FR2980644A1 - Pile a combustible a haute densite d'assemblages membrane electrodes partageant une cavite fluidique commune - Google Patents

Abstract

La pile à combustible comprend un premier élément (3) incorporant au moins deux assemblages membrane-électrodes (1a, 1b) dont des électrodes d'un même type (4a, 4b) sont disposées au niveau d'une même face dudit premier élément (3), et une cavité fluidique (C) pour fournir les électrodes du même type (4a, 4b) du premier élément (3) en fluide. Elle comporte un second élément (5) incorporant au moins deux assemblages membrane-électrodes (1c, 1d) dont des électrodes d'un même type (4c, 4d) sont disposées au niveau d'une même face dudit second élément (5), et en ce qu'elle comporte une plaque de distribution (2) d'un fluide interposée entre le premier élément (3) et le second élément (5), ladite plaque de distribution (2) délimitant avec le premier élément (3) et le second élément (5) la cavité fluidique (C) commune aux électrodes du même type (4a, 4b, 4c, 4d) desdits premier et second éléments (3, 5).

Description

Pile à combustible à haute densité d'assemblages membrane-électrodes partageant une cavité fluidique commune Domaine technique de l'invention L'invention est relative à une pile à combustible comprenant : - un premier élément incorporant au moins deux assemblages membrane- électrodes dont des électrodes d'un même type sont disposées au niveau d'une même face dudit premier élément, une cavité fluidique pour fournir les électrodes du même type du premier élément en fluide, État de la technique Dans le domaine des piles à combustible, il est courant de trouver, comme illustré à la figure 1, un élément comprenant un ou plusieurs assemblages membrane-électrodes 1 a, 1 b, et associé par technologie planaire à une plaque de distribution 2 de l'hydrogène munie d'une cavité C commune aux anodes de l'élément susmentionné. Des piles élémentaires distinctes peuvent être connectées électriquement entre elles, par exemple pour augmenter la capacité d'une pile principale. Dès lors, pour obtenir de bons rendements, il est nécessaire de contrôler et ajuster la pression de l'hydrogène dans les piles élémentaires de sorte à en harmoniser la pression. Ceci implique la mise en oeuvre de systèmes de mesure et de valves coûteux et encombrants.30 Le document W02009/053398 divulgue l'utilisation de plusieurs assemblages membrane-électrodes de grande surface empilés les uns sur les autres. Deux assemblages adjacents partagent une même cavité de distribution d'un fluide associé (combustible ou comburant). Ainsi, on retrouve alternativement entre deux assemblages une cavité destinée au combustible et une cavité destinée au comburant. Une pile à combustible obtenue selon ce document présente une rigidité induite de son épaisseur qui ne la rend pas facilement intégrable. De plus, une telle pile à combustible a nécessairement un système de circulation des fluides complexe pour alimenter convenablement les différentes cavités. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser une pile à combustible évitant les inconvénients visés dans l'art antérieur. On tend vers cet objet en ce que la pile comporte un second élément incorporant au moins deux assemblages membrane-électrodes dont des électrodes d'un même type sont disposées au niveau d'une même face dudit second élément, et en ce qu'elle comporte une plaque de distribution de fluide interposée entre le premier élément et le second élément, ladite plaque de distribution délimitant avec le premier élément et le second élément la cavité fluidique commune aux électrodes du même type desdits premier et second éléments. Selon un mode de réalisation, les électrodes du même type des premier et second éléments sont des anodes, la cavité fluidique étant une cavité anodique apte à recevoir un fluide combustible.30 Selon un autre mode de réalisation, les électrodes du même type des premier et second éléments sont des cathodes, la cavité fluidique étant une cavité cathodique apte à recevoir un fluide comburant.

Selon une mise en oeuvre particulière, les premier et second éléments comportent chacun un empilement successif : - d'une première plaque de délimitation des assemblages membrane-électrodes munie d'une ouverture au niveau de chaque assemblage membrane-électrodes, - d'assemblages membrane-électrodes associés comprenant une membrane commune, - d'une seconde plaque de délimitation des assemblages membrane-électrodes munie d'une ouverture au niveau de chaque assemblage membrane-électrodes, et les premières plaques de délimitation des premier et second éléments sont montées de part et d'autre de la plaque de distribution de sorte à la prendre en sandwich. Avantageusement, les premières et secondes plaques de délimitation des premier et second éléments comportent sur leurs faces orientées vers la membrane commune des collecteurs de courant formés sur tout ou partie du pourtour des ouvertures, chaque collecteur de courant étant en contact électrique avec une anode ou une cathode associée d'un assemblage membrane-électrodes.

Selon une variante, les collecteurs de courant sont reliés à des zones de reprise de contact distinctes par des pistes électriquement conductrices isolées électriquement les unes des autres, ces zones de reprise de contact étant connectées électriquement à un bandeau de gestion apte à connecter les assemblages membrane-électrodes selon différents schémas électriques.

Avantageusement, les différentes plaques constituant la pile et les assemblages membrane-électrodes sont souples de sorte à permettre de courber la pile à combustible pour l'adapter aux lignes d'un support non-plat.

Selon un mode de réalisation, la pile comporte une arrivée de fluide dans la cavité fluidique, et avantageusement une sortie de purge de la cavité fluidique. L'arrivée de fluide et/ou la sortie de purge peuvent être des trous agencés dans l'une des plaques de délimitation.

Selon une variante, la pile comporte au moins un capteur de température et/ou un capteur d'humidité connecté(s) électriquement à l'une des plaques de délimitation.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une pile à combustible selon l'art antérieur, - la figure 2 illustre une pile à combustible selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 illustre une plaque de distribution d'un fluide, - la figure 4 illustre une première plaque de délimitation pouvant être utilisée dans le premier élément et dans le second élément, - la figure 5 illustre une membrane définissant les assemblages membrane-électrodes, - la figure 6 illustre une seconde plaque de délimitation utilisée dans les premier et second éléments, - la figure 7 illustre une pile à combustible complète selon un mode de réalisation, - la figure 8 illustre une variante de réalisation d'un collecteur de courant applicable aux figures 4 et 6.

Description de modes préférentiels de réalisation La présente pile à combustible diffère de l'art antérieur notamment en ce qu'elle permet de doubler le nombre d'assemblage membrane-électrodes pour une même plaque de distribution d'un fluide (typiquement l'hydrogène) en utilisant une cavité fluidique commune à deux éléments. Le terme « assemblage membrane-électrodes » sera désigné par la suite par l'acronyme AME. Classiquement, chaque AME comporte une membrane associée à une première électrode et à une seconde électrode. La membrane d'un AME peut être essentiellement constituée d'un matériau de type perfluoropolymère ou polyimide ou polyéther, tel que le matériau commercialisé par la société DuPont sous la marque Nafion®. Les première et seconde électrodes sont destinées à former la cathode et l'anode de l'AME. Dans l'exemple particulier décrit ci-après, la cavité fluidique est en fait une cavité anodique et cette cavité permet de fournir en hydrogène des anodes.

Sur la figure 2, la pile à combustible comprend un premier élément 3 incorporant au moins deux AME I a, 1 b dont les anodes 4a, 4b sont disposées au niveau d'une même face dudit premier élément 3. Elle comporte en outre un second élément 5 incorporant au moins deux AME lc, ld dont les anodes 4c, 4d sont disposées au niveau d'une même face dudit second élément 5. Une plaque de distribution d'hydrogène 2 est interposée entre le premier élément 3 et le second élément 5, ladite plaque de distribution 2 délimitant avec le premier élément 3 et le second élément 5 une cavité anodique C commune aux anodes 4a, 4b, 4c, 4d desdits premier et second éléments 3 et 5, la cavité anodique C servant à alimenter les anodes des premier et second éléments 3, 5 en hydrogène. Autrement dit, les anodes des premier et second éléments 3, 5 se font face. En fait, ceci permet de doubler le nombre d'AME au sein d'une même pile à combustible unitaire tout en conservant sa finesse. La finesse d'une pile à combustible peut être un point important en fonction des applications. En effet, si une pile à combustible est destinée à être embarquée dans un dispositif portatif, du type ordinateur portable, cette dernière devra être la plus fine possible sans que cela génère une perte de capacité de la pile à combustible.

La plaque de distribution 2 d'hydrogène permet en fait d'apporter l'hydrogène aux anodes des différents AME afin de réaliser la réaction permettant aux assemblages de générer du courant en présence concomitante d'oxygène au niveau des cathodes 6a, 6b, 6c, 6d des différents AME.

Sur la figure 3, la plaque de distribution 2 comporte avantageusement une ouverture débouchante 7 reliant deux faces opposées de ladite plaque de distribution 2. Ces faces opposées sont sensiblement parallèles au plan de la plaque de distribution 2. Sur l'exemple non limitatif de la figure 3, l'ouverture 7 comporte plusieurs tronçons débouchant et traversant le plan de la plaque. Le premier tronçon T1 a la forme générale d'un trou circulaire relié par un segment à un second tronçon T2 de plus grande importance agencé de sorte à ce que l'hydrogène, injecté par le trou du premier tronçon T1, parcoure le second tronçon T2 de sorte à venir « lécher » les anodes des AME des premier et second éléments. Ainsi, le second tronçon T2 est destiné à former, avec les premier et second éléments 3, 5 de la figure 2, la cavité anodique C de la pile à combustible. L'ouverture 7 de la plaque de distribution 2 peut, de manière non obligatoire, comporter un troisième tronçon T3 comprenant un segment reliant le second tronçon T2 à un trou circulaire destiné à la purge de la cavité anodique. La purge de la cavité anodique peut être intéressante pour adapter la pression de l'hydrogène dans la cavité ou encore évacuer de l'eau, qui pourrait se trouver dans la cavité anodique suite à une rétrodiffusion de l'eau formée par la réaction au niveau de la cathode des AME. lo Sur la figure 3, le second tronçon T2 a une forme préférentielle de serpentin comprenant des premiers segments 8 parallèles et disposés à espaces réguliers échelonnés perpendiculairement à un axe A1. Ces premiers segments 8 sont reliés en série par des seconds segments 9 alternativement de part et d'autre de l'axe A1. Les seconds segments 9 sont respectivement 15 formés le long d'axes A2 et A3 disposés de part et d'autre de l'axe A1. Ces seconds segments 9 sont sur la figure 3 perpendiculaires aux premiers segments 8. Dans cet exemple particulier, la plaque de distribution 2 comporte 6 premiers segments 8, chaque premier segment sera associé à deux AME disposés de part et d'autre de la plaque de distribution 2. Cette 20 forme particulière donne une meilleure tenue mécanique lors de l'assemblage. Cependant toute autre forme peut aussi convenir. Il est par exemple possible d'avoir une cavité rectangulaire. Pour faciliter la purge de la cavité anodique C, le serpentin a deux extrémités 25 distales l'une de l'autre selon sa longueur. Une première extrémité est reliée au premier tronçon Tl et une deuxième extrémité est reliée au second tronçon T2. Selon une mise en oeuvre particulière, les premier et second éléments 3, 5 30 comportent chacun un empilement successif d'une première plaque de délimitation des AME munie d'une ouverture au niveau de chaque AME, d'AME associés comprenant une membrane préférentiellement commune, et d'une seconde plaque de délimitation des AME munie d'une ouverture au niveau de chaque AME. Les premières plaques de délimitation des premier et second éléments 3, 5 sont montées de part et d'autre de la plaque de distribution 2 de sorte à la prendre en sandwich. Bien entendu, les anodes de chaque AME ont au moins une portion dans la cavité qui pourra être atteinte par l'hydrogène. La figure 4 illustre une première plaque de délimitation 20 des AME qui peut être utilisée dans les premier et second éléments 3, 5. La première plaque de délimitation 20 comporte autant d'ouvertures traversantes 10 que d'AME que l'on souhaite réaliser. Ces ouvertures traversantes 10 rejoignent des première 11 et seconde 12 faces de ladite plaque de délimitation 20. Ces première et secondes faces 11, 12 sont préférentiellement parallèles au plan de la première plaque de délimitation 20. Sur la figure 4, la première face 11 est cachée. Les premières faces 11 des deux premières plaques de limitation 20 des premier et second élément 3, 5 sont respectivement destinées à être reportées sur les deux faces opposées de la plaque de distribution 2 reliées par l'ouverture 7 (figure 3) pour y être montées. Les ouvertures traversantes 10 des premières plaques de délimitation 12 débouchent alors chacune dans l'ouverture 7 de la plaque de distribution 2, préférentiellement au niveau d'un segment 8 associé de son second tronçon T2 (Figure 3). Les secondes faces 12 des plaques de délimitation 20 des premier et second éléments 3, 5 comportent chacune des collecteurs de courant 13. La seconde face 12 est la face destinée à être orientée vers la membrane commune associée. Ces collecteurs de courant 13 sont, de préférence, distincts les uns des autres et entourent chacun au moins partiellement le pourtour d'une ouverture associée sur la seconde face 12 de sorte à être placé en contact électrique avec une anode d'un AME correspondant. Autrement dit, la face d'une première plaque orientée vers la membrane commune associée comporte des collecteurs de courant 13 formés sur le pourtour des ouvertures 10, chaque collecteur de courant étant en contact électrique avec une anode associée d'un AME. Pour chaque collecteur de courant 13, une piste de connexion 13a (électriquement conductrice) peut être formée, par exemple sur la première plaque de délimitation 20 associée, de sorte à déporter des zones de reprise distinctes de contact des collecteurs de courant 13 sur un bord de la première plaque de délimitation. Ces pistes 13a relient donc chacune un collecteur de courant 13 à une zone de reprise de contact et peuvent être isolées électriquement les unes des autres. Les collecteurs de courant 13 peuvent aussi être interconnectés par les pistes 13a de sorte à former un circuit électrique souhaité par l'homme du métier. Les collecteurs de courant 13 peuvent être formés sur tout le pourtour des ouvertures 10 associées comme à la figure 4, ou sur une partie du pourtour des ouvertures 10 comme sur la figure 8. Sur la figure 8, une patte 13b peut avantageusement être déportée sur le centre géométrique de l'ouverture 10 pour optimiser la collecte des charges en diminuant leur parcours jusqu'au contact formé par l'extrémité libre de la patte 13b Chaque seconde face 12 des premières plaques de délimitation 20 est en contact avec les AME formés au niveau de chaque ouverture 10. De préférence les AME partagent une membrane commune. Cette unique membrane comportent localement des anodes et des cathodes destinées à former les AME. La figure 5 illustre une membrane 14. Sur la face visible de la membrane 14, on distingue six rectangles. Ces rectangles sont en fait les anodes 4 des différents AME. Sur la face de la membrane 14 qui est opposée à la face visible portant les anodes 4 sont disposées des cathodes. Il faut donc imaginer la présence de six cathodes disposées sur ladite face cachée de manière symétrique par rapport au plan défini par la membrane 14. Ceci permet de réaliser six AME. Les premier et second éléments peuvent donc comporter chacun une membrane du type de la figure 5. Comme indiqué précédemment, cette membrane peut être de type Nafion®. Par ailleurs, la membrane est préférentiellement solide. Les anodes 4 et les cathodes (non visibles) de la figure 5 peuvent être réalisées sur la membrane 14, quant elle est solide, par dépôt ou impression. Par exemple chaque électrode (anode et/ou cathode) peut comporter une couche catalytique pour favoriser la réaction chimique de la pile à combustible et une couche métallique. Les couches catalytiques et métalliques seront poreuses pour laisser passer respectivement l'hydrogène (à l'anode) et l'oxygène (à la cathode). Typiquement la couche métallique peut être de l'or en épaisseur 0,5 pm. La couche catalytique peut être du carbone-platine d'épaisseur 10 pm. Lors du report des membranes communes sur les premières plaques de délimitation 20 associées de chaque élément 3, 5, chaque membrane pourra être collée à la première plaque de délimitation 20 qui lui est associée. Pour assurer le contact entre les anodes et leurs collecteurs de courant 13 associés, de la colle électriquement conductrice sera disposée sur les collecteurs de courant 13 avant collage. Ceci implique que les dimensions des rectangles formant les anodes sont supérieures aux dimensions des ouvertures 10 de la première plaque de délimitation associée. De plus, pour améliorer le maintien mécanique, un bandeau de colle non conductrice électriquement sera disposé sur chaque première plaque de délimitation de sorte à coopérer avec toute la bordure de la face de la membrane 14 associée comportant les anodes. Ce bandeau permettra entre autre d'assurer l'étanchéité de l'assemblage. La figure 6 illustre une seconde plaque de délimitation 15 qui sera utilisée dans chacun des éléments 3 et 5. Cette seconde plaque de délimitation 15 est sensiblement similaire à la première plaque de délimitation de la figure 4. Elle comporte donc des ouvertures 16 reliant une première face 17 à une seconde face 18. Les première et seconde faces 17, 18 sont sensiblement parallèles au plan de la seconde plaque de délimitation 15. Sur la figure 6, la seconde face 18 est cachée.

Les premières faces 17 des secondes plaques de délimitation 15 des premier et second éléments 3, 5 comportent chacune des collecteurs de courant 19. Pour chaque seconde plaque de délimitation 15, ces collecteurs de courant 19 sont distincts les uns des autres et entourent chacun au moins partiellement le pourtour d'une ouverture 16 de la seconde plaque de délimitation associée sur la première face 17 de sorte à être placés en contact électrique avec une cathode d'un AME associé lors de l'assemblage de l'élément 3, 5 concerné. Autrement dit, chaque seconde plaque de délimitation comporte sur sa face orientée vers la membrane commune 14 associée des collecteurs de courant 19 formés sur le pourtour des ouvertures 16, chaque collecteur de courant 19 étant en contact électrique avec une cathode associée d'un AME. Pour chaque collecteur de courant 19, une piste de connexion 19a (électriquement conductrice) peut être formée sur la seconde plaque de délimitation associée de sorte à déporter des zones de reprise distinctes de contact des collecteurs de courant 19 sur un bord de la seconde plaque de délimitation 15. Ces pistes 19a relient donc chacune un collecteur de courant 19 à une zone de reprise de contact, et peuvent être isolées électriquement les unes des autres. Les collecteurs de courant 19 peuvent aussi être interconnectés par les pistes de sorte à former un schéma électrique souhaité par l'homme du métier. Les collecteurs de courant 19 peuvent être formés sur tout le pourtour des ouvertures 16 associées comme à la figure 6 ou sur une partie du pourtour des ouvertures 16 par analogie de la figure 8 associée aux collecteurs de courant 13. La patte 13b de la figure 8 peut aussi s'appliquer au niveau du collecteur de courant 19.30 Lors du report des secondes plaques de délimitation 15 sur les membranes communes 14, chaque membrane 14 pourra être collée à la seconde plaque de délimitation 15 qui lui est associée. Pour assurer le contact entre les cathodes et leurs collecteurs de courant 19 associés, de la colle électriquement conductrice sera disposée sur les collecteurs de courant 19 avant collage. Ceci implique que les dimensions des rectangles formant les cathodes sont supérieures aux dimensions des ouvertures 16 de la plaque de délimitation 15 associée. De plus, pour améliorer le maintien mécanique et l'étanchéité aux gaz, un bandeau de colle non conductrice électriquement sera disposé de sorte à coller toute la bordure de la face de la membrane commune 14 comportant les cathodes à la seconde plaque de délimitation 15 associée. La figure 7 illustre la pile à combustible une fois assemblée. On retrouve donc successivement en partant du bas vers le haut la seconde plaque de délimitation 15a du second élément 5, la membrane commune 14a du second élément 5 équipée de ses électrodes, la première plaque de délimitation 20a du second élément 5, la plaque de distribution 2, la première plaque de délimitation 20b du premier élément 3, la membrane commune 14b du premier élément 3 équipée de ses électrodes, et enfin la seconde plaque de délimitation 15b du premier élément 3. Comme évoqué précédemment, avantageusement, les plaques formant les éléments prenant en sandwich les assemblages membranes électrodes permettent de réaliser des pistes électriquement conductrices pour chaque collecteurs de courant des assemblages et de déporter des zones de reprise de contact de ces pistes sur un même bord de la pile à combustible. Ainsi, les collecteurs de courant 13, 19 peuvent être reliés à des zones de reprise de contact distinctes par des pistes électriquement conductrices isolées électriquement les unes des autres. Ces zones de reprise de contact peuvent alors être connectées électriquement à un bandeau de gestion 21 apte à connecter les AME selon différents schémas électriques. Typiquement le bandeau de gestion 21 peut connecter toutes les zones de reprise de contact et les interconnecter à souhait par exemple grâce à des interrupteurs formés dans le bandeau. Ces interrupteurs, ou tout autre élément d'interconnexion pouvant être mis en oeuvre par l'homme du métier, pourront être commandés par un système de gestion destiné à gérer les différents schémas électriques en fonction des besoins. Ainsi, la pile à combustible pourra, le cas échéant, adapter son fonctionnement en terme d'ampérage, de tension ou autre paramètre souhaité. Les AME pourront être reliés en série et/ou en parallèle.

En outre la pile à combustible peut intégrer des capteurs de température et/ou d'humidité qui pourront préférentiellement être utilisés par le système de gestion pour adapter la pile à combustible à son environnement de fonctionnement.

Avantageusement, le système de gestion du bandeau pourra réaliser des tests électriques des AME, par exemple en mesurant un courant ou une tension dans les AME. Dans ce cas si, un ou plusieurs des AME présente une différence de tension ou de courant importante par rapport aux autres (par exemple de l'ordre de 20%), l'AME sera considéré comme défectueux.

Le système de gestion pourra supprimer l'AME défectueux pour éviter que son mauvais fonctionnement ne dégrade tout le circuit. Sur la figure 7, le bandeau 21 intègre en outre à ses deux extrémités des valves 22a, 22b respectivement d'injection d'hydrogène dans la cavité anodique et de purge de la cavité anodique (comme indiqué précédemment, la valve de purge n'est pas nécessaire). Autrement dit, la pile à combustible comporte une arrivée d'hydrogène dans la cavité anodique C et une sortie de purge de la cavité anodique C. Ces valves 22a, 22b sont préférentiellement respectivement montées au niveau de trous 23a, 23b formés dans une seule des premières plaques de délimitation (voir figure 4), l'autre première plaque n'étant pas trouée pour des raisons d'étanchéité. Ces trous communiquent avec la cavité anodique, préférentiellement au niveau des trous des premier et second tronçons de la plaque de distribution définis précédemment. Sur la figure 7, le bandeau 21 est monté directement sur les premières plaques de distribution des premier et second éléments, pour cela, les secondes plaques de délimitation ont une dimension transversale selon l'axe A4 inférieure à la dimension transversale des premières plaques de distribution. La dimension longitudinale selon A5 des premières et secondes plaques de délimitation est sensiblement identique. Lorsque les valves sont en position fermée l'assemblage des premières plaques de délimitation des deux ensembles 3, 5, de la plaque de distribution 2 et des membranes communes est telle que la cavité anodique est étanche. Cette étanchéité permet d'assurer le maintien de la pression de l'hydrogène dans la cavité anodique. L'étanchéité peut être réalisée grâce à une colle utilisée pour fixer deux organes adjacents de la pile à combustible. Par organe, on entend que les secondes plaques de délimitation sont collées à la membrane communes au niveau du pourtour de la membrane, que les premières plaques de délimitation sont collées sur le pourtour des membranes communes associées et sur la plaque de distribution.

Avantageusement, les différentes plaques (de distribution/premières et secondes plaques) constituant la pile à combustible et les assemblages membrane-électrodes sont souples de sorte à permettre de courber la pile à combustible pour l'adapter aux lignes d'un support non plat. Typiquement, hors du bandeau, une pile à combustible telle qu'illustrée à la figure 2 ou 7 aura une épaisseur inférieure à 5mm et avantageusement comprise entre 100 jim et 2,5mm.

La pile à combustible décrite ci-dessus permet de répartir de manière homogène l'hydrogène au niveau de tous les AME la constituant. L'utilisation des deux côtés de la plaque de distribution permet d'augmenter la densité d'AME au sein d'une même pile à combustible élémentaire. Les premier et second éléments possèdent préférentiellement le même nombre d'AME.

Les différentes plaques visées ci-dessus pourront être réalisées dans un substrat plastique de type epoxy, FR4 ou Kapton®. Ces plastiques permettent de donner auxdites plaques une certaine flexibilité lorsque l'épaisseur ne dépasse pas les 100 pm.

Comme indiqué ci-dessus, l'exemple particulier illustré en détail est à base de cavité anodique et d'utilisation d'hydrogène. L'homme du métier sera à même de modifier l'invention décrite. Ainsi, de manière générale la cavité anodique peut être remplacée par une cavité cathodique. Autrement dit, la pile à combustible comprend un premier élément 3 incorporant au moins deux AME 1 a, lb dont des électrodes d'un même type 4a, 4b sont disposées au niveau d'une même face dudit premier élément 3 ; une cavité fluidique C pour fournir les électrodes du même type 4a, 4b du premier élément 3 en fluide ; un second élément 5 incorporant au moins deux AME 1 c, 1d dont des électrodes d'un même type 4c, 4d sont disposées au niveau d'une même face dudit second élément 5 ; et une plaque de distribution 2 de fluide interposée entre le premier élément 3 et le second élément 5, ladite plaque de distribution 2 délimitant avec le premier élément 3 et le second élément 5 la cavité fluidique C commune aux électrodes du même type 4a, 4b, 4c, 4d desdits premier et second éléments 3, 5. Bien entendu, toutes les électrodes associées à la cavité commune sont d'un même type (anode ou cathode).

Lorsque la cavité est de type anodique, les électrodes du même type sont des anodes et le fluide est un combustible. Le combustible peut être choisi parmi l'hydrogène, le méthanol, le glucose, le butane, etc. Un tel combustible peut être injecté dans la cavité anodique. D'autres combustibles utilisés dans les piles à combustible peuvent aussi être utilisés par l'homme du métier. Dans cet exemple, les cathodes de la pile peuvent être en contact avec de l'air qui forme alors le combustible. La pile peut alors baigner dans l'air. Lorsque la cavité est de type cathodique, les électrodes du même type sont des cathodes et le fluide est un comburant, en général de l'air, pouvant être injecté dans la cavité cathodique. Dans cet exemple, la pile peut être enfermée de sorte que les anodes soient en contact avec le combustible, par exemple la pile peut baigner dans du glucose.

Tous les exemples décrits ci-avant peuvent être modifiés en fonction de la position des anodes ou des cathodes des AME vis-à-vis de la cavité fluidique. De manière génréale, la pile peut comporter une arrivée de fluide dans la cavité fluidique C, et avantageusement une sortie de purge de la cavité fluidique C. Selon une mise en oeuvre, l'arrivée de fluide et/ou la sortie de purge sont des trous agencés dans l'une des plaques de délimitation 15, 20.

Comme indiqué précédemment, la pile pourra comporter au moins un capteur de température et/ou un capteur d'humidité connecté(s) électriquement à l'une des plaques de délimitation 15, 20.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Pile à combustible comprenant : - un premier élément (3) incorporant au moins deux assemblages membrane-électrodes (1a, 1 b) dont des électrodes d'un même type (4a, 4b) sont disposées au niveau d'une même face dudit premier élément (3), - une cavité fluidique (C) pour fournir les électrodes du même type (4a, 4b) du premier élément (3) en fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte un second élément (5) incorporant au moins deux assemblages membrane-électrodes (1c, 1d) dont des électrodes d'un même type (4c, 4d) sont disposées au niveau d'une même face dudit second élément (5), et en ce qu'elle comporte une plaque de distribution (2) de fluide interposée entre le premier élément (3) et le second élément (5), ladite plaque de distribution (2) délimitant avec le premier élément (3) et le second élément (5) la cavité fluidique (C) commune aux électrodes du même type (4a, 4b, 4c, 4d) desdits premier et second éléments (3, 5).
2. 2. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les électrodes du même type des premier et second éléments sont des anodes, la cavité fluidique étant une cavité anodique apte à recevoir un fluide combustible.
3. 3. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les électrodes du même type des premier et second éléments sont des cathodes, la cavité fluidique étant une cavité cathodique apte à recevoir un fluide comburant.
4. 4. Pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les premier et second éléments (3,
5. 5) comportent chacun un empilement successif : - d'une première plaque de délimitation (20) des assemblages membrane- électrodes munie d'une ouverture (10) au niveau de chaque assemblage membrane-électrodes, - d'assemblages membrane-électrodes associés comprenant une membrane commune, - d'une seconde plaque de délimitation (15) des assemblages membrane- électrodes munie d'une ouverture (16) au niveau de chaque assemblage membrane-électrodes, et en ce que les premières plaques de délimitation (20) des premier et second éléments (3, 5) sont montées de part et d'autre de la plaque de distribution (2) de sorte à la prendre en sandwich. 5. Pile à combustible selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premières et secondes plaques de délimitation (20, 15) des premier et second éléments (3, 5) comportent sur leurs faces orientées vers la membrane commune (14) des collecteurs de courant (13, 19) formés sur tout ou partie du pourtour des ouvertures (10, 16), chaque collecteur de courant (13, 19) étant en contact électrique avec une anode ou une cathode associée d'un assemblage membrane-électrodes.
6. 6. Pile à combustible selon la revendication 5, caractérisée en ce que les collecteurs de courant (13, 19) sont reliés à des zones de reprise de contact distinctes par des pistes électriquement conductrices isolées électriquement les unes des autres, ces zones de reprise de contact étant connectées électriquement à un bandeau de gestion (21) apte à connecter les assemblages membrane-électrodes selon différents schémas électriques.30
7. 7. Pile à combustible selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que les différentes plaques (2, 15, 20) la constituant et les assemblages membrane-électrodes sont souples de sorte à permettre de courber la pile à combustible pour l'adapter aux lignes d'un support non plat.
8. 8. Pile à combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une arrivée de fluide dans la cavité fluidique (C).
9. 9. Pile selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une sortie de purge de la cavité fluidique (C).
10. 10. Pile selon les revendications 8 et 9, caractérisée en ce que l'arrivée de fluide et/ou la sortie de purge sont des trous agencés dans l'une des plaques de délimitation (15, 20).
11. 11. Pile selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur de température et/ou un capteur d'humidité connecté(s) électriquement à l'une des plaques de délimitation (15, 20).