FR3097377A1

FR3097377A1 - Pile à combustible PEMFC

Info

Publication number: FR3097377A1
Application number: FR1906445A
Authority: FR
Inventors: Christophe Baverel; Julien Rapior
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2039-06-17
Also published as: FR3097377B1; CN114375516A; EP3984089A1; WO2020254752A1; US20220320525A1

Abstract

L’invention concerne une pile à combustible (P), du type à membrane échangeuse de protons, comprenant, empilés dans l’ordre : un premier terminal (T1), une plaque anode extrémale (EA), une pluralité de plaques membranes (ME), une plaque bipolaire (BI) étant intercalée entre chaque deux plaques membranes (ME) successives, une plaque cathode extrémale (EK) et un deuxième terminal (T2), une plaque bipolaire (BI) comprenant préassemblées dans cet ordre : une plaque cathode médiane (MK) et une plaque anode médiane (MA), chaque plaque anode médiane (MA), anode extrémale (EA), cathode médiane (MK) et cathode extrémale (EK) comprenant au moins une canalisation de distribution d’un réactif, où la plaque extrémale anode (EA) est réalisée au moyen d’une plaque bipolaire (BI), de même orientation, et d’un moyen d’obturation anode apte à obturer toutes les canalisations de ladite au moins une canalisation de la plaque cathode médiane (MK) de ladite plaque bipolaire (BI), et la plaque extrémale cathode (EK) est réalisée au moyen d’une plaque bipolaire (BI), de même orientation, et d’un moyen d’obturation cathode apte à obturer toutes les canalisations de ladite au moins une canalisation de la plaque anode médiane (MA) de ladite plaque bipolaire (BI). Figure d’abrégé : Figure 1

Description

Pile à combustible PEMFC

La présente invention concerne le domaine de piles à combustible et plus particulièrement un mode de réalisation avantageux d’une plaque anode et/ou cathode extrémale.

Une pile à hydrogène ou pile à combustible de type à membrane échangeuse de proton ou en anglais : « Proton Exchange Membrane Fuel Cell » ou PEMFC permet, de manière connue, de produire de l’énergie électrique, en réalisant au moyen d’un assemblage membrane électrode, comprenant un électrolyte entouré de deux couches de catalyseur, une réaction chimique de synthèse de l’eau. De l’hydrogène H2 est apporté au niveau d’une anode, disposée d’un côté de la membrane. Il se décompose, par une oxydation : 2 H2 -> 4 H+ + 4 e-, en deux protons hydrogène H+ et en deux électrons e-. Les deux protons H+ migrent au travers de l’assemblage membrane électrode jusqu’à une cathode, disposée de l’autre côté de l’assemblage membrane électrode. De l’oxygène O2 est apporté, avantageusement sous forme d’air, au niveau de la cathode. Si un circuit électrique est établi entre l’anode et la cathode, permettant une circulation des électrons e-, ceux-ci rejoignent la cathode. Là, ils permettent une réduction de l’oxygène O2 en deux ions oxygène O2- : O2 + 4 e- -> 2 O2-. Les protons hydrogène et les ions oxygène se combinent, au niveau de la cathode, pour former de l’eau : 4 H+ + 2 O2- -> 2 H2O. Cette réaction est fortement exothermique. La circulation des électrons e- crée l’énergie électrique.

Il est connu pour réaliser une cellule de pile à combustible de superposer une anode, avantageusement métallique, un assemblage membrane électrode et une cathode, avantageusement métallique, avantageusement sous forme de couches minces.

Une cellule ne produisant individuellement qu’une faible énergie électrique, il est encore connu de superposer plusieurs dizaines ou centaines de telles cellules dans un empilage. Chaque anode, respectivement cathode, d’une cellule est alors en contact électrique avec la cathode, respectivement anode, de la cellule suivante, respectivement précédente. Les cellules sont connectées en série. Le circuit électrique relie alors la première anode/cathode avec la dernière cathode/anode de l’empilage.

Une anode, respectivement cathode, respectivement assemblage membrane électrode, est intégrée dans une plaque anode, respectivement une plaque cathode, respectivement une plaque membrane. Une plaque comprend son élément : anode ou cathode ou assemblage membrane électrode, complété par des éléments d’assemblage, ainsi que des canalisations permettant l’amenée des gaz réactifs ou la sortie des produits de réaction.

Ainsi, tous les types de plaque : anode, cathode, bipolaire (décrite plus loin) ou membrane, présentent une forme similaire ou du moins superposable afin de pouvoir être empilées. Toutes les plaques sont percées d’au moins une lumière superposée et en regard de manière à former au moins une canalisation transportant de l’hydrogène de manière à apporter ce gaz aux anodes. Toutes les plaques sont percées d’au moins une lumière superposée et en regard de manière à former au moins une canalisation transportant de l’air de manière à apporter de l’oxygène aux cathodes et extraire l’eau produite par la réaction chimique. Toutes les plaques sont encore percées d’au moins une lumière superposée et en regard de manière à former au moins une canalisation dans laquelle circule un fluide de refroidissement permettant d’évacuer la chaleur importante produite par la réaction chimique.

Il est encore connu de pré assembler dos à dos une plaque anode et une plaque cathode, pour obtenir une plaque bipolaire. Une pile peut ensuite être assemblée en empilant périodiquement une plaque bipolaire et une plaque membrane. Si toutes les plaques bipolaires sont disposées dans le même sens, on retrouve bien la succession périodique : anode, assemblage membrane électrode, cathode, anode, etc… Seules les deux extrémités de la pile diffèrent en ce qu’elles comportent une unique anode ou cathode extrémale ainsi que des terminaux, permettant de connecter la pile à combustible aux différents flux de gaz réactifs et de fluide de refroidissement.

Telle qu’illustrée à la figure 1, une pile à combustible peut être réalisée en empilant dans l’ordre : un premier terminal T1, une plaque anode extrémale EA, une pluralité de plaques membranes ME, une plaque bipolaire BI étant intercalée entre chaque deux plaques membranes ME successives, une plaque cathode extrémale EK et un deuxième terminal T2. Un tel assemblage nécessite six pièces différentes, avec six références de gestion différentes, et six circuits de fabrication différents. Ceci conduit à des coûts de productions inutilement augmentés.

L’invention se propose de réduite le nombre de pièces différentes, ici à quatre.

Pour cela, l’invention se propose de réutiliser une plaque bipolaire BI à l’une au moins et avantageusement aux deux extrémités de l’empilement et de pour réaliser tant la plaque extrémale anode EA que la plaque extrémale cathode EK.

L’invention a pour objet une pile à combustible, du type à membrane échangeuse de protons, comprenant, empilés dans l’ordre : un premier terminal, une plaque anode extrémale, une pluralité de plaques membranes, une plaque bipolaire étant intercalée entre chaque deux plaques membranes successives, une plaque cathode extrémale et un deuxième terminal, une plaque bipolaire comprenant préassemblées dans cet ordre : une plaque cathode médiane et une plaque anode médiane, chaque plaque anode médiane, anode extrémale, cathode médiane et cathode extrémale comprenant au moins une canalisation de distribution d’un réactif, où la plaque extrémale anode est réalisée au moyen d’une plaque bipolaire, de même orientation, et d’un moyen d’obturation anode apte à obturer toutes les canalisations de ladite au moins une canalisation de la plaque cathode médiane de ladite plaque bipolaire, et/ou la plaque extrémale cathode est réalisée au moyen d’une plaque bipolaire, de même orientation, et d’un moyen d’obturation cathode apte à obturer toutes les canalisations de ladite au moins une canalisation de la plaque anode médiane de ladite plaque bipolaire.

Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :

- ladite au moins une canalisation comprend au moins une canalisation principale traversant les plaques de l’empilement et au moins une canalisation secondaire de distribution de réactif à une plaque, un moyen d’obturation anode ou cathode obture une canalisation en obturant une canalisation secondaire,

- un moyen d’obturation anode ou cathode obture une canalisation secondaire en obturant une entrée de la canalisation secondaire,

- un moyen d’obturation anode ou cathode obture une canalisation secondaire en obturant une sortie de la canalisation secondaire,

- un moyen d’obturation anode ou cathode obture une canalisation en obturant une canalisation principale,

- un moyen d’obturation anode ou cathode comprend un joint disposé entre un terminal et une plaque extrémale adjacente, préférentiellement par dépôt sur le terminal et/ou sur la plaque extrémale,

- le joint est déposé de manière à remplir une sortie de la canalisation,

- le joint est déposé de manière à entourer une sortie de la canalisation

- le joint est déposé simultanément avec un joint réalisant l’étanchéité entre le terminal et la plaque extrémale,

- un joint comprend une résine, un polymère et/ou un adhésif.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :

illustre en vue perspective une pile à combustible;

illustre en vue perspective un empilement d’une pile à combustible et son principe de fonctionnement,

illustre en vue de face une demie plaque bipolaire, côté anode,

illustre en vue de face une demie plaque bipolaire, côté cathode,

illustre en vue de profil coupée l’empilement et les différentes canalisations,

illustre en vue de profil coupée le même empilement au niveau de l’interface avec un terminal,

illustre en vue perspective l’interface avec un terminal selon l’art antérieur,

illustre en vue perspective l’interface avec un terminal selon un premier mode de réalisation de l’invention,

illustre en vue perspective l’interface avec un terminal selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,

illustre en vue perspective l’interface avec un terminal selon un troisième mode de réalisation de l’invention.

En référence à la figure 1, une pile à combustible P du type à membrane échangeuse de protons, comprend, empilés dans l’ordre : un premier terminal T1, une plaque anode extrémale EA, une pluralité de plaques membranes ME, une plaque bipolaire BI étant intercalée entre chaque deux plaques membranes ME successives, une plaque cathode extrémale EK et un deuxième terminal T2.

Les terminaux T1, T2 servent d’électrodes, ici T1 est l’anode et T2 est la cathode de la pile P. Ils assurent encore une fonction de maintien de l’assemblage des plaques EA, ME, BI, EK ainsi que la connexion aux réseaux : gaz réactifs (Air et H₂) et liquide de refroidissement, via les ports IO.

Une plaque membrane ME comporte une membrane 1 autour de laquelle se déroule et s’organise la réaction chimique. Pour cela, chaque membrane 1 doit être alimentée en hydrogène par une anode, disposée d’un côté de la membrane 1, ici en dessous, et doit être alimentée en air par une cathode, disposée de l’autre côté de la membrane 1, ici au-dessus. Aussi, une plaque membrane ME est encadrée par une plaque anode : une plaque anode médiane MA ou une plaque anode extrémale EA, disposée d’un côté et par une plaque cathode : une plaque cathode médiane MK ou une plaque cathode extrémale EA. Une plaque anode MA, EA, une plaque membrane ME et une plaque cathode MK, EK forment une cellule CE.

Le nombre de plaques membranes ME d’un empilement peut être quelconque et atteindre plusieurs dizaines ou centaines. Entre deux plaques membranes est systématiquement disposée un ensemble comprenant une plaque anode médiane MA et une plaque cathode médiane MK. Ces deux plaques MA, MK sont avantageusement préassemblées sous forme d’une plaque bipolaire BI. Dans une pile P, les plaques bipolaires BI ont toutes la même orientation : ainsi pour la figure 1, plaque anode médiane MA en dessous (afin de se retrouver au-dessus d’une membrane) et plaque cathode médiane MK au-dessus (afin de se retrouver en dessous d’une membrane). L’empilement est encadré par une plaque anode extrémale EA, ici disposée en dessous, et par une plaque cathode extrémale EK, ici disposée au-dessus.

Afin de permettre une circulation des réactifs, depuis un port de connexion IO, jusqu’aux membranes 1, via les plaques anodes MA, EA et cathodes MK, EK, chaque plaque EA, ME, BI, EK comprend au moins une canalisation 2, 3, 6, 7. Tel qu’illustré à la figure 2, chaque plaque EA, EK, ME, BI et donc MA et MK, est percée selon un plan identique, afin d’être superposable, par six trous 10, 11, 12, 13, 14, 15. L’empilement de chacun des trous forme une canalisation principale 2, 6.

Les trous 10 et 11, disposés de part et d’autre des plaques, permettent une circulation de l’air. Une première série de trous, par exemple les trous 10, traverse toutes les plaques de l’empilement et forme une canalisation principale 2 permettant une alimentation en air de toutes les plaques qui en ont besoin, soit les plaques cathodes MK, EK. Une deuxième série de trous, par exemple les trous 11, traverse toutes les plaques de l’empilement et forme une canalisation principale 2 permettant un retour de l’air non consommé depuis ces mêmes plaques cathodes MK, EK. Chaque plaque cathode MK, EK comporte encore au moins une canalisation secondaire 3 réalisant un piquage sur la canalisation principale 2 d’alimentation en air et au moins une canalisation secondaire 3 réalisant un piquage sur la canalisation principale 2 de retour d’air.

Les trous 12 et 13, disposés de part et d’autre des plaques, permettent une circulation de l’hydrogène. Une première série de trous, par exemple les trous 12, traverse toutes les plaques de l’empilement et forme une canalisation principale 6 permettant une alimentation en hydrogène de toutes les plaques qui en ont besoin, soit les plaques anodes MA, EA. Une deuxième série de trous, par exemple les trous 13, traverse toutes les plaques de l’empilement et forme une canalisation principale 6 permettant un retour de l’hydrogène non consommé depuis ces mêmes plaques anodes MA, EA. Chaque plaque anode MA, EA comporte encore au moins une canalisation secondaire 7 réalisant un piquage sur la canalisation principale 6 d’alimentation en hydrogène et au moins une canalisation secondaire 7 réalisant un piquage sur la canalisation principale 6 de retour d’hydrogène.

Les trous 14, 15 forment deux canalisations dans lesquelles circule un fluide de refroidissement, afin d’absorber la production thermique de la réaction. Ce fluide circule entre les plaques bipolaires BI de manière à évacuer la chaleur de réaction.

Tel qu’illustré à la figure 2, où l’empilement est partiellement éclaté autour d’une plaque membrane ME, l’air est apporté par les trous 10. La plaque cathode MK le prélève par son trou 10 et le distribue, via un premier diffuseur 5, par sa face inférieure à la face supérieure de la membrane ME située en dessous. L’air en surplus, non utilisé par la réaction, est récupéré, via un deuxième diffuseur 5, par la même plaque cathode MK qui le rend par son trou 11. Ceci se reproduit pour toutes les plaques cathodes MK, EK et membranes ME. De manière analogue, l’hydrogène est apporté par les trous 12. La plaque anode MA le prélève par son trou 12 et le distribue, via un premier diffuseur 9, par sa face supérieure à la face inférieure de la membrane ME située au-dessus. L’hydrogène en surplus, non utilisé par la réaction, est récupéré, via un deuxième diffuseur 9, par la même plaque anode MA qui le rend par son trou 13. Ceci se reproduit pour toutes les plaques anodes MA, EA et membranes ME.

Le détail des canalisations principales et secondaires est plus particulièrement illustré en référence aux figures 3, 4, 5.

La figure 3 montre en vue de face une demi-plaque bipolaire BI, soit un assemblage comprenant, superposées, une plaque anode médiane MA et une plaque cathode médiane MK, ici vue du côté anode MA. On peut voir des canalisations secondaires 7, reliant la canalisation principale 6 formée par le trou 13 à des sorties 8 débouchant à la surface de la plaque anode MA. Un diffuseur d’hydrogène 9 permet de répandre cet hydrogène en direction de la surface adjacente de la membrane 1. L’autre demi-plaque (non représentée) assure de manière analogue, par le trou 12 une récupération de l’hydrogène en surplus.

La figure 4 montre en vue de face une demi-plaque bipolaire BI, ici vue du côté cathode MK. On peut voir des canalisations secondaires 3, reliant la canalisation principale 2 formée par le trou 10 à des sorties 4 débouchant à la surface de la plaque cathode MK. Un diffuseur d’air 5 permet de répandre cet air en direction de la surface adjacente de la membrane 1. L’autre demi-plaque (non représentée) assure de manière analogue, par le trou 11 une récupération de l’air en surplus.

La figure 5 montre en vue de profil coupé un empilement de demi-plaques. On trouve ainsi successivement une plaque membrane ME, une plaque cathode MK ou anode MA, une plaque anode MA ou cathode MK, et à nouveau une plaque membrane ME, et ce périodiquement. Une plaque membrane ME et ses deux plaques anode MA, EA et cathode MK, EK immédiatement adjacentes forment une cellule CE. Deux plaques anode MA et cathode MK adjacentes, donc appartenant à deux cellules CE adjacentes mais distinctes sont assemblées, par exemples au moyen de soudures 20, pour former une plaque bipolaire BI. On retrouve les trous 10-13 qui forment les canalisations principales 2, 6 dans lesquelles circule un flot principal 16. Des aménagements dans les plaques anode MA et cathode MK ou entre elles, forment les canalisations secondaires 3, 6 qui permettent un flot secondaire 17. Ce flot secondaire 17 débouche au niveau des sorties 4, 8 pour venir en contact avec une membrane 1.

L’étanchéité de la plaque membrane ME avec sa plaque cathode adjacente MK est réalisée au moyen de joints 21. L’étanchéité de la plaque membrane ME avec sa plaque anode adjacente MA est réalisée au moyen de joints 22.

L’invention est plus particulièrement décrite en référence à la figure 6 montrant en vue de profil coupé un empilement de demi-plaques à proximité d’un terminal, par exemple T2. La plaque membrane ME la plus proche du terminal T2 nécessite, entre elle et le terminal uniquement une plaque cathode pour terminer la dernière cellule CE. Cependant ceci conduirait à réaliser une pièce spécifique.

Aussi selon une caractéristique importante de l’invention, la dernière plaque cathode ou plaque cathode extrémale EK est au contraire réalisée par une plaque bipolaire BI. Cette plaque bipolaire BI est correctement orientée pour fournir une plaque cathode MK au contact de la dernière plaque membrane ME. Autrement dit la plaque bipolaire BI employée comme plaque cathode extrémale EK est orientée à l’instar des autres plaques bipolaires BI de l’empilement, soit comme ici avec la plaque cathode MK en dessous et la plaque anode MA au-dessus.

Cette (ré)utilisation d’une plaque bipolaire BI comme plaque cathode extrémale EK est rendue possible par les quelques constations ingénieuses suivantes. Une plaque bipolaire BI bien orientée fournit à la dernière plaque membrane ME une plaque cathode MK qui assure toutes les fonctions attendues d’une telle plaque cathode et notamment les alimentations/retours de gaz réactif, ici de l’air, et les étanchéités. La plaque anode MA accompagnante, bien que fonctionnellement inutile, n’est aucunement gênante. Le seul inconvénient de cette disposition est que la plaque anode MA accompagnante laisse persister au moins une canalisation 2, 3, 6, 7 de gaz réactif, ici de l’hydrogène, elle aussi inutile laissant persister une possible circulation inutile de gaz réactif. Aussi l’utilisation d’une plaque bipolaire BI comme plaque cathode extrémale EK doit être avantageusement accompagnée d’un ajout d’un moyen d’obturation OK condamnant ladite au moins une canalisation 2, 3, 6, 7. Ce moyen d’obturation concernant ici la plaque cathode extrémale EK est nommé moyen d’obturation cathode OK. Un tel moyen doit être capable d’obturer toutes les possibles ramifications de ladite au moins une canalisation 2, 3, 6, 7, afin d’empêcher ou de limiter tout flot inutile de gaz réactif, ici de l’hydrogène.

De manière pendante, la plaque membrane ME la plus proche du terminal T1 nécessite, entre elle et le terminal uniquement une plaque anode pour terminer la dernière cellule CE. Aussi, selon l’invention, la dernière plaque anode ou plaque anode extrémale EA est réalisée par une plaque bipolaire BI. Cette plaque bipolaire BI est correctement orientée pour fournir une plaque anode MA au contact de la dernière plaque membrane ME. Autrement dit la plaque bipolaire BI employée comme plaque anode extrémale EA est orientée à l’instar des autres plaques bipolaires BI de l’empilement, soit par exemple comme ici avec la plaque cathode MK en dessous et la plaque anode MA au-dessus.

Cette (ré)utilisation d’une plaque bipolaire BI comme plaque anode extrémale EA est rendue possible par les quelques constations ingénieuses suivantes. Une plaque bipolaire BI bien orientée fournit à la dernière plaque membrane ME une plaque anode MA qui assure toutes les fonctions attendues d’une telle plaque anode et notamment les alimentations/retours de gaz réactif et les étanchéités. La plaque cathode MK accompagnante, bien que fonctionnellement inutile, n’est aucunement gênante. Le seul inconvénient de cette disposition est que la plaque cathode MK accompagnante laisse persister au moins une canalisation 2, 3, 6, 7 de gaz réactif, ici de l’air, elle aussi inutile laissant persister une possible circulation inutile de gaz réactif. Aussi l’utilisation d’une plaque bipolaire BI comme plaque anode extrémale EA doit être avantageusement accompagnée d’un ajout d’un moyen d’obturation OA condamnant ladite au moins une canalisation 2, 3, 6, 7. Ce moyen d’obturation concernant ici la plaque anode extrémale EA est nommé moyen d’obturation anode OA. Un tel moyen doit être capable d’obturer toutes les possibles ramifications de ladite au moins une canalisation 2, 3, 6, 7, afin d’empêcher ou de limiter tout flot inutile de gaz réactif, ici de l’air.

Cette caractéristique permet ainsi de réduire sensiblement le nombre de pièces. L’empilement ne comporte que deux pièces différentes des plaques membranes ME et des plaques bipolaires BI.

Selon un mode de réalisation avantageux, le moyen d’obturation anode OA, respectivement le moyen d’obturation cathode OK, ne constitue pas une pièce supplémentaire, avec ce que cela entraîne : référence de gestion supplémentaire, gamme et chaîne de fabrication distinctes, mais uniquement une étape de fabrication supplémentaire ou modifiée lors de l’assemblage d’une pile P.

Une canalisation 2, 3, 6, 7 de distribution de réactif traverse une plaque MA, MK, EA, EK et comprend au moins une canalisation principale 2, 6 et au moins une canalisation secondaire 3, 7 de distribution de réactif. Aussi, un moyen d’obturation anode OA ou cathode OK peut obturer une canalisation en tout point de ladite canalisation 2, 3, 6, 7.

Selon une première caractéristique, l’obturation d’une canalisation 2, 3, 6, 7 est réalisée en obturant une canalisation secondaire 3, 7. Selon cette caractéristique, plusieurs options sont possibles. Selon une première option, l’obturation d’une canalisation secondaire 3, 7 est réalisée en obturant une entrée de la canalisation secondaire 3, 7. Selon une autre option, plus particulièrement illustrée à la figure 6, l’obturation d’une canalisation secondaire 3, 7 est réalisée en obturant une sortie 4, 8 de la canalisation secondaire 3, 7.

Selon une autre caractéristique, l’obturation d’une canalisation 2, 3, 6, 7 est réalisée en obturant au niveau d’une canalisation principale 2, 6.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, un moyen d’obturation anode ou cathode OA, OK comprend un joint 24 disposé entre un terminal T1, T2 et une plaque extrémale EA, EK adjacente. Ce joint 24 est préférentiellement réalisé par dépôt. Ce dépôt peut être réalisé sur le terminal T1, T2, sur la plaque extrémale EA, EK, ou encore sur les deux.

La figure 7 illustre l’art antérieur, où l’étanchéité entre le terminal T1 et la plaque anode extrémale EA est réalisée par au moins un joint 21 assurant l’étanchéité autour des ouvertures 10, 13, 15 et par au moins un joint 23 assurant l’étanchéité sur le pourtour de la plaque EA.

Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la figure 8, le joint 24 est déposé de manière à remplir une sortie 4, 8 de la canalisation 2, 3, 6, 7.

Selon une caractéristique complémentaire ou alternative, plus particulièrement illustrée à la figure 9, le joint 24 peut encore être déposé de manière à entourer une sortie 4, 8 de la canalisation 2, 3, 6, 7.

La figure 10 illustre une autre caractéristique, où l’obturation est réalisée au niveau de la canalisation principale, en remplissant son ouverture, ici un joint 24 remplit l’ouverture 11.

Selon une autre caractéristique avantageuse, le ou les joints 24 sont avantageusement déposés au cours de la même opération de dépôt des autres joints 21, 23 réalisant l’étanchéité entre le terminal T1, T2 et la plaque extrémale EA, EK. Ainsi l’invention n’ajoute aucune pièce ou référence, ni aucune opération de fabrication. Seule l’opération de dépôt de joints 21, 23, préexistante, est modifiée en ce qu’elle ajoute le ou les joints 24, selon l’invention.

Le matériau utilisé pour réaliser un joint 24, à l’instar des joints préexistants 21, 23, peut être une résine, un polymère et/ou un adhésif.

L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.

1 : membrane,

2 : canalisation principale air,

3 : canalisation secondaire air,

4 : sortie canalisation secondaire air,

5 : diffuseur air,

6 : canalisation principale hydrogène,

7 : canalisation secondaire hydrogène,

8 : sortie canalisation secondaire hydrogène,

9 : diffuseur hydrogène,

10 : alimentation air,

11 : retour air,

12 : alimentation hydrogène,

13 : retour hydrogène,

14, 15 : refroidissement,

16 : flot principal,

17 : flot secondaire,

20 : joint soudé,

21 : joint terminal/EA,

22 : joint ME

23 : joint extérieur,

24 : joint invention,

BI : plaque bipolaire,

CE : cellule,

EA : plaque extrémale anode,

EK : plaque extrémale cathode,

MA : plaque médiane anode,

ME : plaque membrane,

MK : plaque médiane cathode,

OA : obturateur anode,

OK : obturateur cathode,

P : pile,

T1, T2 : terminaux.

Claims

Pile à combustible (P), du type à membrane échangeuse de protons, comprenant, empilés dans l’ordre : un premier terminal (T1), une plaque anode extrémale (EA), une pluralité de plaques membranes (ME), une plaque bipolaire (BI) étant intercalée entre chaque deux plaques membranes (ME) successives, une plaque cathode extrémale (EK) et un deuxième terminal (T2), une plaque bipolaire (BI) comprenant préassemblées dans cet ordre : une plaque cathode médiane (MK) et une plaque anode médiane (MA), chaque plaque anode médiane (MA), anode extrémale (EA), cathode médiane (MK) et cathode extrémale (EK) comprenant au moins une canalisation (2, 3, 6, 7) de distribution d’un réactif, caractérisé en ce que la plaque extrémale anode (EA) est réalisée au moyen d’une plaque bipolaire (BI), de même orientation, et d’un moyen d’obturation anode (OA) apte à obturer toutes les canalisations de ladite au moins une canalisation (2, 3, 6, 7) de la plaque cathode médiane (MK) de ladite plaque bipolaire (BI), et la plaque extrémale cathode (EK) est réalisée au moyen d’une plaque bipolaire (BI), de même orientation, et d’un moyen d’obturation cathode (OK) apte à obturer toutes les canalisations de ladite au moins une canalisation (2, 3, 6, 7) de la plaque anode médiane (MA) de ladite plaque bipolaire (BI).
Pile à combustible (P) selon la revendication 1, où ladite au moins une canalisation (2, 3, 6, 7) comprend au moins une canalisation principale (2, 6) traversant les plaques (EA, ME, BI, EK) de l’empilement et au moins une canalisation secondaire (3, 7) de distribution de réactif à une plaque (EA, BI, EK), où un moyen d’obturation anode ou cathode (OA, OK) obture une canalisation (2, 3, 6, 7) en obturant une canalisation secondaire (3, 7).
Pile à combustible (P) selon la revendication 2, où un moyen d’obturation anode ou cathode (OA, OK) obture une canalisation secondaire (3, 7) en obturant une entrée de la canalisation secondaire (3, 7).
Pile à combustible (P) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, où un moyen d’obturation anode ou cathode (OA, OK) obture une canalisation secondaire (3, 7) en obturant une sortie (4, 8) de la canalisation secondaire (3, 7).
Pile à combustible (P) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, où un moyen d’obturation anode ou cathode (OA, OK) obture une canalisation (2, 3, 6, 7) en obturant une canalisation principale (2, 6).
Pile à combustible (P) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, où un moyen d’obturation anode ou cathode (OA, OK) comprend un joint (24) disposé entre un terminal (T1, T2) et une plaque extrémale (EA, EK) adjacente, préférentiellement par dépôt sur le terminal (T1, T2) et/ou sur la plaque extrémale (EA, EK).
Pile à combustible (P) selon la revendication 6, où le joint (24) est déposé de manière à remplir une sortie (4, 8) de la canalisation (2, 3, 6, 7).
Pile à combustible (P) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, où le joint (24) est déposé de manière à entourer une sortie (4, 8) de la canalisation (2, 3, 6, 7).
Pile à combustible (P) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, où le joint (24) est déposé simultanément avec un joint (21, 23) réalisant l’étanchéité entre le terminal (T1, T2) et la plaque extrémale (EA, EK).
Pile à combustible (P) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, où un joint (24) comprend une résine, un polymère et/ou un adhésif.