must be ensured that the oxygen is depleted before the hydrogen. It must therefore be ensured that the battery is supplied with hydrogen until the end of extinction.

Pour des raisons de sécurité, les piles à combustible sont en général équipées de vannes de coupure en H2 et 02 qui restent fermées lors des arrêts. Dans ce cas, il n'est pas possible die prélever l'H2 dans le réservoir pendant la procédure d'extinction. La pile doit donc fonctionner avec uniquement l'hydrogène résiduel dans ses canaux, les tubulures, les réservoirs internes de déshumidification et autres éléments de la ligne d'alimentation allant de la vanne de sécurité jusque la pile à combustible proprement dite, ces éléments -2- For safety reasons, fuel cells are usually equipped with shutoff valves in H2 and 02 that remain closed during shutdowns. In this case, it is not possible to remove the H2 from the tank during the shutdown procedure. The battery must therefore operate with only the residual hydrogen in its channels, the pipes, the internal dehumidification tanks and other elements of the supply line going from the safety valve to the fuel cell itself, these elements -2 -

étant désignés dans la suite en général comme le circuit d'alimentation de la pile à combustible. being hereinafter referred to generally as the fuel cell supply circuit.

Compte -.enu de la relation stoechiométrique de la réaction électrochimique, la consommation de gaz est deux fois plus importante coté hydrogène, c'est-à-dire côté anode. En l'absence de disposition particulière, l'hydrogène vient donc normalement à manquer avant l'oxygène, surtout si les volumes de gaz aux conditions normales naturellement disponibles pour l'extinction dans les circuits d'alimentation anode et cathode sont sensiblement égaux. As a result of the stoichiometric relationship of the electrochemical reaction, the consumption of gas is twice as high on the hydrogen side, that is to say on the anode side. In the absence of any particular arrangement, the hydrogen is therefore normally lacking before the oxygen, especially if the natural gas volumes normally available for extinguishing in the anode and cathode supply circuits are substantially equal.

Selon la demande de brevet EP 2003719, une première solution consiste à garantir l'excès d'hydrogène en purgeant l'oxygène excédentaire à l'atmosphère. Cependant il faut pour cela que la pression cathode soit suffisamment élevée, ce qui ne peut pas toujours être garantie. 15 L'objectif de l'invention est de parvenir à un arrêt maîtrisé et rapide de la pile à combustible, c'est à dire à un arrêt des processus électrochimiques internes de façon à garantir que le volume d'hydrogène aux conditions normales disponible pour l'extinction soit toujours au moins égale à deux fois le volume d'oxygène résiduel aux conditions 20 normales. According to the patent application EP 2003719, a first solution is to guarantee the excess of hydrogen by purging the excess oxygen in the atmosphere. However, this requires that the cathode pressure is sufficiently high, which can not always be guaranteed. The object of the invention is to achieve a controlled and rapid shutdown of the fuel cell, ie to stop internal electrochemical processes so as to ensure that the volume of hydrogen at normal conditions available for the extinction is always at least twice the volume of residual oxygen under normal conditions.

BREI'E DESCRIPTION DE L 'L\'l'E.\'TIOV BREI'E DESCRIPTION OF L'E \ 'TIOV

Poursuivant une approche différente, il est proposé ici une solution permettant 25 d'emmagasiner toujours dans la pile à combustible les gaz en proportion convenable pour éliminer tout risque de sous alimentation en hydrogène lors des extinctions de la pile à combustible limitant ainsi la corrosion des électrodes et l'amenant aux conditions idoines po ir un arrêt prolongé et pour un futur redémarrage. Continuing a different approach, it is proposed here a solution allowing to always store in the fuel cell gases in proper proportion to eliminate any risk of under-supply of hydrogen during extinguishings of the fuel cell thus limiting corrosion of the electrodes and bringing it to the right conditions for an extended stop and for a future restart.

30 L'invention propose un système de fourniture d'électricité comportant une pile à combustib e et une alimentation en gaz carburant et en gaz comburant, la pile à 10 -3- The invention proposes an electricity supply system comprising a fuel cell and a supply of fuel gas and oxidizing gas.

combustible étant formée par un empilage de cellules électrochimiques ayant une anode et une cathode, chaque cellule électrochimique comportant, à la fois côté anode et côté cathode, un réseau interne de canaux de répartition du fluide sur toute la surface active de ladite cellule, ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide étant disposé sur une plaque de distribution de fluide, le système comportant, à la fois côté alimentation en gaz carburant et côté alimentation en gaz comburant, un circuit d'alimentation délimité par une vanne de coupure côté extérieur à la pile et, côté interne à la pile, par ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide, ledit circuit d'alimentation comportant une pluralité d'éléments interposés entre ladite vanne de coupure et ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide, dans lequel, parmi ladite pluralité d'éléments interposés entre ladite vanne de coupure et ledit réseau interne cle canaux de répartition du fluide, seul le ci -cuit d'alimentation en gaz carburant comporte une chambre d'accumulation additionnelle. fuel being formed by a stack of electrochemical cells having an anode and a cathode, each electrochemical cell having, both anode side and cathode side, an internal network of fluid distribution channels over the entire active surface of said cell, said network internal fluid distribution channels being disposed on a fluid distribution plate, the system comprising, both on the fuel gas supply side and on the oxidizing gas supply side, a supply circuit delimited by a cut-off valve on the outer side to the cell and, internally to the cell, by said internal network of fluid distribution channels, said supply circuit comprising a plurality of elements interposed between said shut-off valve and said internal network of fluid distribution channels, in which of said plurality of elements interposed between said shut-off valve and said key internal network fluid distribution channels, only the fuel gas supply duct has an additional accumulation chamber.

Ainsi, l'invention permet une approche permettant, par une adaptation simple à calculer et à mett-e en oeuvre, de s'assurer par l'insertion de cette chambre d'accumulation additionnelle que le circuit d'alimentation en gaz carburant comporte toujours suffisamment de gaz pour que l'extinction de la pile résulte de l'épuisement en oxygène au circuit D'alimentation en gaz comburant. Thus, the invention allows an approach allowing, by a simple adaptation to calculate and implement, to ensure by the insertion of this additional accumulation chamber that the fuel gas supply circuit always has sufficient gas for the extinction of the battery results from the depletion of oxygen at the supply circuit of oxidizing gas.

Ceci est remarquable car, dans les piles à combustibles alimentées en air atmosphérique pour fournir l'oxygène à la réaction électrochimique, en raison de la présence d'azote dans l'air atmosphérique, le volume interne du circuit d'alimentation en gaz comburant est très su iérieur au volume interne du circuit d'alimentation en gaz carburant, ce qui ne va pas dais le sens de la règle proposée ci-dessus. Ceci est dû aux canaux internes et tuyaux plus largement dimensionnés pour acheminer l'azote et à la présence d'un compresseur dans le circuit. Au final, en dépit d'un volume rempli au 4/5 d'azote, la proportion H2/O2 résiduels est en général contraire à l'enseignement de la présente invention.30 En fait, ce qui est important pour le bon déroulement et la bonne fin de l'extinction d'une pile à coribustible, sans provoquer de dommage aux cellules électrochimiques, c'est la quantité de gaz (exprimée par exemple en moles) disponible pour l'extinction. Cette quantité est certes liée au volume du circuit mais elle dépend aussi de la pression y régnant. Dès lors, de préférence, un système selon l'invention est configuré de telle sorte que, en fonctionnement normal, la pression régnant dans le circuit d'alimentation en gaz comburant et la pression régnant dans le circuit d'alimentation en gaz carburant sont telles que. compte tenu du volume interne du circuit d'alimentation en gaz comburant et du volume interne du circuit d'alimentation en gaz carburant, le nombre de môles de gaz 10 carburant toujours disponible au début du processus d'extinction dans le circuit d'alimentation en gaz carburant est supérieur ou égal au double du nombre de môles d'oxygène résiduel dans le circuit d'alimentation en gaz comburant. This is remarkable because, in fuel cells supplied with atmospheric air to supply oxygen to the electrochemical reaction, due to the presence of nitrogen in the atmospheric air, the internal volume of the combustion gas supply circuit is very much higher than the internal volume of the fuel gas supply circuit, which does not go beyond the meaning of the rule proposed above. This is due to internal channels and pipes more widely dimensioned to convey nitrogen and the presence of a compressor in the circuit. In the end, despite a volume filled to 4/5 nitrogen, the residual H2 / O2 proportion is in general contrary to the teaching of the present invention.30 In fact, what is important for the smooth running and the good end of the extinction of a battery with corabibable, without causing damage to the electrochemical cells, it is the quantity of gas (expressed for example in moles) available for extinction. This quantity is certainly related to the volume of the circuit but it also depends on the pressure therein. Therefore, preferably, a system according to the invention is configured such that, in normal operation, the pressure in the combustion gas supply circuit and the pressure in the fuel gas supply circuit are such that than. given the internal volume of the combustion gas supply circuit and the internal volume of the fuel gas supply circuit, the number of gas fuel moles always available at the beginning of the extinguishing process in the fuel supply circuit. fuel gas is greater than or equal to twice the number of moles of residual oxygen in the combustion gas supply circuit.

Dans le cas de piles à combustibles alimentées en oxygène pur, les dispositions 15 constructives habituelles ne conduisent en général pas à un nombre de moles d'hydrogène résiduel dans le circuit d'alimentation en gaz carburant supérieur à deux fois le nombre de moles d'oxygène résiduel clans le circuit d'alimentation en gaz comburant. In the case of fuel cells supplied with pure oxygen, the usual constructional arrangements generally do not lead to a number of moles of residual hydrogen in the fuel gas supply circuit greater than twice the number of moles of fuel. residual oxygen in the combustion gas supply circuit.

20 La règle de bonne pratique exposée auparavant, proposant l'ajout au circuit de gaz carburant d'une chambre d'accumulation additionnelle, s'avère très utile à la construction d'une pile à combustible permettant un arrêt efficace de son fonctionnement. The rule of good practice set forth above, proposing the addition to the fuel gas circuit of an additional accumulation chamber, is very useful for the construction of a fuel cell allowing an efficient stopping of its operation.

25 Dans la suite de la description, on illustre l'invention en considérant une pile à combustible du type à électrolyte sous la forme d'une membrane polymère (c'est à dire de type PLFC pour Polymer Electrolyte Fuel Cell), alimentée en oxygène pur comme gaz comburant. Ces deux aspects ne sont pas limitatifs mais ceci constitue un mode de réalisation favorable pour les applications aux véhicules de transport, en particulier les -5 In the remainder of the description, the invention is illustrated by considering an electrolyte type fuel cell in the form of a polymer membrane (that is to say of the PLFC type for Polymer Electrolyte Fuel Cell), supplied with oxygen. pure as an oxidizing gas. These two aspects are not limiting but this is a favorable embodiment for applications to transport vehicles, in particular -5

véhicules automobiles. En effet, la sous-alimentation en hydrogène est un problème auquel lei piles à combustible de type PEFC sont assez sensibles. motor vehicles. Indeed, the under-supply of hydrogen is a problem to which the PEFC type fuel cells are quite sensitive.

BREI'E DEKRIPTION DES FIGURES BREI'E DEKRIPTION OF FIGURES

La suite de la description permet de bien faire comprendre tous les aspects de l'invention au moyen des dessins joints dans lesquels : - la figt re 1 est un schéma d'un système de production d'énergie électrique utilisant 10 une pile à combustible alimentée en oxygène pur ; la figure 2 montre un premier mode de réalisation d'un élément spécifique de l'invention ; la figure 3 montre un deuxième mode de réalisation d'un élément spécifique de l'invention de l'invention ; 15 - la figure 4 montre un troisième mode de réalisation d'un élément spécifique de l'invention de l'invention. The remainder of the description makes it possible to fully understand all the aspects of the invention by means of the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a diagram of an electric energy production system using a fuel cell powered in pure oxygen; Figure 2 shows a first embodiment of a specific element of the invention; Figure 3 shows a second embodiment of a specific element of the invention of the invention; FIG. 4 shows a third embodiment of a specific element of the invention of the invention.

DESCRIPTIOV DE .1IEILLEURS .110DES DE REALIS1 TION DE L 'I.A`6'ENTION 20 A la figure 1, on voit une pile à combustible 1 du type à électrolyte sous la forme d'une membrane polymère (c'est à dire de type PEFC pour Polymer Electrolyte Fuel Cell). La pile à combustible 1 est approvisionnée par deux gaz, à savoir le carburant (l'hydrogène stocké ou fabriqué à bord du véhicule) et le comburant (l'oxygène pur) qui alimentent les 25 électrodes des cellules électrochimiques. Pour simplifier, la figure 1 ne représente que les éléments des circuits de gaz utiles à la compréhension de l'invention. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE EMBODIMENT In FIG. 1, a fuel cell 1 of the electrolyte type is shown in the form of a polymer membrane (that is to say of the type shown in FIG. PEFC for Polymer Electrolyte Fuel Cell). The fuel cell 1 is supplied by two gases, namely the fuel (hydrogen stored or manufactured on board the vehicle) and the oxidizer (pure oxygen) which feed the electrodes of the electrochemical cells. For simplicity, Figure 1 shows only the elements of the gas circuits useful for understanding the invention.

L'installat on comporte un circuit d'alimentation en gaz carburant 11 coté anodes. On voit un réservoir d'hydrogène pur H2 relié à l'entrée du circuit anodique de la pile à 30 combustible 1 au moyen d'une canalisation d'alimentation qui passe par une vanne de coupure 110. puis par un éjecteur 113. Une sonde de pression 11 1 est installée sur la canalisation juste avant l'entrée dans la pile à combustible 1. Fait partie du circuit d'alimentation en gaz carburant 1 1 un circuit de recyclage 11R, branché à la sortie du circuit anodique de la pile à combustible 1. L'éjecteur 113 ainsi qu'une pompe de recirculat on 115 assurent le recyclage des gaz non consommés à travers un séparateur d'eau 1IL- et le mélange au gaz frais en provenance du réservoir. On voit aussi une chambre d'accumulation additionnelle 116 disposée sur la tuyauterie du circuit d'alimentation en gaz carburant 11, entre la vanne de coupure 110 et une vanne de régulation de pression 117. Ainsi, la chambre d'accumulation additionnelle est dans ce mode préféré de réalisation placée là où la pression est la plus élevée dans le circuit d'alimentation. The installation has a fuel supply circuit 11 on the anode side. A tank of pure hydrogen H2 is connected to the inlet of the anode circuit of the fuel cell 1 by means of a supply pipe which passes through a shutoff valve 110 and then by an ejector 113. A probe pressure 11 1 is installed on the pipe just before entering the fuel cell 1. Part of the fuel gas supply circuit 1 1 a recycling circuit 11R, connected to the output of the anode circuit of the battery to Fuel 1. The ejector 113 and a recirculation pump 115 ensure the recycling of unconsumed gases through a water separator 1IL- and fresh gas mixture from the tank. We also see an additional accumulation chamber 116 disposed on the piping of the fuel gas supply circuit 11, between the shutoff valve 110 and a pressure regulating valve 117. Thus, the additional accumulation chamber is in this case. preferred embodiment placed where the pressure is highest in the supply circuit.

Notons qae la chambre d'accumulation additionnelle 116 pourrait être disposée à n'importe quel endroit du circuit d'alimentation en gaz carburant, c'est-à-dire à n'importe quel endroit entre la vanne de coupure 110 et la pile à combustible 1, même sur le circuit de recyclage 1 I R, ou sur le circuit entre le séparateur d'eau 114 et l'éjecteur 113. Cependant il est intéressant de la placer à un endroit du circuit où la pression est plus élevée afin d'en réduire le volume. Note that the additional accumulation chamber 116 could be disposed at any point in the fuel gas supply system, i.e. at any point between the shutoff valve 110 and the fuel cell. fuel 1, even on the recycling circuit 1 IR, or on the circuit between the water separator 114 and the ejector 113. However it is interesting to place it at a point of the circuit where the pressure is higher in order to to reduce the volume.

L'installation comporte aussi un circuit d'alimentation en gaz comburant 12 coté cathodes. On voit un réservoir d'oxygène pur 02 relié à l'entrée du circuit cathodique de la pile à combustible 1 au moyen d'une canalisation d'alimentation qui passe par une vanne de coupure 120, puis par une vanne de régulation de pression 127, puis par un éjecteur 123. Une sonde de pression 121 est installée sur la canalisation juste avant l'entrée dans la pile à combustible 1. Fait partie du circuit d'alimentation en gaz comburant 11 un circuit de recyclage 12R, branché à la sortie du circuit cathodique de la pile à combustible 1. L'éjecteur 123 ainsi qu'une pompe de recirculation 125 assurent le recyclage des gaz non consommés à travers un séparateur d'eau 124 et le mélange au gaz frais en provenance du réservoir. Juste à la sortie des gaz de la pile à combustible 1, on voit une vi-nne de purge 122 permettant de mettre à l'atmosphère le circuit d'oxygène.30 Enfin, une charge électrique 14 est branchée à la pile à combustible 1 par une ligne électrique 10. The installation also includes a combustion gas supply circuit 12 on the cathode side. A pure oxygen reservoir 02 is seen connected to the input of the cathode circuit of the fuel cell 1 by means of a supply pipe which passes through a shut-off valve 120 and then by a pressure regulating valve 127 , then by an ejector 123. A pressure sensor 121 is installed on the pipe just before entering the fuel cell 1. Part of the combustion gas supply circuit 11 a recycling circuit 12R, connected to the output The ejector 123 and a recirculation pump 125 recycle the unconsumed gases through a water separator 124 and the fresh gas mixture from the reservoir. Just at the gas outlet of the fuel cell 1, there is a purge vi-nne 122 for venting the oxygen circuit.30 Finally, an electric charge 14 is connected to the fuel cell 1 by an electric line 10.

Il s'agit d'augmenter volontairement le volume du circuit d'alimentation du côté anode en agissant sur le volume de la ligne d'alimentation allant de la vanne de coupure jusqu'à la pile à combustible pour garantir en permanence une réserve d'H2 suffisante pour assurer l'extinction sans risque de sous alimentation en hydrogène. Cette partie du circuit étant à unÿ pression plus élevée que celle de la pile, typiquement 12 à 15 bar. le volume nécessaire pour accumuler la quantité d'hydrogène nécessaire reste modéré. 10 Voyons comment procéder au calcul du volume. Soit vo, la quantité d'oxygène, en litre dans les conditions standard (c'est-à-dire à la température de 0°C et à la pression de 1013 mbar), devant être totalement consommée pendant la totalité de l'extinction. Il s'agit de l'oxygène résiduel dans le volume cathode au début de l'extinction, moins la 15 quantité qu'il est possible de purger, plus la quantité qui est introduite dans le cas d'aspiration d'air comme décrit par exemple dans la demande de brevet W006/012954. It is a question of voluntarily increasing the volume of the supply circuit of the anode side by acting on the volume of the supply line going from the valve of cutoff to the fuel cell to guarantee permanently a reserve of H2 sufficient to ensure extinction without risk of under-supply of hydrogen. This part of the circuit being at a higher pressure than that of the battery, typically 12 to 15 bar. the volume needed to accumulate the amount of hydrogen needed remains moderate. 10 Let's see how to calculate the volume. Let vo be the amount of oxygen, in liter under standard conditions (ie at the temperature of 0 ° C and at the pressure of 1013 mbar), to be fully consumed during the entire extinction. . This is the residual oxygen in the cathode volume at the beginning of the extinction, minus the amount that can be purged, plus the amount that is introduced in the case of air suction as described by example in the patent application W006 / 012954.

Pour les piles à combustible utilisant l'air comme comburant, la pression partielle d'oxygène doit être considérée pour l'estimation de la quantité v,,, . Puisque la consommation de gaz est deux fois plus importante coté hydrogène. le volume additionnel V'd dont la ligne d'alimentation en hydrogène est augmentée doit être calculé pour garantir que : (lemdd . Ph2) + v,. > 2 x vä,, 25 avec v,,, citant le volume d'hydrogène, en litre dans les conditions standard, toujours disponible au début de l'extinction dans le volume interne du circuit d'alimentation en gaz carburant avant installation du volume additionnel (tuyaux, canaux, plaques bipolaires, ligne d'alimentation d'origine en aval de la vanne de coupure 110) et Ph2 la pression régnant au début de l'extinction dans la partie du circuit d'alimentation en gaz 30 carburant où le volume additionnel doit être installé. Il s'agit d'une approche simplifiée 20 -8- For fuel cells using air as an oxidant, the partial pressure of oxygen must be considered for the estimation of the quantity v ,,,. Since gas consumption is twice as high on the hydrogen side. the additional volume V'd whose hydrogen feed line is increased must be calculated to ensure that: (lemdd, Ph2) + v ,. > 2 x v ,, 25 with v ,,, quoting the volume of hydrogen, in liter under standard conditions, always available at the beginning of extinction in the internal volume of the fuel gas supply system before installation of the volume additional (pipes, channels, bipolar plates, original supply line downstream of the shutoff valve 110) and Ph2 the pressure prevailing at the beginning of extinction in the part of the fuel gas supply circuit where the additional volume must be installed. This is a simplified approach 20 -8-

puisqu'il faudrait normalement tenir compte de la lempérature du gaz et de la non-linéarité de la densité d'hydrogène en fonction de la pression, paramètres a priori inconnus. Cependant elle s'avère suffisante pour la précision recherchée. since it would normally be necessary to take into account the temperature of the gas and the non-linearity of the density of hydrogen as a function of the pressure, parameters a priori unknown. However it is sufficient for the desired accuracy.

La pression d'alimentation en hydrogène P112 peut être sensiblement variable, en particulier en fin de réservoir. Le calcul doit être réalisé pour la plus faible pression d'alimentation en hydrogène possible. Par conséquent il pourrait y avoir trop d'hydrogène pour une pression plus élevée. Si pour des questions de réglementations ou autres cor. sidérations il n'est pas souhaité que la pile soit stockée avec trop d'hydrogène résiduel i.0 terme de l'extinction, il est possible de purger l'excédent d'hydrogène. Cependant il n'est possible de purger que si la pression est supérieure à celle de l'atmosphère. The hydrogen supply pressure P112 may be substantially variable, in particular at the end of the tank. The calculation must be performed for the lowest possible hydrogen supply pressure. As a result, there may be too much hydrogen for higher pressure. If for questions of regulations or other horns. It is not desired that the cell be stored with too much residual hydrogen. In the end, it is possible to purge excess hydrogen. However it is possible to purge only if the pressure is higher than that of the atmosphere.

Les figures 2 à 4 montrent différents modes de réalisation de la chambre d'accumulation additionnelle 116. Le volume additionnel dont on souhaite disposer peut être réalisé par exemple soit en ajoutant un petit réservoir, en série ou en parallèle, sur la ligne d'alimentation, soit en augmentant à cette fin la section et/ou la longueur du tuyau d'alimentation. Dans une réalisation pratique, il s'agit d'une chambre d'accumulation additionnelle d'un volume interne de 2 à 3 dl. Le volume de la chambre d'accumulation additionnelle se calcule avec la formule ci-dessus, en se plaçant dans le scénario le plus pessimiste (pression minimum d'hydrogène, purge minimum d'oxygène, réintroduction maximum d'oxygène...). C'est de cette façon qu'a été calculé le volume de 2dl pour une pile dont la cylindrée au circuit anode est égale à la cylindrée au circuit cathode et vaut 2 litres. FIGS. 2 to 4 show different embodiments of the additional accumulation chamber 116. The additional volume that it is desired to have can be achieved for example by adding a small reservoir, in series or in parallel, to the supply line or by increasing the section and / or the length of the supply pipe for this purpose. In a practical embodiment, it is an additional accumulation chamber with an internal volume of 2 to 3 dl. The volume of the additional accumulation chamber is calculated with the formula above, placing itself in the most pessimistic scenario (minimum hydrogen pressure, minimum oxygen purge, maximum oxygen reintroduction, etc.). This is how the volume of 2dl was calculated for a cell whose cubic capacity at the anode circuit is equal to the cubic capacity of the cathode circuit and is equal to 2 liters.

A la figure 2, on voit que la chambre d'accumulation additionnelle prend la forme d'un réservoir 116A. Celui-ci peut être placé en série dans un tronçon de la tuyauterie d'alimentation. En variante, le réservoir pourrait n'avoir qu'un seul orifice et il pourrait être connecté à la tuyauterie par un raccord en T . A la figure 3, la chambre d'accumulation additionnelle prend la forme d'une sur-longueur de tuyau 116B. A la figure 4, la chambre d'accumulation additionnelle prend la forme d'un tronçon de tuyau de diamètre élargi 116C par rapport au diamètre de tuyau de le reste de la ligne d'alimentation. In Figure 2, we see that the additional accumulation chamber takes the form of a tank 116A. This can be placed in series in a section of the supply piping. Alternatively, the tank could have only one port and could be connected to the pipe by a T-fitting. In FIG. 3, the additional accumulation chamber takes the form of an over-length of pipe 116B. In FIG. 4, the additional accumulation chamber takes the form of an enlarged diameter pipe section 116C with respect to the pipe diameter of the remainder of the supply line.

La procédure de commande de l'extinction de la pile ne fait pas partie de la présente invention. Signalons simplement que les dispositifs proposés par la présente invention peuvent être utilisés aussi bien avec une procédure d'extinction telle que celle décrite dans la demande de brevet WO06/012954 (voir commentaires ci-dessus), qu'avec une procédure d'extinction telle que celle décrite dans la demande de brevet EP 2017916, où 1G la pression des gaz tend vers celle de la vapeur d'eau, la quantité d'hydrogène résiduel pouvant a ors être calculée par anticipation afin de pouvoir purger si nécessaire avant que la pression ne passe sous le seuil de la pression atmosphérique. Une autre solution consiste à utiliser une pompe à vide pour abaisser la quantité d'hydrogène résiduel sous le seuil so ahaité. 15 The procedure for controlling the extinction of the battery is not part of the present invention. Let us simply mention that the devices proposed by the present invention can be used both with a quenching procedure such as that described in the patent application WO06 / 012954 (see comments above), and with a quenching procedure such as that described in patent application EP 2017916, where 1G the gas pressure tends to that of water vapor, the amount of residual hydrogen can be calculated in advance to be able to purge if necessary before the pressure does not fall below the threshold of atmospheric pressure. Another solution is to use a vacuum pump to lower the amount of residual hydrogen below the desired threshold. 15

Claims (7)

REVENDICATIONS1. Système de fourniture d'électricité comportant une pile à combustible (1) et une alimentation en gaz carburant et en gaz comburant, la pile à combustible étant formée par un empilage de cellules électrochimiques ayant une anode et une cathode, chaque cellule électrochimique comportant, à la fois côté anode et côté cathode, un réseau interne de canaux de répartition du fluide sur toute la surface active de ladite cellule, ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide étant disposé sur une plaque de distribution de fluide, le système comportant, à la fois côté alimentation en gaz carburant et côté alimentation en gaz comburant, un circuit d'alimentation (11, 12) délimité par une vanne de coupure côté extérieur à la pile et, côté interne à la pile, par ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide, ledit circuit d'alimentation comportant une plural té d'éléments interposés entre ladite vanne de coupure et ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide, caractérisé en ce que, parmi ladite pluralité d'éléments interposés entre ladite vanne de coupure et ledit réseau interne de canaux de répartition du fluide, seul le circuit d'alimentation en gaz carburant comporte une chambre d'accumulation additionnelle (116). REVENDICATIONS1. An electricity supply system comprising a fuel cell (1) and a supply of fuel gas and oxidizing gas, the fuel cell being formed by a stack of electrochemical cells having an anode and a cathode, each electrochemical cell comprising, at both anode side and cathode side, an internal network of fluid distribution channels over the entire active surface of said cell, said internal network of fluid distribution channels being disposed on a fluid distribution plate, the system comprising, at both on the fuel gas supply side and on the oxidizing gas supply side, a supply circuit (11, 12) delimited by a shut-off valve on the outside of the battery and, on the inside of the battery, by said internal network of fuel channels. distribution of the fluid, said supply circuit comprising a plurality of elements interposed between said shutoff valve and said internal network d e fluid distribution channels, characterized in that, among said plurality of elements interposed between said shut-off valve and said internal network of fluid distribution channels, only the fuel gas supply circuit comprises an accumulation chamber additional (116). 2. Systèn-e de fourniture d'électricité selon la revendication 1, dans lequel en fonctionnement normal la pression régnant dans le circuit d'alimentation en gaz combu -ant (pO2) et la pression régnant dans le circuit d'alimentation en gaz carburant (pH2) sont telles que, compte tenu du volume interne (voä) du circuit d'alimentation en gaz comburant (12) et du volume interne (v,,,) du circuit d'alimentation en gaz carburant (1l), le nombre de môles de gaz carburant toujours disponible au début du processus d'extinction dans le circuit d'alimentation en gaz carburant est supérieur ou égal au double du nombre de môles d'oxygène résiduel dans le circuit d'alimentation en gaz comburant.-11- 2. Electricity supply system according to claim 1, wherein in normal operation the pressure in the fuel gas supply circuit (pO2) and the pressure in the fuel gas supply circuit. (pH2) are such that, given the internal volume (voa) of the combustion gas supply circuit (12) and the internal volume (v ,,,) of the fuel gas supply circuit (1l), the number fuel gas moles always available at the start of the extinguishing process in the fuel gas supply circuit is greater than or equal to twice the number of moles of residual oxygen in the combustion gas supply circuit. 3. Système de fourniture d'électricité selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la pile est alimentée en oxygène pur comme gaz comburant. 3. Electricity supply system according to one of claims 1 or 2, wherein the battery is supplied with pure oxygen as an oxidizing gas. 4. Système de fourniture d'électricité selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel 5 la pile à combustible est du type à électrolyte sous la forme d'une membrane polymère. An electricity supply system according to one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell is of the electrolyte type in the form of a polymer membrane. 5. Systèrle de fourniture d'électricité selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la chambre d'accumulation additionnelle est un réservoir (116A). 5. Electricity supply system according to one of claims 1 to 4, wherein the additional accumulation chamber is a reservoir (116A). 6. Système de fourniture d'électricité selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la cha nbre d'accumulation additionnelle est formée par une sur-longueur de tuyau (116B). 15 An electricity supply system according to one of claims 1 to 4, wherein the additional accumulation channel is formed by an over-length of pipe (116B). 15 7. Système de fourniture d'électricité selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la chambre d'accumulation additionnelle est formée par un tronçon de tuyau de diamètre élargi (116C) par rapport au diamètre de tuyau du reste de la ligne d'alimentation. 10 Electricity supply system according to one of claims 1 to 4, wherein the additional accumulation chamber is formed by a section of expanded diameter pipe (116C) with respect to the pipe diameter of the rest of the line. power. 10
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