FR2957363A1 - Architecture d'electrolyseur a haute temperature, a production cible elevee par cellule d'electrolyse et taux de degradation des cellules limite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température, comprenant : - au moins une cellule d'électrolyse élémentaire formée d'une cathode (2), d'une anode (4) et d'un électrolyte (6), intercalé entre la cathode et l'anode, - un premier dispositif (8.0) formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique délimitée par au moins un plan P1, ladite pièce métallique comprenant intérieurement une chambre et une pluralité de trous (800, 8000, 8001) répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan et débouchant à la fois sur ce dernier et dans la chambre, le plan P1 du premier interconnecteur étant en contact mécanique avec le plan de la cathode (2). L'invention permet d'atteindre une densité de courant uniforme par cellule d'électrolyse et d'augmenter le taux d'utilisation en vapeur d'eau par cellule d'électrolyse.

Description

1 ARCHITECTURE D'ELECTROLYSEUR A HAUTE TEMPERATURE, A PRODUCTION CIBLE ELEVEE PAR CELLULE D'ELECTROLYSE ET TAUX DE DEGRADATION DES CELLULES LIMITE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne électrolyseur de vapeur d'eau à haute température (EVT). Elle a trait plus particulièrement à une nouvelle architecture d'un électrolyseur EVT qui permet d'obtenir une production cible par cellule d'électrolyse, typiquement supérieure 370gh/m2 à 1.3V, tout en limitant le taux de dégradation des cellules. ART ANTÉRIEUR L'électrolyse de la vapeur d'eau à haute température est actuellement envisagée préférentiellement pour la production massive d'hydrogène. La montée de la température et le passage en vapeur d'eau permettent en effet de diminuer l'énergie électrique nécessaire à l'électrolyse par rapport à d'autres procédés de production d'hydrogène telle que l'électrolyse alcaline à basse température.

Ce gain en énergie nécessaire est contrebalancé par les effets négatifs de l'élévation de la température» et par une durée de vie plus faible pour les électrolyseurs EHT mettant en oeuvre l'électrolyse à haute température (EHT). Cette durée de vie plus faible est principalement due à la dégradation 2 des cellules d'électrolyse composant l'électrolyseur EHT. Le taux de dégradation des cellules est fonction en premier lieu de la densité maximale locale de production, en second lieu de la température et pour une moindre part du taux d'utilisation de la vapeur d'eau (aussi appelé taux de conversion). En ce qui concerne, la densité maximale locale de production, il a été montré par exemple que l'augmentation d'une densité de courant de 0.5 A/cm2 à 0.7 A/cm2 amène une multiplication par 2.5 du taux de dégradation [1]. De plus, la montée à des températures élevées (»200°C), implique l'utilisation d'électrolyte en céramique qui est intrinsèquement fragile. Cette fragilité entraîne un taux de rebut élevé à la fabrication des cellules et un risque fort de défaillance structurelle (casse) de la cellule d'électrolyse à l'assemblage et en fonctionnement. La conséquence de ce dernier point est que la taille des cellules est de fait limitée et constitue un paramètre critique majeur de la viabilité technico-économique de ce procédé. A ce jour, la production cible visée par cm2 de cellule est supérieure à 370gh/m2 à 1.3V. Les inventeurs ont cherché à définir un électrolyseur à haute température (EHT) dont l'architecture lui permette d'atteindre au minimum cette production tout en limitant le taux de dégradation des cellules d'électrolyse le composant. 3 Ils ont donc fait l'inventaire des fonctions impératives que doit remplir un électrolyseur EHT, des structures des éléments qui le composent, tels qu'ils existent à ce jour et leurs inconvénients.

Un électrolyseur EHT doit remplir les fonctions impératives suivantes : - amenée et/ou collecte du courant aux électrodes de chaque cellule d'électrolyse, - amenée de la vapeur d'eau et collecte et évacuation des gaz issus de la réaction d'électrolyse aux électrodes de chaque cellule, - conversion de l'énergie chimique de gaz réactifs en énergie électrique, - étanchéité des compartiments en regard de l'anode et cathode au sein desquels les réactions ont lieu, - alimentation/collecte des gaz cellule par cellule d'électrolyse, - gestion thermique, - gestion mécanique de l'empilement de cellules d'électrolyse au démarrage et lors du fonctionnement proprement dit. Les éléments qui composent un électrolyseur EHT sont généralement : - les cellules d'électrolyse, formées chacune d'une cathode, d'une anode et d'un électrolyte intercalé entre la cathode et l'anode et au sein desquelles se produit de la réaction d'électrolyse. Il existe les cellules dites à électrolyte support (l'épaisseur de l'électrolyte, typiquement 100 pm, est supérieure à celle des électrodes) et les cellules 4 dites à cathode support (l'épaisseur de la cathode, typiquement 500 pm, est supérieure à celle de l'électrolyte et de l'anode). Les performances de ces dernières sont supérieures, mais leur taux de défaillance peut être plus élevé, - les dispositifs d'interconnexion, électrique et fluidique qui assurent en général les fonctions d'amenée et collecte de courant et qui délimitent des compartiments de circulation des gaz, - des connexions fluidiques, appelées couramment clarinettes qui permettent d'amener la vapeur d'eau, collecter et évacuer les gaz (02, H2) produits, - des joints d'étanchéité entre les différents éléments précités et l'extérieur de l'électrolyseur. En ce qui concerne les dispositifs d'interconnexion, on a représenté en figures 1, 1A et 1B, une plaque à canaux 1 couramment utilisée. L'amenée ou la collecte du courant à l'électrode est réalisée par les dents ou nervures 10 qui sont en contact mécanique direct avec l'électrode concernée. L'amenée de vapeur d'eau à la cathode (ou de gaz drainant à en figure 1. La cathode (ou de par les canaux connexion fluidique, couramment appelée clarinette, commune à l'empilement de cellules. 30 La structure de ce type de dispositifs d'interconnexion est faite pour réaliser un compromis l'anode) est symbolisée par les flèches collecte de l'hydrogène produit à la l'oxygène produit à l'anode) est faite 11 qui débouchent dans une entre les deux fonctions d'amenée et collecte (gaz/courant). Les inconvénients majeurs de cette plaque à canaux peuvent être résumés comme suit. 5 Tout d'abord, elle ne permet pas d'utiliser la surface d'une cellule d'électrolyse de manière homogène. En effet, la réaction électrochimique se faisant prés de l'interface entre électrode et électrolyte, et nécessitant la présence sur le même lieu du gaz, des électrons et des ions impliqués, les zones sous les dents 10 du collecteur sont faciles à alimenter en électrons, mais difficiles à alimenter en gaz. Les paramètres contraignants sont la perméabilité de l'électrode en contact, son épaisseur et la largeur de la dent 10. De même, la zone sous le canal 11 est difficile à alimenter en électrons, les électrodes existantes à ce jour ayant une conductivité effective faible. Les paramètres contraignants sont la conductivité effective, l'épaisseur et la largeur du canal 11. Les inventeurs sont d'avis que le ratio R entre la surface d'amenée/collecte de courant et la surface d'amenée de vapeur d'eau ou de collecte des gaz produits est un paramètre indicateur de l'utilisation réelle de la surface de cellule. Dans le cas d'une plaque d'interconnection à canaux 1, le ratio R calculé comme ci-dessous est souvent inférieur à 50 % R = 1/ (1+ w/L), où w est la largeur du canal 11 et L la largeur de la dent 10. Ensuite, cette structure de plaque 1 implique des zones de production différenciées avec certaines zones dans lesquelles les densités de 6 production et donc les densités de courant peuvent être très fortes, ceci pour une densité moyenne faible, et donc des sources de dégradation de performances localisées. Ceci est illustré au niveau local (échelle millimétrique) en figure 1B sur lesquelles on peut voir les lignes de courant très fortes représentées qui sont localisées au niveau des nervures 10. De même, en considérant la surface d'électrode, les lignes de courant sont plus fortes en amont qu'en aval du fait de l'évolution de la teneur en eau dans le flux de gaz entre l'amont et l'aval des canaux. De même, cette structure de plaque 1 implique des inhomogénéités d'alimentation en vapeur d'eau des canaux 11 et obligent à une forte suralimentation de cette vapeur d'eau (on entre un surplus d'eau correspondant à plus 100 % de l'eau consommée) pour obtenir une alimentation pour l'ensemble des canaux 11 stable et homogène, ce qui rend difficile l'atteinte d'un taux d'utilisation en vapeur d'eau élevé. Le conditionnement de cette vapeur et sa mise en pression ont un impact non négligeable sur la consommation d'énergie associée à l'électrolyseur. En outre, il existe un risque mécanique de mise en flexion d'une cellule si il y a un décalage géométrique important des dents d'une plaque interconnectrice 1 du côté de l'anode et celles d'une plaque du côté de la cathode, où s'il existe des défauts de planéité des dents pouvant poinçonner la cellule et la fissurer. Pour éviter ce risque, il faut une très grande précision dans le montage relatif des 7 plaques de part et d'autre de la cellule et une très grande qualité de réalisation des dents. Par ailleurs, du coté de l'anode, la structure par canaux avec une entrée et une sortie n'a de raison d'être que lorsqu'un gaz drainant est utilisé pour évacuer l'oxygène produit vers la sortie. Le conditionnement de ce gaz drainant a lui aussi un coût énergétique significatif. Enfin, cette structure de plaques nécessite une épaisseur de matière importante pour la zone de collection des gaz produits et une mise en forme (usinage) qui peuvent se révéler prohibitives. L'emploi de tôles minces et de l'emboutissage sont utilisées mais limitent de fait les possibilités de réalisation pour la largeur unitaire de dent et le pas entre dents. Aussi, les inventeurs considèrent qu'avec une telle plaque interconnectrice à canaux 1, la réduction de l'inhomogénéité des courants amenés à chaque cellule ne peut qu'être limitée.

Une autre plaque interconnectrice 1' a déjà été proposée [2]. Elle est représentée en figure 2 avec la circulation du fluide représentée par les flèches: sa structure est de type interdigitée. Elle ne résout que partiellement le problème de l'alimentation électrique. Elle ne résout pas le problème de la flexion mécanique évoqué pour la plaque 1 et peut engendrer un arrachement hydraulique de l'électrode avec laquelle elle est en contact. En ce qui concerne les connexions fluidiques (clarinettes), elles sont usuellement réalisées en partie au sein même des cellules et des 8 plaques interconnectrices: elles sont en effet percées d'ouvertures par lesquelles la vapeur d'eau est amenée et les gaz produits (H2, 02) évacués. Cela présente plusieurs inconvénients . - perte de matières coûteuses, - usinage difficile à réaliser, - en cas de fuite sur ces entrées/sorties, la fuite est alors en pleine zone de production de l'hydrogène et de l'oxygène. Toute combustion (flamme) est alors bien alimentée par ces deux gaz présents de part et d'autre, et va créer des points chauds. Cela conduit irrémédiablement à des ruptures de la cellule. La conséquence immédiate est une baisse de rendement par perte d'une partie de la production. Cela peut malheureusement conduire à terme à la destruction complète de l'empilement de cellules. En ce qui concerne les étanchéités, elles sont classiquement réalisées par des joints de verre «pâteux» car ils présentent essentiellement deux avantages: une bonne isolation électronique et une bonne étanchéité sans serrage mécanique requis. Les inconvénients majeurs de ces joints d'étanchéité en verre pâteux sont par contre : - difficulté de combler l'épaisseur d'une cellule à cathode support (poreux d'épaisseur importante) en garantissant une étanchéité et son maintien dans le temps entre les deux compartiments anodique et cathodique, - nécessité d'usinage de gorge pour recevoir le verre, 9 - impossibilité d'avoir une conception de l'électrolyseur EHT dite « au plafond » car cela impose une conception verticale pour maintenir le joint dans sa gorge, - du fait de l'impossibilité d'une conception de l'électrolyseur EHT au plafond, compression différenciée avec une compression plus importante des cellules en bas de l'empilement due au poids de celui-ci, ce qui limite le nombre de cellules empilées, nécessité d'une excursion en température au delà de la température de fonctionnement pour réaliser le joint; cette excursion est néfaste pour les matériaux métalliques et implique donc une plus grande dégradation, - difficulté de conserver une étanchéité sous un différentiel de pression élevé (>100 mbar), - difficulté de maintenir un taux de fuite faible en cas de variations de température de fonctionnement (rupture thermomécanique du film de verre), - émission de vapeurs de SiO2 polluantes pour les électrodes. Le but général de l'invention est donc de proposer une nouvelle architecture d'électrolyseur à haute température EHT qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients précités et qui permette d'obtenir une production cible par cellule, typiquement supérieure à 370gh/m2 à 1.3V tout en limitant le taux de dégradation de cellules. 10 Un but particulier de l'invention est d'atteindre une densité uniforme de production par cellule d'électrolyse et un taux d'utilisation (ou taux de conversion) de vapeur d'eau élevé également par cellule. EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température, comprenant : - au moins une cellule d'électrolyse élémentaire formée d'une cathode, d'une anode et d'un électrolyte intercalé entre la cathode et l'anode, - un premier dispositif formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique délimitée par au moins un plan, ladite pièce métallique comprenant intérieurement une chambre et une pluralité de trous répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan et débouchant à la fois sur ce dernier et dans la chambre, le plan du premier interconnecteur étant en contact mécanique avec le plan de la cathode. Dans le cadre de l'invention, toutes formes de trous variées peuvent être envisagées : trous à section circulaire, trous oblongs, trous sous la forme de fentes allongées.... Dans le cadre de l'invention, on entend par interconnecteur fluidique et électrique, un système de connexion d'amenée ou de collecte de courant et d'amenée et de collecte d'un fluide à une électrode d'une cellule d'électrolyse. Ainsi, un dispositif 11 d'électrolyse selon l'invention peut comprendre une seule cellule d'électrolyse avec un premier interconnecteur en contact avec sa cathode et un deuxième interconnecteur décrit ci-dessous en contact avec son anode. De même, comme décrit par la suite, dans un empilement de cellules d'électrolyse selon l'invention, une plaque interconnectrice peut comprendre un premier interconnecteur en contact avec la cathode d'une cellule d'électrolyse élémentaire et un deuxième interconnecteur en contact avec l'anode de la cellule d'électrolyse adjacente. Avantageusement, le ratio entre la surface des trous et la surface du plan est inférieur à 50%, de préférence inférieur à 30% et de préférence encore au plus égal à 10 %. Le nombre et/ou la taille des trous et/ou leur répartition est déterminé de préférence de manière à limiter les pertes de charge de fluide circulant dans la cathode en contact avec le plan du premier interconnecteur. Pour déterminer le nombre et/ou la taille des trous et/ou leur répartition en fonction de la pression de fonctionnement, des calculs de dimensionnement à l'aide du logiciel d'ANSYS FLUENT version 12 pourront être réalisés, comme ceux décrits dans la demande intitulée « Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température à fonctionnement amélioré » et déposée ce jour au nom de la demanderesse. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient comparativement aux architectures d'électrolyseur EHT selon l'état de l'art une densité de production uniforme par cellule d'électrolyse et un meilleur taux d'utilisation (ou de conversion) de vapeur d'eau. 12 En effet, grâce à la pluralité de trous débouchant sur le plan de la cathode, on permet tout d'abord à toute la surface de cellule d'avoir un comportement électrique homogène en tout point avec une résistance de contact électrique limitée entre cathode et premier interconnecteur. De même, du fait de la pluralité des trous, on peut injecter la vapeur d'eau directement dans la chambre sur laquelle débouchent tous les trous ou au travers de la cathode, ce qui a pour effet, contrairement à l'état de l'art, une limitation de la surtension de concentration et d'activation. En outre, la collecte par chaque trou d'une partie de l'hydrogène produit au cours du trajet de la vapeur d'eau permet l'obtention d'un taux d'utilisation de la vapeur d'eau plus élevé et plus uniforme qu'avec une plaque interconnectrice à canaux selon l'état de l'art telle que représentée en figure 1. Cela permet aussi, de par une meilleure homogénéité de la pression de vapeur d'eau, d'obtenir une production plus homogène à la surface de la cellule. Comme exposé ci-dessus, on veille à ce que les pertes de pression de fluide dans la cathode ne soient pas trop fortes et que les surfaces de trous dans le premier interconnecteur permettent à la fois une évacuation de l'hydrogène efficace et une densité de courant suffisante pour atteindre une production cible. Des calculs réalisés pour des densités de production cible visée de 370gh/m2 sous 30 bars de pression de vapeur d'eau et à 700 °C, montre qu'avec une cathode fabriquée usuellement de 1 mm d'épaisseur 13 et de diamètre 130 mm, alimentée par l'épaisseur en périphérie de cathode, la perte de charge maximale est inférieure à 1 bar. Enfin, par rapport aux plaques interconnectrices selon l'état de l'art, le coût matière et l'usinage d'un premier interconnecteur à la cathode selon l'invention sont minimisés. Avantageusement, le dispositif d'électrolyse selon l'invention comprend un deuxième dispositif formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique délimitée par au moins un plan, ladite pièce métallique comprenant intérieurement une chambre et une pluralité de trous répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan et débouchant à la fois sur ce dernier et dans la chambre, le plan du deuxième interconnecteur étant en contact mécanique avec le plan de l'anode. En outre, comparativement à une plaque à structure interdigitée selon l'état de l'art, telle que représentée en figure 2, on évite tout problème de flexion mécanique de la cellule puisqu'en réalisant un deuxième interconnecteur à l'anode analogue au premier interconecteur à la cathode, la cellule est maintenue de manière continue sur sa surface entre lesdits premier et deuxième interconnecteur. On évite également les problèmes d'arrachement hydraulique des électrodes selon l'état de l'art. On veille à ce que les trous du deuxième interconnecteur à l'anode sont uniformément répartis et optimisés pour la pression de fonctionnement. On veille 14 aussi à ce que les trous aient des tailles suffisamment faibles (<1 mm de diamètre) et sont suffisamment bien répartis pour ne pas permettre le décollement ou arrachement local de l'anode.

Avec un tel interconnecteur à l'anode, comparativement à une plaque interconnectrice selon l'état de l'art, on utilise toute la surface d'anode, et on permet à toute la surface de la cellule d'avoir un comportement hydraulique homogène puisque la poussée hydraulique due à l'évacuation de l'oxygène produit sur l'anode est uniforme et limitée. Enfin, avoir une chambre de récupération d'oxygène complètement fermée permet de mieux valoriser ce dernier. Avec l'interconnecteur à l'anode selon l'invention, on n'utilise plus de gaz drainant pour évacuer l'oxygène produit avec les avantages suivants : - l'absence de gaz drainant permet de limiter la facture énergétique du procédé d'électrolyse, - l'absence d'entrée de gaz drainant à l'anode permet de supprimer une étanchéité et une clarinette de distribution. Selon un mode de réalisation préféré, pour augmenter la production d'hydrogène produit et également d'oxygène produit, il est prévu un empilement de cellules d'électrolyse élémentaires formées chacune d'une cathode, d'une anode et d'un électrolyte intercalé entre la cathode et l'anode, une plaque interconnectrice comprenant un premier et un deuxième interconnecteur étant agencée entre deux cellules élémentaires adjacentes, tel que le plan du premier 15 interconnecteur est en contact mécanique avec la cathode d'une des deux cellules élémentaires et le plan du deuxième interconnecteur est en contact mécanique avec l'anode de l'autre des deux cellules élémentaires.

Selon une variante de réalisation avantageuse, la plaque interconnectrice est constituée de trois plaques métalliques assemblées entre elles à leur périphérie, la première et deuxième plaques comprenant chacune une pluralité de trous répartis sur leur surface, sensiblement perpendiculaires à leur épaisseur et débouchant sur ses deux faces planes, la troisième plaque comprenant au moins une rainure débouchant sur l'une des faces de la première plaque en regard de la pluralité de trous et au moins une rainure débouchant sur l'une des faces de la deuxième, l'espace délimité entre chaque rainure et la première et deuxième plaque respectivement constituant une des deux chambres. Autrement dit, avec seulement trois plaques assemblées entre elles à leur périphérie par soudure ou brasage on peut obtenir un interconnecteur complet entre deux cellules d'électrolyse élémentaires adjacentes d'un même empilement, c'est-dire qui permet l'amenée électrique à une électrode et de la vapeur d'eau à la cathode d'une cellule, et la collecte de l'hydrogène à la cathode de la cellule et d'oxygène à l'autre l'anode de l'autre des deux cellules. Ces trois plaques peuvent être réalisées avantageusement à partir de tôles en acier ferritique inoxydable à 22 % de chrome.

On peut prévoir des moyens de serrage adaptés pour fournir un effort de contact déterminé 16 entre deux plaques de part et d'autre de l'empilement de cellules. On soutient ainsi chaque cellule de l'empilement en évitant toute flexion ou poinçonnement. La pression de serrage est ainsi plus uniforme par rapport à un serrage sur des plots. De préférence, le dispositif comprend un premier joint agencé à la périphérie de l'anode d'une cellule et en contact mécanique direct avec l'électrolyte de ladite cellule et le deuxième interconnecteur. Ce premier joint peut être un joint métallique car il s'appuie sur l'électrolyte qui est un isolant électronique. En ce qui concerne l'alimentation en vapeur d'eau et la collecte de l'hydrogène produit, on peut 15 prévoir : - soit d'alimenter la tranche de la cathode, c'est-à-dire son épaisseur en périphérie par de la vapeur d'eau sous pression dans un environnement en contact direct et de récupérer ainsi l'hydrogène 20 produit par chacun des trous et la chambre, - soit d'alimenter la chambre par la vapeur d'eau sous pression et de récupérer l'hydrogène produit par la tranche de la cathode dans un environnement inerte à l'hydrogène. 25 Comparativement aux électrolyseurs selon l'état de l'art, ces possibilités d'alimentation en vapeur d'eau ou collecte de l'hydrogène par la tranche de la cathode selon l'invention permettent de s'affranchir d'une étanchéité délicate à réaliser sur 30 la céramique épaisse (cermet) et d'une réalisation intégrée à l'empilement de cellules soit d'une partie 17 d'alimentation en vapeur d'eau, soit d'une partie d'évacuation de l'hydrogène produit. Autrement dit, il est prévu selon un mode de réalisation avantageux : - une enveloppe étanche adaptée pour contenir de la vapeur d'eau sous pression, l'épaisseur en périphérie de la cathode étant en contact direct avec l'intérieur de l'enveloppe étanche, - une première connexion fluidique débouchant à l'intérieur de l'enveloppe étanche pour l'alimenter en vapeur d'eau sous pression, - une deuxième connexion fluidique, reliée à la chambre du premier interconnecteur et débouchant à l'extérieur de l'enveloppe étanche pour respectivement collecter et évacuer l'hydrogène produit à la cathode, - une troisième connexion fluidique, reliée à la chambre du deuxième interconnecteur et débouchant à l'extérieur de l'enveloppe étanche pour respectivement collecter et évacuer l'oxygène produit à l'anode. La deuxième connexion fluidique comprend avantageusement un canal de collecte et d'évacuation de l'hydrogène produit à la cathode d'une cellule réalisé dans la pièce métallique du premier interconnecteur en étant agencé à distance de ladite cellule. Autrement dit, on peut déporter la clarinette de récupération de l'hydrogène en dehors de l'empilement de cellules dans un environnement de vapeur d'eau non réactive par rapport à l'hydrogène collecté et en légère surpression. Comparativement à un empilement de cellules d'électrolyse selon l'état de l'art, il n'est 18 donc pas nécessaire de réaliser des découpes couteuses et délicates des cellules pour réaliser les clarinettes. Pour simplifier le montage, on prévoit avantageusement les deux canaux de collecte et d'évacuation de l'hydrogène produit à la cathode de deux cellules élémentaires adjacentes sont en regard l'un de l'autre. De préférence, on peut prévoir que les deux canaux sont séparés l'un de l'autre par une première entretoise percée, un deuxième joint en contact mécanique direct avec la première entretoise percée et avec le premier interconnecteur d'une des deux cellules élémentaires et un troisième joint en contact mécanique direct avec la première entretoise percée et avec le deuxième interconnecteur de l'autre des deux cellules élémentaires, la hauteur de la première entretoise percée et des deuxième et troisième joint à l'état comprimé étant sensiblement égale à l'épaisseur d'une cellule d'électrolyse. La troisième connexion fluidique comprend avantageusement un canal de collecte et d'évacuation de l'oxygène produit à l'anode d'une cellule réalisé dans la pièce métallique du deuxième interconnecteur en étant agencé à distance de ladite cellule. Autrement dit, on peut déporter la clarinette de récupération de l'oxygène en dehors de l'empilement de cellules dans un environnement de vapeur d'eau non réactive par rapport à l'oxygène collecté. Comparativement à un empilement de cellules d'électrolyse selon l'état de l'art, il n'est donc pas nécessaire de réaliser des découpes 19 couteuses et délicates des cellules pour réaliser les clarinettes. Pour simplifier également le montage, on peut prévoir que les deux canaux de collecte et d'évacuation d'oxygène produit à l'anode de deux cellules élémentaires adjacentes sont avantageusement en regard l'un de l'autre. De préférence, les deux canaux sont séparés l'un de l'autre par une deuxième entretoise percée, un quatrième joint en contact mécanique direct avec la deuxième entretoise percée et le premier interconnecteur d'une des deux cellules élémentaires et un cinquième joint en contact mécanique direct avec la deuxième entretoise percée et le deuxième interconnecteur, la hauteur de la deuxième entretoise percée et des quatrième et cinquième joint à l'état comprimé étant sensiblement égale à l'épaisseur d'une cellule d'électrolyse. De préférence, les premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième joints d'étanchéité sont métalliques. L'utilisation de joints métalliques permet de s'affranchir de l'ensemble des inconvénients du joint en verre pâteux utilisés dans des électrolyseurs selon l'état de l'art, principalement sa mauvaise tenue à la pression et son utilisation dans des positionnements gravitaires. L'architecture proposée peut être ainsi envisagée en structure horizontale, ce qui ne limite pas le nombre de cellules empilées. 20 L'effort mécanique exercé sur chaque cellule est alors le même et est indépendant du nombre de cellules constituant l'empilement. Alternativement, selon un autre mode de réalisation il peut être prévu : - une enveloppe étanche dont l'intérieur est en contact direct avec l'épaisseur en périphérie de la cathode, - une première connexion fluidique reliée à 10 la chambre du premier interconnecteur pour alimenter en vapeur d'eau sous pression la cathode, - une deuxième connexion fluidique, débouchant à l'intérieur de l'enveloppe étanche pour évacuer l'hydrogène produit à la cathode, - une troisième connexion fluidique, reliée à la chambre du deuxième interconnecteur et débouchant à l'extérieur de l'enveloppe étanche pour respectivement collecter et évacuer l'oxygène produit à l'anode. Un dispositif d'électrolyse selon l'invention particulièrement adapté est celui dans lequel la section de cellule d'électrolyse est circulaire. L'invention concerne également un ensemble 25 de production d'hydrogène comprenant une pluralité de dispositifs décrits précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description 15 20 21 détaillée faite ci-dessous en référence aux figures parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique de face d'une plaque interconnectrice d'un électrolyseur EHT selon l'état de l'art, - la figure 1A est une vue de détail en coupe d'une plaque interconnectrice selon la figure 1, - la figure 1B est une vue analogue à la figure 1A montrant les lignes de courant parcourant la plaque, - la figure 2 est une vue schématique de face d'une autre plaque interconnectrice d'un électrolyseur selon l'état de l'art, - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'électrolyse selon l'invention du côté de la cathode d'une cellule, - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'électrolyse selon l'invention du côté de l'anode d'une cellule, - la figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention comprenant un empilement de trois cellules d'électrolyse et deux plaques interconnectrices agencée chacune entre deux cellules d'électrolyse adjacentes, - la figure 6A est une vue en perspective éclatée du côté de la cathode d'un dispositif selon l'invention comprenant une cellule d'électrolyse et deux plaques interconnectrices de part et d'autre de la cellule, 22 - la figure 6B est une vue en perspective éclatée du même dispositif selon la figure 6A mais du côté anode, - la figure 7 est une vue en perspective interne en transparence d'une enveloppe étanche d'un dispositif d'électrolyse selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Les plaques interconnectrices 1, 1' d'électrolyseurs EHT selon l'état de l'art et représentées en figures 1, 1A, 1B et 2 ont été commentées en détail en préambule. Elles ne sont donc pas décrites ci-après. Les symboles et les flèches de parcours de vapeur d'eau, hydrogène et d'oxygène sont montrés dans l'ensemble des figures à des fins de clarté. L'électrolyse à haute température selon l'invention peut être réalisée à des températures d'au moins 450°C, typiquement comprises entre 700°C et 1000°C. Tel que représenté en figures 3 et 4, un dispositif d'électrolyse selon l'invention comprend une cellule d'électrolyse élémentaire formée d'une cathode 2, d'une anode 4, et d'un électrolyte 6 intercalé entre la cathode et l'anode. Selon l'invention, il est prévu un premier dispositif 8.0 formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique 80 délimitée par au moins un plan P1. La pièce métallique 80 comprend 30 intérieurement une chambre 801 et une pluralité de 25 23 trous 800 répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan P1 et débouchant à la fois sur ce dernier P1 et dans la chambre 801. Le plan P1 du premier interconnecteur est en contact mécanique avec le plan de la cathode 2. Tel que représenté en figure 3, on injecte directement la vapeur d'eau en vue de la réaction d'électrolyse directement sur toute la tranche de la cathode 2, c'est-à-dire sur l'épaisseur en périphérie de cathode. La vapeur d'eau injectée (trait continu sur la figure 3) est transformée en hydrogène avec l'amenée uniforme de courant électrique sur toute la surface de cellule, une partie d'hydrogène (trait pointillés sur la figure 3) est prélevée de manière uniforme par chacun des trous 800. Ainsi, avec un tel dispositif d'électrolyse selon l'invention, on obtient une densité de courant uniforme et un taux élevé et uniforme d'utilisation de la vapeur d'eau sur toute la surface de cathode. Par l'expression « taux d'utilisation de vapeur d'eau à la cathode », on comprend la proportion de vapeur d'eau à l'entrée de la cathode qui est transformée par électrolyse en hydrogène à la cathode. Avec un ratio entre surface de trous 800 et surface totale du plan P1 de l'ordre de 2 %, et une électrode de section circulaire fabriquée usuellement par sérigraphie d'environ 1 mm d'épaisseur pour un diamètre de l'ordre de 130 mm alimentées en vapeur d'eau par la tranche, on obtient une perte de charge maximale inférieure à 1 bar. On peut donc envisager grâce au dispositif d'électrolyse selon l'invention, 24 une production cible uniforme au minimum de 370 gh/m2 par cellule d'électrolyse avec une vapeur d'eau à 30 bar de pression et aux environs de 700°C. Tel que représenté en figure 4, il est prévu un deuxième dispositif 8.1 formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique 81 délimitée par au moins un plan P2, ladite pièce métallique comprenant intérieurement une chambre 811 et une pluralité de trous 810 répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan et débouchant à la fois sur ce dernier P2 et dans la chambre 811, le plan P2 du deuxième interconnecteur 8.1 étant en contact mécanique avec le plan de l'anode 4. Ici, le deuxième interconnecteur 8.1 ferme complètement la chambre de récupération de l'oxygène produit à l'anode 4. Il n'y a donc pas d'entrée avec un gaz drainant, ce qui évite par définition et comparativement à l'état de l'art, les fuites à cet endroit.

Tel que montré en figure 5, un électrolyseur EHT selon la présente invention reprenant les caractéristiques du dispositif d'électrolyse détaillé ci-dessus comporte une pluralité de cellules élémentaires Cl, C2, C3, ...Cn empilées, de section circulaire et dites à cathode support. La cellule Cl comporte une cathode 2.1 et une anode 4.1 entre lesquelles est disposé un électrolyte 6.1 d'épaisseur de quelques pm pour les cellules dites à cathode support. 25 La cellule C2 comporte une cathode 2.2 et une anode 4.2 entre lesquelles est disposé un électrolyte 6.2. Les cathodes 2.1, 2.2 et les anodes 4.1, 4.2 sont réalisées par sérigraphie en matériau poreux et ont une épaisseur supérieure à 500 pm, typiquement de l'ordre du mm et 40 pm respectivement. La cathode utilisée est de préférence une électrode poreuse composite réalisée par un cermet de nickel et de zircone yttriée. L'anode est de préférence une électrode poreuse composite en manganite de lanthane strontiée et en zircone yttriée. La cathode 2.2 de la cellule C2 est reliée électriquement à l'anode 4.1 de la cellule Cl par une plaque interconnectrice 8 agencée entre ces deux cellules élémentaires adjacentes Cl et C2. La plaque interconnectrice montrée comprend le premier 8.0 et deuxième 8.1 interconnecteur selon l'invention et décrits ci-dessus. Tel que représentée aux différentes figures 5 à 7, chaque plaque interconnectrice 8 est constituée de trois plaques métalliques 80, 81, 82 assemblées entre elles à leur périphérie typiquement par soudure ou brasage. La première 80 et deuxième 81 plaque comprennent chacune une pluralité de trous 800, 810 répartis sur leur surface, sensiblement perpendiculaires à leur épaisseur et débouchant sur ses deux faces planes. Les trous 800, 810 sont différents entre la première plaque 80 et la deuxième plaque 81. 26 Plus exactement, les trous 800 dans la première plaque 80, c'est-dire celle en contact avec une cathode 2.1, 2.2, 2.3 ont un nombre, une taille et une répartition optimisés pour la récupération de l'hydrogène de manière à limiter la perte de charge dans la traversée de la cathode poreuse. Ainsi, tels que montrés en figures 6A et 6B, les trous 800 sont alignés selon des diamètres régulièrement espacés angulairement : ainsi, chaque alignement de trous 800 est espacé d'un alignement de trous 800 adjacent d'un angle de 30°. Comme visible, le diamètre des trous est croissant de l'extérieur de la plaque vers son centre : ainsi les trous 8000 à proximité du centre de la plaque 80 ont un diamètre supérieur à celui des trous 8001 en périphérie. Typiquement, le diamètre des trous 8000 est de l'ordre de 1 mm tandis que celui des trous 8001 est de l'ordre de 1 mm. En quelque sorte, la distribution des trous 800 s'apparente à une distribution d'un pommeau de douche.

Les trous 810 de la deuxième plaque 81 sont quant à eux tous identiques entre eux et alignés selon des diamètres régulièrement espacés: ainsi, chaque alignement de trous 810 est espacé d'un alignement de trous 800 adjacent d'un angle de 30°.

Comme mieux visible sur les figures 6A et 6B, chacune des plaques 80, 81, 82 comprend à distance des cellules Cl, C2, C3, c'est-à-dire dans une zone déportée latéralement par rapport à la zone des cellules, deux oeillets 90, 100 ; 91, 101 ; 92, 102 respectivement qui sont diamétralement opposés l'un à l'autre. Comme expliqué par la suite, ces oeillets 90, 27 100 ; 91, 101 ; 92, 102 ont pour fonction d'évacuer l'hydrogène et l'oxygène produits et permettent d'éviter tout percement de cellule Cl, C2, Cn à ces fins.

Les trois oeillets 90, 91, 92 de plaques 80, 81, 82 sont en regard l'un de l'autre ou autrement dit à l'aplomb l'un de l'autre. Ces trois oeillets 90, 91, 92 constituent une partie d'un canal (ou clarinette) de collecte et d'évacuation de l'hydrogène produit par une cellule Cl, C2, C3. Plus exactement comme visible sur la figure 6B, la chambre 801 de collecte de l'hydrogène produit à la cathode 2 d'une cellule débouche par l'intermédiaire d'une gorge 8010 dans l'oeillet 92 par lequel l'hydrogène en communication fluidique avec les deux autres oeillets 90, 91 d'une même plaque connectrice 8. Comme visible également en figure 6B, les deux canaux de collecte et d'évacuation d'hydrogène produit à la cathode de deux cellules élémentaires adjacentes Cl, C2 sont en regard l'un de l'autre et à l'aplomb l'un de l'autre : autrement dit, chaque ensemble d'oeillet 90, 91, 92 en communication fluidique avec une chambre 801 de collecte d'hydrogène à une cellule élémentaire est également en communication hydraulique avec une chambre 801 de collecte d'hydrogène d'une cellule élémentaire adjacente. Pour assurer la continuité de communication fluidique tout en assurant l'étanchéité entre deux ensembles d'oeillet 90, 91, 92 adjacents, sont agencées une entretoise percée 20, un joint métallique 200 en contact mécanique direct avec l'entretoise percée 20 et avec la plaque 81 d'une des deux cellules élémentaires autour de son 28 oeillet 91 et un joint métallique 201 en contact mécanique direct avec l'entretoise percée 20 et avec la plaque 82 de l'autre des deux cellules élémentaires. Les trois oeillets 100, 101, 102 de plaques 80, 81, 82 sont également en regard l'un de l'autre ou autrement dit à l'aplomb l'un de l'autre. Ces trois oeillets 100, 101, 102 constituent une partie d'un canal (ou clarinette) de collecte et d'évacuation de l'oxygène produit par une cellule Cl, C2, C3. Plus exactement comme visible sur la figure 6A, la chambre 811 de collecte de l'oxygène produit à l'anode 2 d'une cellule débouche par l'intermédiaire d'une gorge 8110 dans l'oeillet 102 par lequel l'oxygène en communication fluidique avec les deux autres oeillets 100, 101 d'une même plaque connectrice 8. Comme visible également en figure 6A, les deux canaux de collecte et d'évacuation d'oxygène produit à la l'anode de deux cellules élémentaires adjacentes Cl, C2 sont en regard l'un de l'autre et à l'aplomb l'un de l'autre : autrement dit, chaque ensemble d'oeillet 100, 101, 102 en communication fluidique avec une chambre 811 de collecte d'oxygène à une cellule élémentaire est également en communication hydraulique avec une chambre 811 de collecte d'oxygène d'une cellule élémentaire adjacente. Pour assurer la continuité de communication fluidique tout en assurant l'étanchéité entre deux ensembles d'oeillet 100, 101, 102 adjacents, sont agencées une entretoise percée 21, un joint métallique 210 en contact mécanique direct avec l'entretoise percée 21 et avec la plaque 81 d'une des deux cellules élémentaires autour de son oeillet 101 et un joint métallique 211 en contact mécanique direct 29 avec l'entretoise percée 21 et avec la plaque 82 de l'autre des deux cellules élémentaires. En somme, la collecte et récupération de l'hydrogène et celle de l'oxygène sont assurées par des éléments identiques agencés de la même manière et de manière symétrique, le tout assurant une collecte et récupération de manière très compact. Un joint métallique 22 agencé à la périphérie de l'anode 4 d'une cellule est en contact mécanique direct avec l'électrolyte 6 de ladite cellule et la plaque 81 par laquelle l'oxygène produit est évacué. Ainsi, aucune entrée de fluide à l'anode n'est possible et l'étanchéité à l'anode est réalisée efficacement à l'aide d'un seul joint. Par contre, l'alimentation en vapeur d'eau est assurée par la tranche, c'est-à-dire l'épaisseur en périphérie de chaque cathode 2, 2.1, 2.2, leur porosité laissant passer ladite vapeur d'eau pour l'amener sur toute leur surface de manière homogène. Les trous 800 récupèrent de manière homogène l'hydrogène produit.

Aucune étanchéité autour de la cathode ne doit donc être réalisée. Comme représenté en figure 7, l'alimentation en vapeur d'eau se fait depuis l'environnement interne d'une enveloppe étanche 19 qui reçoit de la vapeur d'eau sous pression depuis l'extérieur par un tuyau 3. Le montage final tel que représenté en figures 5 et 7 est tel que la hauteur des entretoises percée 20, 21 et des joints 200, 201, 210, 211 à l'état comprimé est sensiblement égale à l'épaisseur d'une cellule d'électrolyse, à la compression du joint 22 près. En outre, un espace est dégagé entre la tranche 30

d'une cathode et l'ensemble constitué par les joints 20, 200, 201 et celui constitué par les joints 21, 210, 211 pour permettre l'alimentation de la vapeur d'eau dans cette zone.

On veille bien sûr à dimensionner la taille des oeillets et donc canaux de l'hydrogène et l'oxygène cellules dans un empilement. Comme visible en figures 5 et 7, l'évacuation de l'hydrogène produit depuis les canaux formés par les oeillets 90, 91, 92 et les entretoises percées 20 avec leurs joints d'étanchéité 200, 201 correspondants est assurée par un tuyau 5 vers l'extérieur de l'enveloppe étanche 19.

De même, comme visible en figures 5 et 7, l'évacuation de l'oxygène produit depuis les canaux formés par les oeillets 100, 101, 102 et les entretoises percées 21 avec leurs joints d'étanchéité 210, 211 correspondants est assurée par un tuyau 7 vers l'extérieur de l'enveloppe étanche 19. Même si non représentés, des moyens de serrage sont agencés en outre à l'intérieur de l'enveloppe étanche pour fournir un effort de contact déterminé entre deux plaques de part et d'autre de l'empilement de cellules. On obtient ainsi une pression de serrage uniforme sur toute la surface de chaque cellule. L'architecture représentée peut être utilisée avec un empilement de cellules à l'horizontal dont le nombre peut être très important. (clarinettes) d'évacuation en fonction du nombre de 31 Bien que non détaillé, il va de soi qu'une ou plusieurs couches de matériaux peuvent être déposées sur les interconnecteurs ou plaques interconnectrices. Bien que non détaillé, il va de soi qu'un mode de réalisation avec la vapeur d'eau alimentée par les chambres 801 et donc par un tuyau 5 et une récupération de l'hydrogène produit par la tranche des cathodes 2 et par le tuyau 3 dans un environnement inerte à l'hydrogène dans l'enveloppe étanche fonctionne. L'invention qui vient d'être décrite permet d'atteindre une production cible uniforme d'au moins 370gh/m2 à 1.3 Volt par cellule d'électrolyse tout en limitant le taux de dégradation de chaque cellule et ce grâce à une densité de courant uniforme sur toute la surface de cellule et un taux d'utilisation de la vapeur d'eau (taux de conversion en hydrogène) élevé et uniforme. En outre, l'architecture proposée selon 20 l'invention nécessite des joints tous métalliques dont la mise en oeuvre est simple. D'autres améliorations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

25 Par exemple, on peut envisager tous types de cathodes de porosité uniforme et qui conviennent dans le cadre de l'invention. Du fait d'un fonctionnement sous pression en vapeur d'eau, on peut envisager des cathodes à la 30 porosité moindre par rapport à celles utilisées 32 usuellement, ce qui peut permettre de diminuer leur fragilité. De même, pour diminuer la fragilité des cathodes poreuses uniformes selon l'invention, on peut également envisager d'augmenter leur épaisseur. Enfin, si les cathodes de porosité uniforme selon l'invention peuvent être réalisées par sérigraphie comme usuellement ou toute autre technique. Par ailleurs, si, dans le mode de réalisation illustré, l'angle formé entre les lignes de trous est de l'ordre de 30°, on peut tout aussi bien envisager d'autres angles. Références citées : [1] : L.G.J de Haart, « Stack degradation in dependance operation parameters ».8th European Solid Oxide Fuel Cell Forum // 30 June - 4 July 2008 // Lucerne; [2] : Xiango Li, International Journal of hydrogen Energy 30 (2005) 359-371.20

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température, comprenant : - au moins une cellule d'électrolyse élémentaire formée d'une cathode (2), d'une anode (4), et d'un électrolyte (6) intercalé entre la cathode et l'anode, - un premier dispositif (8.0) formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique (80) délimitée par au moins un plan P1, ladite pièce métallique comprenant intérieurement une chambre (801) et une pluralité de trous (800) répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan et débouchant à la fois sur ce dernier P1 et dans la chambre (801), le plan P1 du premier interconnecteur étant en contact mécanique avec le plan de la cathode (2).
2. 2. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 1, dans lequel le ratio entre la surface des trous (800) et la surface du plan P1 est inférieur à 50%.
3. 3. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 1, dans lequel le ratio entre la surface des trous (800) et la surface du plan P1 est au plus égale à 30%, de préférence inférieur à 10%. 25 30 34
4. 4. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le nombre et/ou la taille des trous et/ou leur répartition (8000, 8001) est déterminé de manière à limiter les pertes de charge de fluide circulant dans la cathode en contact avec le plan P1 du premier interconnecteur.
5. 5. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon l'une des revendications précédentes, comprenant un deuxième dispositif (8.1) formant un interconnecteur électrique et fluidique consistant en une pièce métallique (81) délimitée par au moins un plan P2, ladite pièce métallique comprenant intérieurement une chambre (811) et une pluralité de trous (810) répartis sur la surface, sensiblement perpendiculaires au plan et débouchant à la fois sur ce dernier P2 et dans la chambre (811), le plan P2 du deuxième interconnecteur (8.1) étant en contact mécanique avec le plan de l'anode (4).
6. 6. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 4, comprenant un empilement de cellules d'électrolyse élémentaires (Cl, C2, C3,...Cn) formées chacune d'une cathode (2.1, 2.2, 2.3, 2.n), d'une anode (4.1, 4.2, 4.3, 4.n) et d'un électrolyte (6.1, 6.2, 6.3 6.n) intercalé entre la cathode et l'anode, une plaque interconnectrice (8) comprenant un premier (8.0) et un deuxième (8.1) interconnecteur étant agencée entre deux cellules élémentaires adjacentes, tel que le plan P1 du premier 35 interconnecteur est en contact mécanique avec la cathode d'une des deux cellules élémentaires et le plan P2 du deuxième interconnecteur est en contact mécanique avec l'anode de l'autre des deux cellules élémentaires.
7. 7. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 6, dans lequel la plaque interconnectrice (8) est constituée de trois plaques métalliques (80, 81, 82) assemblées entre elles à leur périphérie, la première (80) et deuxième (81) plaques comprenant chacune une pluralité de trous (800 ; 810) répartis sur leur surface, sensiblement perpendiculaires à leur épaisseur et débouchant sur ses deux faces planes, la troisième plaque (82) comprenant au moins une rainure (801) débouchant sur l'une des faces de la première (80) plaque en regard de la pluralité de trous et au moins une rainure (811) débouchant sur l'une des faces de la deuxième (81), l'espace délimité entre chaque rainure (801 ; 811) et la première (80) et deuxième (81) plaque respectivement constituant une des deux chambres.
8. 8. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 6 ou 7, comprenant des moyens de serrage adaptés pour fournir un effort de contact déterminé entre deux plaques de part et d'autre de l'empilement de cellules.
9. 9. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon l'une des revendications 5 à 8, comprenant un premier joint (22) agencé à la périphérie de l'anode d'une cellule et en contact mécanique direct 36 avec l'électrolyte de ladite cellule et le deuxième interconnecteur.
10. 10. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon l'une des revendications 6 à 9, comprenant en outre : - une enveloppe étanche (19) adaptée pour contenir de la vapeur d'eau sous pression, l'épaisseur en périphérie de la cathode étant en contact direct avec l'intérieur de l'enveloppe étanche, - une première connexion fluidique (3) débouchant à l'intérieur de l'enveloppe étanche pour l'alimenter en vapeur d'eau sous pression, - une deuxième connexion fluidique (5, 90, 91, 92, 20, 200, 201), reliée à la chambre (801, 8010) du premier interconnecteur et débouchant à l'extérieur de l'enveloppe étanche pour respectivement collecter et évacuer l'hydrogène produit à la cathode, - une troisième connexion fluidique (7, 100, 101, 102, 21, 210, 211), reliée à la chambre du deuxième interconnecteur et débouchant à l'extérieur de l'enveloppe étanche pour respectivement collecter et évacuer l'oxygène produit à l'anode.
11. 11. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 10, dans lequel la deuxième connexion fluidique comprend un canal (90, 91, 92) de collecte et d'évacuation de l'hydrogène produit à la cathode d'une cellule réalisé dans la pièce métallique du premier interconnecteur en étant agencé à distance de ladite cellule. 37
12. 12. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 11 en combinaison avec la revendication 6, dans lequel les deux canaux (90, 91, 92) de collecte et d'évacuation de l'hydrogène produit à la cathode de deux cellules élémentaires adjacentes sont en regard l'un de l'autre.
13. 13. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 12, dans lequel les deux canaux sont séparés l'un de l'autre par une première entretoise percée (20), un deuxième joint (200) en contact mécanique direct avec la première entretoise percée et avec le premier interconnecteur d'une des deux cellules élémentaires et un troisième joint (201) en contact mécanique direct avec la première entretoise percée et avec le deuxième interconnecteur de l'autre des deux cellules élémentaires, la hauteur de la première entretoise percée et des deuxième et troisième joint à l'état comprimé étant sensiblement égale à l'épaisseur d'une cellule d'électrolyse.
14. 14. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel la troisième connexion fluidique comprend un canal (100, 101, 102) de collecte et d'évacuation de l'oxygène produit à l'anode d'une cellule réalisé dans la pièce métallique du deuxième interconnecteur en étant agencé à distance de ladite cellule. 38
15. 15. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 14 en combinaison avec la revendication 6, dans lequel les deux canaux de collecte et d'évacuation d'oxygène produit à l'anode de deux cellules élémentaires adjacentes sont en regard l'un de l'autre.
16. 16. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 15, dans lequel les deux canaux (100, 101, 102) sont séparés l'un de l'autre par une deuxième entretoise percée (21), un quatrième joint (210) en contact mécanique direct avec la deuxième entretoise percée et le premier interconnecteur d'une des deux cellules élémentaires et un cinquième joint (211) en contact mécanique direct avec la deuxième entretoise percée et le deuxième interconnecteur, la hauteur de la deuxième entretoise percée et des quatrième et cinquième joint à l'état comprimé étant sensiblement égale à l'épaisseur d'une cellule d'électrolyse.
17. 17. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon les revendications 9, 13 et 16, dans lequel les premier (22), deuxième (200), troisième (201), quatrième (210) et cinquième (211) joints d'étanchéité sont métalliques.
18. 18. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon la revendication 6 à 9, 30 comprenant en outre :- une enveloppe étanche dont l'intérieur est en contact direct avec l'épaisseur en périphérie de la cathode, - une première connexion fluidique reliée à 5 la chambre du premier interconnecteur pour alimenter en vapeur d'eau sous pression la cathode, - une deuxième connexion fluidique, débouchant à l'intérieur de l'enveloppe étanche pour évacuer l'hydrogène produit à la cathode, - une troisième connexion fluidique, reliée à la chambre du deuxième interconnecteur et débouchant à l'extérieur de l'enveloppe étanche pour respectivement collecter et évacuer l'oxygène produit à l'anode.
19. 19. Dispositif d'électrolyse de l'eau à haute température selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la section de cellule d'électrolyse est circulaire. 20
20. 20. Ensemble de production d'hydrogène comprenant une pluralité de dispositifs selon l'une des revendications précédentes. 10 15 25