FR3110777A1 - System and method for joining bipolar plates made of composite material of an electrochemical device - Google Patents

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Abstract

Un système de solidarisation (S) d’une première plaque bipolaire (1A) et d’une deuxième plaque bipolaire (1B), chaque plaque bipolaire comprenant une portion centrale (2A, 2B) électriquement conductrice et une portion périphérique (3A, 3B) électriquement non conductrice, le système de solidarisation (S) comprenant un premier dispositif d’assemblage (4) configuré pour être en contact avec la première plaque bipolaire et un deuxième dispositif d’assemblage (5) configuré pour être en contact avec la deuxième plaque bipolaire, le premier dispositif d’assemblage (4) comprend un organe de chauffage ayant une forme périphérique et configuré pour réaliser un chauffage selon une zone de chauffage périphérique sur la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A). Figure de l’abrégé : Figure 11A system for securing (S) a first bipolar plate (1A) and a second bipolar plate (1B), each bipolar plate comprising an electrically conductive central portion (2A, 2B) and a peripheral portion (3A, 3B) electrically non-conductive, the securing system (S) comprising a first assembly device (4) configured to be in contact with the first bipolar plate and a second assembly device (5) configured to be in contact with the second plate bipolar, the first assembly device (4) comprises a heating member having a peripheral shape and configured to perform heating according to a peripheral heating zone on the peripheral portion (3A) of the first bipolar plate (1A). Figure of the abstract: Figure 11

Description

Système et procédé de solidarisation de plaques bipolaires en matériau composite d’un dispositif électrochimiqueSystem and method for joining bipolar plates made of composite material to an electrochemical device

La présente invention concerne le domaine des dispositifs électrochimiques et vise en particulier un système et un procédé de solidarisation de plaques bipolaires en matériau composite d’un dispositif électrochimique.The present invention relates to the field of electrochemical devices and is aimed in particular at a system and a method for joining bipolar plates made of composite material to an electrochemical device.

On désigne par dispositif électrochimique tout dispositif permettant de mettre en œuvre une réaction électrochimique, tel qu’une pile à combustible ou un électrolyseur membranaire à échange de protons, permettant de générer respectivement de l’énergie électrique ou de l’hydrogène à partir d’une réaction d’oxydoréduction. Le terme « dispositif électrochimique » désigne également une batterie à flux d’oxydo-réduction permettant de générer de l’énergie électrique à partir d’énergie potentielle stockée dans la batterie.Electrochemical device means any device making it possible to implement an electrochemical reaction, such as a fuel cell or a proton exchange membrane electrolyser, making it possible to respectively generate electrical energy or hydrogen from an oxidation-reduction reaction. The term "electrochemical device" also refers to an oxidation-reduction flow battery for generating electrical energy from potential energy stored in the battery.

De manière connue, un dispositif électrochimique comprend un empilement d’une pluralité de cellules s’étendant selon un axe d’empilement et deux plaques terminales, placées aux extrémités de l’empilement. Les plaques terminales sont reliées par des organes de compression qui permettent de comprimer les cellules et d’assurer l’étanchéité du dispositif électrochimique.In known manner, an electrochemical device comprises a stack of a plurality of cells extending along a stack axis and two end plates, placed at the ends of the stack. The end plates are connected by compression members which allow the cells to be compressed and to seal the electrochemical device.

En référence à la figure 1, chaque cellule 110 comprend un assemblage membrane-électrodes 120 et deux plaques bipolaires 130, également appelées plaques séparatrices, qui prennent en sandwich l’assemblage membrane-électrodes 120 et permettent la distribution de fluides dans la cellule 110. Pour former la réaction électrochimique dans le dispositif électrochimique, chaque cellule 110 est, de manière connue, alimentée par un fluide oxydant et un fluide réducteur, par exemple du dihydrogène et du dioxygène, qui réagissent lorsqu’ils sont mis en contact dans une réaction d’oxydo-réduction. Chaque cellule 110 est également alimentée en fluide caloporteur, utilisé pour la régulation thermique du dispositif électrochimique.Referring to Figure 1, each cell 110 includes a membrane-electrode assembly 120 and two bipolar plates 130, also called separator plates, which sandwich the membrane-electrode assembly 120 and allow the distribution of fluids into the cell 110. To form the electrochemical reaction in the electrochemical device, each cell 110 is, in known manner, supplied with an oxidizing fluid and a reducing fluid, for example dihydrogen and dioxygen, which react when they are brought into contact in a reaction of oxidation-reduction. Each cell 110 is also supplied with heat transfer fluid, used for thermal regulation of the electrochemical device.

En pratique, deux plaques bipolaires 130A, 130B adjacentes de deux cellules 110A 110B adjacentes sont solidarisées ensemble de manière à former un module bipolaire M définissant plusieurs canaux internes 140 qui permettent le passage du fluide caloporteur entre les cellules 110.In practice, two adjacent bipolar plates 130A, 130B of two adjacent cells 110A 110B are fastened together so as to form a bipolar module M defining several internal channels 140 which allow the heat transfer fluid to pass between the cells 110.

La présente invention concerne les plaques bipolaires formées en matériau composite et non les plaques bipolaires formées en graphite qui sont lourdes et présentent un encombrement important dans le dispositif électrochimique.The present invention relates to bipolar plates formed from composite material and not bipolar plates formed from graphite, which are heavy and have a large bulk in the electrochemical device.

De manière connue, une plaque bipolaire en matériau composite comprend des particules électriquement conductrices, généralement des particules de carbone, dispersées dans une résine polymère.In known manner, a bipolar plate made of composite material comprises electrically conductive particles, generally carbon particles, dispersed in a polymer resin.

En référence aux figures 2 et 3, une telle plaque bipolaire 130 comprend de manière connue une pluralité d’ouvertures 131, qui permettent l’entrée et la sortie des fluides oxydant et réducteur, et deux ouvertures d’entrée et de sortie 132 du fluide caloporteur. Chaque plaque bipolaire 130 comprend en outre une portion centrale 133 active, en contact avec l’assemblage membrane-électrodes 120 et sur laquelle se produit la réaction d’oxydoréduction, grâce aux particules conductrices. La portion centrale 133 comprend des portions concaves 135 et des portions convexes 136 (représentées sur la figure 3) permettant la circulation des fluides entre les différentes ouvertures d’entrée/sortie 131, 132. De manière connue, les portions concaves 135 de plaques bipolaires 130 sont solidarisées ensemble de manière à ce que les portions convexes 136 forment les canaux internes 140 d’un module bipolaire M. Chaque plaque bipolaire 130 comprend également une portion périphérique 134 (représentée sur la figure 2) permettant la solidarisation des deux plaques bipolaires 130 pour former le module bipolaire M.Referring to Figures 2 and 3, such a bipolar plate 130 comprises in a known manner a plurality of openings 131, which allow the entry and exit of the oxidizing and reducing fluids, and two entry and exit openings 132 of the fluid coolant. Each bipolar plate 130 further comprises an active central portion 133, in contact with the membrane-electrode assembly 120 and on which the oxidation-reduction reaction takes place, thanks to the conductive particles. The central portion 133 comprises concave portions 135 and convex portions 136 (shown in FIG. 3) allowing the circulation of fluids between the various inlet/outlet openings 131, 132. In known manner, the concave portions 135 of bipolar plates 130 are fastened together so that the convex portions 136 form the internal channels 140 of a bipolar module M. Each bipolar plate 130 also comprises a peripheral portion 134 (shown in FIG. 2) allowing the fastening of the two bipolar plates 130 to form the bipolar module M.

De manière connue, la liaison de deux plaques bipolaires en composite est réalisée par l’ajout d’un joint élastomère appliqué sur la zone périphérique des plaques bipolaires, ce qui est long et complexe à mettre en œuvre. Les cadences de production sont alors faibles.In a known manner, the connection of two composite bipolar plates is achieved by adding an elastomer seal applied to the peripheral zone of the bipolar plates, which is long and complex to implement. Production rates are then low.

On connait en outre un procédé d’assemblage de panneaux composites par soudage résistif. Un tel soudage est réalisé au moyen d’un outil de soudage qui fait fondre progressivement la matière à mesure qu’il se déplace le long des bordures des panneaux pour former un cordon de soudure. Cependant, un tel procédé n’est pas applicable sur une plaque bipolaire en composite telle que décrite précédemment, du fait notamment de sa composition. En effet, une plaque bipolaire comprenant des particules conductrices dispersées dans une résine polymère ne peut être fondue sans que les particules conductrices ne soient entrainées par la résine fondue, ce qui peut affecter sa conductivité. De plus, un tel procédé par soudage est long à mettre en œuvre parce qu’il nécessite le déplacement régulier d’un outil de soudage sur tout le pourtour du panneau composite.A process for assembling composite panels by resistive welding is also known. Such welding is achieved by means of a welding tool which gradually melts the material as it travels along the edges of the panels to form a weld bead. However, such a method is not applicable to a composite bipolar plate as described above, in particular because of its composition. Indeed, a bipolar plate comprising conductive particles dispersed in a polymer resin cannot be melted without the conductive particles being entrained by the molten resin, which can affect its conductivity. In addition, such a welding process takes a long time to implement because it requires the regular movement of a welding tool all around the composite panel.

Dans l’art antérieur, on connaît une plaque bipolaire en matériau composite comprenant des particules conductrices dispersées dans une résine. Pour assurer une conductivité importante, il est nécessaire d’intégrer un grand nombre de particules conductrices. Lors de la formation d’une telle plaque bipolaire, la résine à l’état visqueux est mélangée à un nombre très important de particules conductrices, ce qui rend le mélange épais et ne permet pas la formation de plaques bipolaires fines. Aussi, une plaque bipolaire formée de particules conductrices présente une épaisseur importante, comprise généralement entre 3 et 5 mm, ce qui augmente l’encombrement et la masse du dispositif électrochimique. Cela est pénalisant pour un dispositif électrochimique destiné à être intégré par exemple dans un aéronef ou dans tout autre véhicule.In the prior art, a bipolar plate made of composite material comprising conductive particles dispersed in a resin is known. To ensure high conductivity, it is necessary to integrate a large number of conductive particles. During the formation of such a bipolar plate, the resin in a viscous state is mixed with a very large number of conductive particles, which makes the mixture thick and does not allow the formation of thin bipolar plates. Also, a bipolar plate formed of conductive particles has a significant thickness, generally between 3 and 5 mm, which increases the size and mass of the electrochemical device. This is penalizing for an electrochemical device intended to be integrated for example in an aircraft or in any other vehicle.

Aussi, il est connu une plaque bipolaire en matériau composite comprenant des fibres de renfort (par exemple des fibres de carbone) imprégnées de résine polymère thermoplastique ou thermodurcissable formant une matrice. Une telle plaque bipolaire présente l’avantage d’être plus fine, d’épaisseur inférieure à un millimètre, ce qui permet de limiter son encombrement et sa masse.Also, a bipolar plate made of composite material is known comprising reinforcing fibers (for example carbon fibers) impregnated with thermoplastic or thermosetting polymer resin forming a matrix. Such a bipolar plate has the advantage of being thinner, with a thickness of less than one millimeter, which makes it possible to limit its bulk and its mass.

Cependant, il n’existe pas à ce jour de solution permettant l’assemblage industriel de plaques bipolaires en matériau composite comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une résine polymère.However, to date there is no solution allowing the industrial assembly of bipolar plates made of composite material comprising reinforcing fibers impregnated in a polymer resin.

L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un système et un procédé de solidarisation de deux plaques bipolaires simple et sans ajout de matière, permettant la solidarisation rapide de deux plaques bipolaires sans impacter leurs propriétés mécaniques et leur perméabilité aux fluides.The invention thus aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a system and a method for joining two bipolar plates that is simple and without adding material, allowing the rapid joining of two bipolar plates without impacting their mechanical properties and their permeability to fluids.

PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

L’invention concerne un système de solidarisation d’une première plaque bipolaire et d’une deuxième plaque bipolaire de manière à former un module bipolaire d’un dispositif électrochimique, le dispositif électrochimique étant configuré pour mettre en œuvre une réaction électrochimique, chaque plaque bipolaire étant réalisée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort conductrices imprégnées dans une résine polymère, chaque plaque bipolaire comprenant :

  • une portion centrale, électriquement conductrice, destinée à réaliser des échanges dans le dispositif électrochimique, et
  • une portion périphérique, électriquement non conductrice, s’étendant extérieurement à la portion centrale.
The invention relates to a system for securing a first bipolar plate and a second bipolar plate so as to form a bipolar module of an electrochemical device, the electrochemical device being configured to implement an electrochemical reaction, each bipolar plate being made of a composite material comprising conductive reinforcing fibers impregnated in a polymer resin, each bipolar plate comprising:
  • a central portion, electrically conductive, intended to carry out exchanges in the electrochemical device, and
  • a peripheral portion, electrically non-conductive, extending externally to the central portion.

Le système de solidarisation comprend :

  • un premier dispositif d’assemblage configuré pour être en contact avec la première plaque bipolaire, et
  • un deuxième dispositif d’assemblage configuré pour être en contact avec la deuxième plaque bipolaire.
The connection system includes:
  • a first assembly device configured to contact the first bipolar plate, and
  • a second assembly device configured to be in contact with the second bipolar plate.

Le premier dispositif d’assemblage comprend un organe de chauffage ayant une forme périphérique et configuré pour réaliser un chauffage selon une zone de chauffage périphérique sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire de manière à faire fondre la matrice pour solidariser la première plaque bipolaire avec la deuxième plaque bipolaire et former un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale et étant strictement inclus dans la portion périphérique de la première plaque bipolaire.The first assembly device comprises a heating member having a peripheral shape and configured to perform heating according to a peripheral heating zone on the peripheral portion of the first bipolar plate so as to melt the matrix in order to secure the first bipolar plate with the second bipolar plate and form a peripheral weld bead extending outside the central portion and being strictly included in the peripheral portion of the first bipolar plate.

Le système de solidarisation selon l’invention permet avantageusement de solidariser deux plaques bipolaires en matériau composite et permet un chauffage local uniquement dans la portion périphérique de chaque plaque bipolaire, permettant une refonte partielle de la couche résiduelle de résine polymère présente sur chaque portion périphérique de chaque plaque bipolaire, sans endommager la portion centrale de chacune.The joining system according to the invention advantageously makes it possible to join together two bipolar plates made of composite material and allows local heating only in the peripheral portion of each bipolar plate, allowing a partial overhaul of the residual layer of polymer resin present on each peripheral portion of each bipolar plate, without damaging the central portion of each.

Une zone de chauffage périphérique permet de souder instantanément toute la périphérie des plaques bipolaires sans nécessiter le déplacement d’un outil, ce qui représente un gain de temps important. Grâce au système selon l’invention, la solidarisation de deux plaques bipolaires est plus rapide et plus fiable.A peripheral heating zone makes it possible to instantly weld the entire periphery of the bipolar plates without requiring the movement of a tool, which represents a significant time saving. Thanks to the system according to the invention, the joining of two bipolar plates is faster and more reliable.

Un tel système de solidarisation permet également de s’affranchir de l’ajout de matière supplémentaire lors de la formation du module bipolaire, ce qui représente un gain de temps important et limite le nombre d’étapes nécessaires à la formation du module bipolaire.Such a securing system also makes it possible to dispense with the addition of additional material during the formation of the bipolar module, which represents a significant saving in time and limits the number of steps necessary for the formation of the bipolar module.

De manière préférée, chaque plaque bipolaire comprend des fibres de carbone imprégnées dans une résine thermoplastique.Preferably, each bipolar plate comprises carbon fibers impregnated in a thermoplastic resin.

De préférence encore, chaque plaque bipolaire présente une épaisseur inférieure à 1mm. Le système selon l’invention permet la solidarisation de deux plaques bipolaires d’épaisseur très fine pour lesquelles il n’existe pas à ce jour de procédé d’assemblage fiable qui permette de conserver les caractéristiques mécaniques de telles plaques bipolaires.Preferably again, each bipolar plate has a thickness of less than 1 mm. The system according to the invention allows the joining together of two bipolar plates of very thin thickness for which there does not exist to date a reliable assembly process which makes it possible to preserve the mechanical characteristics of such bipolar plates.

Dans une forme de réalisation préférée, le premier dispositif d’assemblage comprend un organe de pression configuré pour appliquer un effort de pression selon une zone de pression au moins sur une partie de la portion périphérique de la première plaque bipolaire de manière à comprimer la première plaque bipolaire et la deuxième plaque bipolaire entre le premier dispositif d’assemblage et le deuxième dispositif d’assemblage, l’organe de chauffage étant monté sur l’organe de pression, la zone de chauffage étant au voisinage de la zone de pression. Le système de solidarisation permet ainsi avantageusement de maintenir immobiles les deux plaques bipolaires sur toute leur périphérie, tout en assurant un chauffage local. De plus une pression sur toute la périphérie des plaques bipolaires permet de limiter les risques que les plaques ne bougent pendant l’opération de chauffage, ce qui pourrait entrainer un cordon de soudage irrégulier.In a preferred embodiment, the first assembly device comprises a pressure member configured to apply a pressure force according to a pressure zone at least on a part of the peripheral portion of the first bipolar plate so as to compress the first bipolar plate and the second bipolar plate between the first assembly device and the second assembly device, the heating member being mounted on the pressure member, the heating zone being in the vicinity of the pressure zone. The securing system thus advantageously makes it possible to keep the two bipolar plates immobile over their entire periphery, while providing local heating. In addition, pressure on the entire periphery of the bipolar plates makes it possible to limit the risks of the plates moving during the heating operation, which could cause an irregular weld bead.

Dans une forme de réalisation, l’organe de pression présentant une forme parallélépipédique, la zone de pression s’étend à la fois sur la portion centrale et sur une partie de la portion périphérique de la première plaque bipolaire, et la zone de chauffage périphérique s’étend sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire extérieurement à la zone de pression.In one embodiment, the pressure member having a parallelepipedal shape, the pressure zone extends both over the central portion and over part of the peripheral portion of the first bipolar plate, and the peripheral heating zone extends over the peripheral portion of the first bipolar plate outside the pressure zone.

Dans une forme de réalisation alternative, l’organe de pression présentant une forme périphérique, la zone de pression s’étend de manière périphérique uniquement sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire. Une zone de pression périphérique permet de limiter l’endommagement de la portion centrale de chaque plaque bipolaire.In an alternative embodiment, the pressure member having a peripheral shape, the pressure zone extends peripherally only on the peripheral portion of the first bipolar plate. A peripheral pressure zone makes it possible to limit the damage to the central portion of each bipolar plate.

Dans une forme de réalisation, la zone de chauffage s’étend sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire extérieurement à la zone de pression périphérique.In one embodiment, the heating zone extends over the peripheral portion of the first bipolar plate outside the peripheral pressure zone.

De manière alternative, la zone de chauffage s’étend sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire intérieurement à la zone de pression.Alternatively, the heating zone extends over the peripheral portion of the first bipolar plate inside the pressure zone.

Dans une forme de réalisation, l’organe de pression présentant une forme périphérique, la zone de pression s’étend de manière périphérique uniquement sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire, et la zone de chauffage périphérique est strictement incluse dans la zone de pression périphérique. Une telle forme de réalisation permet avantageusement d’appliquer l’organe de pression sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire de part et d’autre de l’organe de chauffage, ce qui permet de s’assurer du maintien en place des deux plaques bipolaires l’une par rapport à l’autre. L’organe de pression englobant l’organe de chauffage, permet de répartir une pression de part et d’autre du cordon de soudure. Ainsi, les caractéristiques mécaniques de la portion périphérique de chaque plaque bipolaire sont conservées au plus proche de la portion centrale et sur les bordures extérieures de la plaque bipolaire.In one embodiment, the pressure member having a peripheral shape, the pressure zone extends peripherally only over the peripheral portion of the first bipolar plate, and the peripheral heating zone is strictly included in the zone of peripheral pressure. Such an embodiment advantageously allows the pressure member to be applied to the peripheral portion of the first bipolar plate on either side of the heating member, which makes it possible to ensure that the two bipolar plates relative to each other. The pressure member including the heating member makes it possible to distribute pressure on either side of the weld bead. Thus, the mechanical characteristics of the peripheral portion of each bipolar plate are preserved as close as possible to the central portion and on the outer edges of the bipolar plate.

Selon une forme de réalisation préférée, l’organe de pression du premier dispositif d’assemblage comprenant une cavité intérieure, l’organe de chauffage du premier dispositif d’assemblage est monté coulissant dans la cavité intérieure de l’organe de pression. Un tel montage de l’organe de chauffage permet de s’assurer que la zone de chauffage se trouve incluse dans la zone de pression, permettant de s’assurer du positionnement du cordon de soudure.According to a preferred embodiment, the pressure member of the first assembly device comprising an interior cavity, the heating member of the first assembly device is slidably mounted in the interior cavity of the pressure member. Such mounting of the heating member makes it possible to ensure that the heating zone is included in the pressure zone, making it possible to ensure the positioning of the weld bead.

De manière préférée, l’organe de chauffage étant configuré pour venir en contact de la première plaque bipolaire, l’organe de chauffage comprend un dispositif de positionnement configuré pour venir en butée contre l’organe de pression de manière à définir précisément la position de l’organe de chauffage. Un tel dispositif de positionnement permet avantageusement de contrôler la position de l’organe de chauffage par rapport à la première plaque bipolaire.Preferably, the heating member being configured to come into contact with the first bipolar plate, the heating member comprises a positioning device configured to come into abutment against the pressure member so as to precisely define the position of the heater. Such a positioning device advantageously makes it possible to control the position of the heating member relative to the first bipolar plate.

De préférence, l’organe de chauffage comprenant une tête de soudage, la tête de soudage présente une section inférieure ou égale à 10mm, permettant de faire fondre une quantité suffisante de matrice polymère, de manière à s’assurer d’une surface de soudage suffisante pour solidariser les deux plaques bipolaires, tout en limitant les dimensions du cordon de soudage.Preferably, the heating member comprising a welding head, the welding head has a section less than or equal to 10 mm, allowing a sufficient quantity of polymer matrix to be melted, so as to ensure a welding surface sufficient to secure the two bipolar plates, while limiting the dimensions of the weld bead.

De préférence, la section de l’organe de soudage est inférieure ou égale à 5mm.Preferably, the section of the welding member is less than or equal to 5mm.

Selon une forme de réalisation, la résine polymère du matériau composite présentant une température de fusion, l’organe de chauffage est configuré pour chauffer à une température comprise entre la température de fusion de la résine polymère et la température de fusion augmentée de 40°C. Une telle température permet avantageusement de faire fondre localement la couche résiduelle de résine polymère de la première plaque bipolaire.According to one embodiment, the polymer resin of the composite material having a melting temperature, the heating member is configured to heat to a temperature between the melting temperature of the polymer resin and the melting temperature increased by 40°C . Such a temperature advantageously makes it possible to locally melt the residual layer of polymer resin of the first bipolar plate.

De manière préférée, l’organe de pression, présentant une température de fonctionnement, est configuré pour maintenir la température de fonctionnement inférieure ou égale à la température de fusion de la résine polymère réduite de 20°C, de manière à limiter le transfert de chaleur entre l’organe de chauffage et l’organe de pression. Ainsi la matrice polymère ne fond pas au contact de l’organe de pression.Preferably, the pressure member, having an operating temperature, is configured to maintain the operating temperature below or equal to the melting temperature of the polymer resin reduced by 20° C., so as to limit the transfer of heat between the heating member and the pressure member. Thus the polymer matrix does not melt on contact with the pressure member.

De préférence, l’organe de pression est configuré pour maintenir la température de fonctionnement à la température ambiante.Preferably, the pressure member is configured to maintain the operating temperature at ambient temperature.

Dans une première forme de réalisation l’organe de pression est réalisé dans un matériau thermiquement non conducteur, permettant de limiter les transferts de chaleur tout en s’affranchissant de l’ajout d’un dispositif supplémentaire.In a first embodiment, the pressure member is made of a thermally non-conductive material, making it possible to limit heat transfers while avoiding the addition of an additional device.

Dans une deuxième forme de réalisation, l’organe de pression comprend un dispositif de refroidissement configuré pour maintenir la température de fonctionnement inférieure à un seuil prédéterminé. Un tel dispositif de refroidissement permet de fabriquer l’organe de pression dans tout matériau tout en s’assurant de limiter la température de fonctionnement de l’organe de pression.In a second embodiment, the pressure member includes a cooling device configured to maintain the operating temperature below a predetermined threshold. Such a cooling device makes it possible to manufacture the pressure member in any material while ensuring that the operating temperature of the pressure member is limited.

De manière préférée, l’organe de chauffage étant configuré pour appliquer un effort de pression selon la zone de chauffage périphérique, l’effort de pression appliqué par l’organe de chauffage est compris entre 0,1 et 1,5MPa. Un tel effort de pression permet de garantir le maintien des deux plaques bipolaires, sans risquer de déformer les plaques bipolaires solidarisées et sans risquer de déplacer la résine polymère dans une zone en dehors de la portion de soudage. Ainsi le système de solidarisation permet de garantir le positionnement de la zone de chauffage sur la portion périphérique de chaque plaque bipolaire pendant toute la durée du procédé de solidarisation. Un tel effort de pression permet en outre une bonne diffusion thermique sans pénétrer les plaques bipolaires et donc sans endommager les fibres de carbone des plaques bipolaires.Preferably, the heating member being configured to apply a pressure force according to the peripheral heating zone, the pressure force applied by the heating member is between 0.1 and 1.5 MPa. Such a pressure force makes it possible to guarantee the maintenance of the two bipolar plates, without risking deforming the joined bipolar plates and without risking the polymer resin moving into a zone outside the welding portion. Thus the securing system makes it possible to guarantee the positioning of the heating zone on the peripheral portion of each bipolar plate throughout the duration of the securing process. Such a pressure force also allows good thermal diffusion without penetrating the bipolar plates and therefore without damaging the carbon fibers of the bipolar plates.

Dans une forme de réalisation préférée de l‘invention, la première plaque bipolaire étant soumise à un effort de pression de mise en œuvre lors de sa fabrication, l’effort de pression appliqué par l’organe de pression est inférieur ou égal à l’effort de pression de mise en œuvre, permettant avantageusement de limiter l’endommagement de l’assemblage composite.In a preferred embodiment of the invention, the first bipolar plate being subjected to an implementation pressure force during its manufacture, the pressure force applied by the pressure member is less than or equal to the implementation pressure force, advantageously making it possible to limit damage to the composite assembly.

Dans une forme de réalisation préférée, le deuxième dispositif d’assemblage comprend un organe de chauffage ayant une forme périphérique, l’organe de chauffage étant configuré pour réaliser un chauffage selon une zone de chauffage périphérique sur la portion périphérique de la deuxième plaque bipolaire de manière à faire fondre la matrice de la deuxième plaque bipolaire et former un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale et étant strictement inclus dans la portion périphérique de la deuxième plaque bipolaire.In a preferred embodiment, the second assembly device comprises a heating member having a peripheral shape, the heating member being configured to perform heating according to a peripheral heating zone on the peripheral portion of the second bipolar plate of so as to melt the matrix of the second bipolar plate and form a peripheral weld bead extending outside the central portion and being strictly included in the peripheral portion of the second bipolar plate.

Deux dispositifs d’assemblage similaires montés en vis-à-vis l’un de l’autre permettent de réduire les temps de chauffe, ce qui permet avantageusement de limiter la diffusion thermique dans les plaques bipolaires et ainsi de limiter les risques de déconsolidation du matériau composite. Une telle configuration permet en outre de chauffer les deux plaques bipolaires de manière symétrique. Ainsi des propriétés mécaniques similaires sont conservées sur les deux plaques bipolaires.Two similar assembly devices mounted opposite each other make it possible to reduce the heating times, which advantageously makes it possible to limit thermal diffusion in the bipolar plates and thus to limit the risks of deconsolidation of the composite material. Such a configuration also makes it possible to heat the two bipolar plates symmetrically. Thus similar mechanical properties are retained on the two bipolar plates.

Dans une forme de réalisation, le deuxième dispositif d’assemblage comprend un organe de pression configuré pour appliquer un effort de pression selon une zone de pression au moins sur une partie de la portion périphérique de la deuxième plaque bipolaire, de manière à comprimer la première plaque bipolaire et la deuxième plaque bipolaire entre le premier dispositif d’assemblage et le deuxième dispositif d’assemblage, l’organe de chauffage étant monté sur l’organe de pression, la zone de chauffage étant au voisinage de la zone de pression.In one embodiment, the second assembly device comprises a pressure member configured to apply a pressure force according to a pressure zone at least on a part of the peripheral portion of the second bipolar plate, so as to compress the first bipolar plate and the second bipolar plate between the first assembly device and the second assembly device, the heating member being mounted on the pressure member, the heating zone being in the vicinity of the pressure zone.

Dans une forme de réalisation, l’épaisseur de l’organe de pression du premier dispositif d’assemblage est de préférence comprise entre 10 et 100 mm, permettant de s’assurer que l’organe de pression applique un effort de pression selon une zone de pression suffisante pour maintenir les plaques bipolaires en compression. Grâce à une telle épaisseur, l’organe de pression n’applique l’effort de pression que sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire, ce qui permet de préserver la portion centrale conductrice de tout effort qui serait susceptible de l’endommager.In one embodiment, the thickness of the pressure member of the first assembly device is preferably between 10 and 100 mm, making it possible to ensure that the pressure member applies a pressure force according to a zone enough pressure to hold the bipolar plates in compression. Thanks to such a thickness, the pressure member only applies the pressure force on the peripheral portion of the first bipolar plate, which makes it possible to preserve the central conductive portion from any force which might damage it.

L’invention concerne également un procédé de solidarisation d’une première plaque bipolaire et d’une deuxième plaque bipolaire de manière à former un module bipolaire d’un dispositif électrochimique, le dispositif électrochimique étant configuré pour mettre en œuvre une réaction électrochimique, le procédé de solidarisation étant réalisé au moyen du système de solidarisation tel que décrit précédemment, le procédé de solidarisation comprenant :

  • une étape de chauffage, au moins par l’organe de chauffage du premier dispositif d’assemblage, pendant une première durée prédéterminée de chauffage, l’étape de chauffage étant réalisée selon une zone de chauffage périphérique sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire de manière à former un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale et étant strictement inclus dans la portion périphérique de la première plaque bipolaire.
The invention also relates to a method for securing a first bipolar plate and a second bipolar plate so as to form a bipolar module of an electrochemical device, the electrochemical device being configured to implement an electrochemical reaction, the method connection being carried out by means of the connection system as described above, the connection method comprising:
  • a heating step, at least by the heating member of the first assembly device, for a first predetermined heating time, the heating step being carried out in a peripheral heating zone on the peripheral portion of the first bipolar plate so as to form a peripheral weld bead extending outside the central portion and being strictly included in the peripheral portion of the first bipolar plate.

Le procédé selon l’invention permet avantageusement une solidarisation simple et rapide de deux plaques bipolaires pour former le module bipolaire. Le procédé permet de s’assurer de la solidarisation de deux plaques bipolaires tout en garantissant de conserver les caractéristiques de conductivité de la portion centrale de chaque plaque bipolaire qui présente des fibres de renfort exposées en surface. Grâce à l’invention, la solidarisation de deux plaques bipolaires en matériau composite est également réalisée de manière fiable en s’assurant de l’étanchéité des canaux internes au module bipolaire. En outre, la solidarisation est réalisée sans ajout de matière, ce qui permet de limiter les coûts, de s’affranchir du positionnement précis d’un joint adhésif par exemple et de limiter le nombre d’étapes nécessaires à la formation du module bipolaire. Le procédé de solidarisation selon l’invention permet en outre de réduire de façon très importante la durée du soudage de deux plaques bipolaires, ce qui permet d’augmenter les cadences de production.The method according to the invention advantageously allows a simple and rapid connection of two bipolar plates to form the bipolar module. The process makes it possible to ensure the joining of two bipolar plates while guaranteeing to preserve the conductivity characteristics of the central portion of each bipolar plate which has reinforcing fibers exposed on the surface. Thanks to the invention, the connection of two bipolar plates made of composite material is also carried out reliably by ensuring the tightness of the channels internal to the bipolar module. In addition, the joining is carried out without adding material, which makes it possible to limit the costs, to overcome the precise positioning of an adhesive joint for example and to limit the number of steps necessary for the formation of the bipolar module. The joining process according to the invention also makes it possible to very significantly reduce the duration of the welding of two bipolar plates, which makes it possible to increase the production rates.

De manière préférée, la première durée prédéterminée de chauffage est inférieure ou égale à 20 secondes, permettant de limiter le temps de chauffe et donc les risques d’une diffusion thermique importante dans les plaques bipolaires, pouvant générer des effets de déconsolidation du matériau composite sur des zones éloignées de la zone de soudure. Autrement dit, une telle première durée permet de limiter les risques d’endommagement de l’assemblage composite de chaque plaque bipolaire. Le procédé permet ainsi de conserver les caractéristiques de résistance mécanique d’une plaque bipolaire d’épaisseur fine comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une résine polymère.Preferably, the first predetermined heating time is less than or equal to 20 seconds, making it possible to limit the heating time and therefore the risks of significant thermal diffusion in the bipolar plates, which can generate effects of deconsolidation of the composite material on areas away from the weld zone. In other words, such a first duration makes it possible to limit the risks of damage to the composite assembly of each bipolar plate. The process thus makes it possible to preserve the characteristics of mechanical resistance of a bipolar plate of thin thickness comprising reinforcing fibers impregnated in a polymer resin.

De préférence encore, la première durée prédéterminée de chauffage est inférieure 2 secondes.Preferably again, the first predetermined duration of heating is less than 2 seconds.

Dans une forme de réalisation, le procédé comprend précédemment à l’étape de chauffage, une étape d’application, au moins par un organe de pression du premier dispositif d’assemblage, d’un effort de pression, l’effort de pression étant appliqué selon une zone de pression au moins sur une partie de la portion périphérique de la première plaque bipolaire, de manière à comprimer la première plaque bipolaire et la deuxième plaque bipolaire. L’application de l’organe de pression permet de s’assurer que les plaques bipolaires restent immobiles pendant tout le procédé de solidarisation.In one embodiment, the method comprises, prior to the heating step, a step of applying, at least by a pressure member of the first assembly device, a pressure force, the pressure force being applied according to a pressure zone at least on a part of the peripheral portion of the first bipolar plate, so as to compress the first bipolar plate and the second bipolar plate. The application of the pressure device ensures that the bipolar plates remain immobile throughout the joining process.

Dans une forme de réalisation, postérieurement à l’étape de chauffage, l’organe de pression du premier dispositif d’assemblage maintient l’effort de pression selon la zone de pression pendant une deuxième durée prédéterminée de refroidissement. Le maintien de l’effort de pression permet de s’assurer de la solidification du cordon de soudure avant de retirer l’organe de pression, permettant ainsi de limiter les risques par exemple de glissement et donc de décalage d’une plaque bipolaire par rapport à l’autre ou de décollement des deux plaques bipolaires qui serait dû à une matrice composite non consolidée.In one embodiment, after the heating step, the pressure member of the first assembly device maintains the pressure force according to the pressure zone for a second predetermined cooling time. Maintaining the pressure force makes it possible to ensure the solidification of the weld bead before removing the pressure member, thus making it possible to limit the risks, for example of slipping and therefore of shifting of a bipolar plate with respect to to each other or detachment of the two bipolar plates which would be due to an unconsolidated composite matrix.

De manière préférée, la deuxième durée prédéterminée de refroidissement est inférieure ou égale à 5 secondes.Preferably, the second predetermined cooling time is less than or equal to 5 seconds.

De préférence, l’étape de chauffage est réalisée simultanément par l’organe de chauffage du premier dispositif d’assemblage sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire et par l’organe de chauffage du deuxième dispositif d’assemblage sur la portion périphérique de la deuxième plaque bipolaire. Ainsi la durée d’application des deux organes de chauffage est réduite.Preferably, the heating step is carried out simultaneously by the heating member of the first assembly device on the peripheral portion of the first bipolar plate and by the heating member of the second assembly device on the peripheral portion of the second bipolar plate. Thus the duration of application of the two heating elements is reduced.

De manière préférée, l’étape d’application d’un effort de pression est réalisée simultanément sur la portion périphérique de la première plaque bipolaire par l’organe de pression du premier dispositif d’assemblage et sur la portion périphérique de la deuxième plaque bipolaire par l’organe de pression du deuxième dispositif d’assemblage.Preferably, the step of applying a pressure force is performed simultaneously on the peripheral portion of the first bipolar plate by the pressure member of the first assembly device and on the peripheral portion of the second bipolar plate by the pressure member of the second assembly device.

De manière préférée, la distance entre la zone de chauffage périphérique et la portion centrale de chaque plaque bipolaire est supérieure ou égale à 0,5mm. Une telle distance permet avantageusement de limiter le risque que l’organe de chauffage n’affecte la matrice polymère de la portion centrale et n’altère ainsi ses propriétés conductrices.Preferably, the distance between the peripheral heating zone and the central portion of each bipolar plate is greater than or equal to 0.5 mm. Such a distance advantageously makes it possible to limit the risk of the heating member affecting the polymer matrix of the central portion and thus altering its conductive properties.

De préférence, la distance entre la zone de chauffage périphérique et la portion centrale de chaque plaque bipolaire est inférieure à 30mm. Une telle distance permet de solidariser deux plaques bipolaires dans la portion périphérique au plus proche de la portion centrale, ce qui présente l’avantage d’augmenter l’étanchéité dans le module bipolaire, permettant de limiter les risques de mélange des différents fluides dans le dispositif électrochimique.Preferably, the distance between the peripheral heating zone and the central portion of each bipolar plate is less than 30 mm. Such a distance makes it possible to secure two bipolar plates in the peripheral portion closest to the central portion, which has the advantage of increasing the sealing in the bipolar module, making it possible to limit the risks of mixing of the different fluids in the electrochemical device.

PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example, and referring to the accompanying drawings given by way of non-limiting examples, in which identical references are given to similar objects. and on which:

La figure 1 est une représentation schématique d’un empilement de trois cellules et d’un module bipolaire d’un dispositif électrochimique ; FIG. 1 is a schematic representation of a stack of three cells and of a bipolar module of an electrochemical device;

La figure 2 est une représentation schématique d’une plaque bipolaire du module bipolaire de la figure 1 ; Figure 2 is a schematic representation of a bipolar plate of the bipolar module of Figure 1;

La figure 3 est une représentation schématique d’une vue suivant un plan de coupe A : A de la plaque bipolaire de la figure 2 ; FIG. 3 is a schematic representation of a view along a section plane A: A of the bipolar plate of FIG. 2;

La figure 4 est une représentation schématique d’une plaque bipolaire comprenant une portion centrale et une portion périphérique ; Figure 4 is a schematic representation of a bipolar plate comprising a central portion and a peripheral portion;

La figure 5 est une représentation schématique d’une vue suivant un plan de coupe B : B de la plaque bipolaire de la figure 4 ; FIG. 5 is a schematic representation of a view along a section plane B: B of the bipolar plate of FIG. 4;

La figure 6 est une représentation schématique d’une vue de dessus de la plaque bipolaire de la figure 4 ; Figure 6 is a schematic representation of a top view of the bipolar plate of Figure 4;

La figure 7A est une représentation schématique d’une première forme de réalisation d’un système de solidarisation de deux plaques bipolaires selon l’invention ; FIG. 7A is a schematic representation of a first embodiment of a system for securing two bipolar plates according to the invention;

La figure 7B est une représentation schématique d’une vue de dessous d’un premier dispositif d’assemblage du système de solidarisation de la figure 7A ; FIG. 7B is a schematic representation of a bottom view of a first device for assembling the securing system of FIG. 7A;

La figure 7C est une représentation schématique d’une deuxième forme de réalisation d’un système de solidarisation de deux plaques bipolaires selon l’invention ; FIG. 7C is a schematic representation of a second embodiment of a system for securing two bipolar plates according to the invention;

La figure 7D est une représentation schématique d’une vue de dessous d’un premier dispositif d’assemblage du système de solidarisation de la figure 7C ; FIG. 7D is a schematic representation of a bottom view of a first device for assembling the securing system of FIG. 7C;

La figure 8 est une représentation schématique d’une troisième forme de réalisation d’un système de solidarisation de deux plaques bipolaires selon l’invention ; FIG. 8 is a schematic representation of a third embodiment of a system for securing two bipolar plates according to the invention;

La figure 9 est une représentation schématique d’une vue de dessous d’un premier dispositif d’assemblage du système de solidarisation de la figure 8 ; Figure 9 is a schematic representation of a bottom view of a first assembly device of the securing system of Figure 8;

La figure 10 est une représentation schématique d’une vue rapprochée suivant un plan de coupe C : C du premier dispositif d’assemblage de la figure 8 ; FIG. 10 is a schematic representation of a close-up view along a section plane C: C of the first assembly device of FIG. 8;

La figure 11 est une représentation schématique d’une vue rapprochée du système de solidarisation de la figure 8 selon la forme de réalisation pour l’assemblage de deux plaques bipolaires de la figure 4; FIG. 11 is a schematic representation of a close-up view of the securing system of FIG. 8 according to the embodiment for the assembly of two bipolar plates of FIG. 4;

La figure 12 est une représentation schématique d’une vue rapprochée du système de solidarisation de la figure 8 selon une forme de réalisation alternative pour l’assemblage de deux plaques bipolaires de la figure 4; FIG. 12 is a schematic representation of a close-up view of the securing system of FIG. 8 according to an alternative embodiment for assembling two bipolar plates of FIG. 4;

Les figures 13 à 18 sont des représentations schématiques des étapes d’un procédé de solidarisation de deux plaques bipolaires selon l’invention. FIGS. 13 to 18 are schematic representations of the steps of a method for securing two bipolar plates according to the invention.

Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.It should be noted that the figures expose the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention if necessary.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

L’invention concerne un système de solidarisation de deux plaques bipolaires en matériau composite d’un dispositif électrochimique.The invention relates to a system for securing two bipolar plates made of composite material of an electrochemical device.

Par la suite, tel que décrit précédemment, le terme « dispositif électrochimique » désigne tout aussi bien une pile à combustible, un électrolyseur membranaire à échange de protons, une batterie à flux d’oxydo-réduction ou tout autre dispositif permettant de mettre en œuvre une réaction électrochimique.Subsequently, as described previously, the term "electrochemical device" designates equally well a fuel cell, a proton exchange membrane electrolyser, an oxidation-reduction flow battery or any other device making it possible to implement an electrochemical reaction.

Comme décrit précédemment, un dispositif électrochimique comprend un empilement d’une pluralité de cellules, comprenant chacune un assemblage membrane-électrodes et deux plaques bipolaires, également appelées plaques séparatrices, qui prennent en sandwich l’assemblage membrane-électrodes. Chaque cellule est alimentée en fluide caloporteur pour la régulation thermique du dispositif électrochimique. Pour cela, deux plaques bipolaires adjacentes de deux cellules adjacentes sont solidarisées ensemble de manière à former un module bipolaire définissant plusieurs canaux internes qui permettent le passage du fluide caloporteur entre les cellules.As previously described, an electrochemical device comprises a stack of a plurality of cells, each comprising a membrane-electrode assembly and two bipolar plates, also called separator plates, which sandwich the membrane-electrode assembly. Each cell is supplied with heat transfer fluid for thermal regulation of the electrochemical device. For this, two adjacent bipolar plates of two adjacent cells are fastened together so as to form a bipolar module defining several internal channels which allow the passage of the heat transfer fluid between the cells.

L’invention vise un système de solidarisation de deux plaques bipolaires d’un module bipolaire pour garantir l’étanchéité des canaux internes qui permettent le passage du fluide caloporteur.The invention relates to a system for joining two bipolar plates of a bipolar module to guarantee the tightness of the internal channels which allow the passage of the heat transfer fluid.

En référence à la figure 4, chaque plaque bipolaire 1 s’étend longitudinalement selon un axe X, latéralement selon un axe Y et verticalement selon un axe Z, de manière à former un repère orthogonal (X, Y, Z).Referring to Figure 4, each bipolar plate 1 extends longitudinally along an X axis, laterally along a Y axis and vertically along a Z axis, so as to form an orthogonal mark (X, Y, Z).

Selon l’invention, chaque plaque bipolaire 1 est fabriquée en matériau composite et comprend des fibres de renfort conductrices imprégnées dans une résine polymère. Dans une forme de réalisation préférée, chaque plaque bipolaire 1 comprend des fibres de carbone imprégnées dans une résine thermoplastique, formant une matrice polymère. Les fibres de carbone sont électriquement conductrices de manière à conduire les charges électriques nécessaires ou produites par la réaction d’oxydo-réduction dans le dispositif électrochimique.According to the invention, each bipolar plate 1 is made of composite material and comprises conductive reinforcing fibers impregnated in a polymer resin. In a preferred embodiment, each bipolar plate 1 comprises carbon fibers impregnated in a thermoplastic resin, forming a polymer matrix. The carbon fibers are electrically conductive so as to conduct the electrical charges necessary or produced by the oxidation-reduction reaction in the electrochemical device.

En référence aux figures 4 à 6, chaque plaque bipolaire 1 comprend une portion centrale 2 électriquement conductrice et une portion périphérique 3 électriquement non conductrice. La portion centrale 2 est de préférence rectangulaire.Referring to Figures 4 to 6, each bipolar plate 1 comprises a central portion 2 electrically conductive and a peripheral portion 3 electrically non-conductive. The central portion 2 is preferably rectangular.

La portion centrale 2 est destinée à réaliser des échanges dans le dispositif électrochimique et comprend pour cela des fibres de renfort conductrices exposées en surface de manière à permettre une haute conductivité électrique.The central portion 2 is intended to carry out exchanges in the electrochemical device and for this purpose comprises conductive reinforcing fibers exposed at the surface so as to allow high electrical conductivity.

La portion centrale 2 présente une épaisseur Ec comprise entre 0,1 et 1mm, définie selon l’axe vertical Z et représentée sur la figure 5 et permettant de conférer à la plaque bipolaire 1 une zone renforcée fine et légère. La plaque bipolaire 1 comprenant une pluralité de canaux pour permettre le passage de fluides, comme décrit précédemment, son épaisseur Ec varie tout en étant inférieure à 1mm.The central portion 2 has a thickness Ec of between 0.1 and 1 mm, defined along the vertical axis Z and represented in FIG. 5 and making it possible to give the bipolar plate 1 a thin and light reinforced zone. The bipolar plate 1 comprising a plurality of channels to allow the passage of fluids, as described above, its thickness Ec varies while being less than 1 mm.

La portion périphérique 3 s’étend extérieurement à la portion centrale 2 de manière à former le pourtour de la plaque bipolaire 1, comme cela est représenté sur la figure 4. La portion périphérique 3 comprend des fibres de renfort non exposées, de manière à former une portion non conductrice. Pour cela, la portion périphérique 3 comprend un surplus de matière, désigné couche résiduelle de matrice polymère 31, de préférence de part et d’autre de l’épaisseur de la plaque bipolaire 1 (autrement dit dans cet exemple suivant l’axe Z au-dessus et en-dessous de la plaque bipolaire 1), qui sera utilisé pour la solidarisation de deux plaques bipolaires 1 comme cela sera décrit plus en détails par la suite. De préférence, la couche résiduelle de matrice polymère 31 présente une épaisseur Er comprise entre 0,03 et 0,1mm. Aussi, la portion périphérique 3 présente une épaisseur Ep selon l’axe vertical Z représentée sur les figures 4 et 5, strictement supérieure à l’épaisseur Ec de la portion centrale 2. La portion périphérique 3 comporte de préférence un bord intérieur rectangulaire et un bord extérieur rectangulaire.The peripheral portion 3 extends externally to the central portion 2 so as to form the periphery of the bipolar plate 1, as shown in FIG. 4. The peripheral portion 3 comprises unexposed reinforcing fibers, so as to form a non-conductive portion. For this, the peripheral portion 3 comprises a surplus of material, designated residual layer of polymer matrix 31, preferably on either side of the thickness of the bipolar plate 1 (in other words in this example along the Z axis at the -above and below the bipolar plate 1), which will be used for joining two bipolar plates 1 as will be described in more detail later. Preferably, the residual polymer matrix layer 31 has a thickness Er of between 0.03 and 0.1 mm. Also, the peripheral portion 3 has a thickness Ep along the vertical axis Z shown in Figures 4 and 5, strictly greater than the thickness Ec of the central portion 2. The peripheral portion 3 preferably comprises a rectangular inner edge and a rectangular outer edge.

Autrement dit, l’épaisseur globale de chaque plaque bipolaire 1 est comprise entre 0,1 et 1,2 mm, ce qui permet une plaque bipolaire 1 légère et peu encombrante dans le dispositif électrochimique.In other words, the overall thickness of each bipolar plate 1 is between 0.1 and 1.2 mm, which allows a light and compact bipolar plate 1 in the electrochemical device.

Dans une forme de réalisation préférée de l’invention, la portion périphérique 3 s’étend sur une largeur L (représentée sur les figures 4 et 6) de préférence comprise entre 10 et 100 mm, permettant une surface suffisante pour permettre le contact du système de solidarisation S tout en assurant une quantité suffisante de surplus de matrice polymère 31 pour permettre la solidarisation de deux plaques bipolaires 1.In a preferred embodiment of the invention, the peripheral portion 3 extends over a width L (shown in Figures 4 and 6) preferably between 10 and 100 mm, allowing a sufficient surface to allow contact of the system connection S while ensuring a sufficient quantity of excess polymer matrix 31 to allow the connection of two bipolar plates 1.

Dans une forme de réalisation préférée, en référence à la figure 6, la portion périphérique 3 comprend une portion de soudage 32 correspondant à la portion qui sera en contact avec un organe de chauffage du système de solidarisation S, comme cela sera décrit plus en détails par la suite. Une telle portion de soudage 32 s’étend sur toute la portion périphérique 3 de la plaque bipolaire 1. Autrement dit, la portion de soudage 32 présente une forme périphérique. De préférence, la portion de soudage 32 s’étend sur une largeur e comprise entre 0,1 et 15mm, de préférence inférieure à 5mm.In a preferred embodiment, with reference to Figure 6, the peripheral portion 3 comprises a welding portion 32 corresponding to the portion which will be in contact with a heating member of the attachment system S, as will be described in more detail. afterwards. Such a welding portion 32 extends over the entire peripheral portion 3 of the bipolar plate 1. In other words, the welding portion 32 has a peripheral shape. Preferably, the welding portion 32 extends over a width e of between 0.1 and 15mm, preferably less than 5mm.

En outre, la portion de soudage 32 est positionnée de préférence dans la portion périphérique 3 à une distance d comprise entre 0,5 et 30 mm, de préférence encore supérieure à 0,8 mm de la portion centrale2.Une telle distance d permet avantageusement de limiter le risque que le système de solidarisation S n’affecte la matrice thermoplastique de la portion centrale 2 et n’altère ainsi ses propriétés conductrices.In addition, the welding portion 32 is preferably positioned in the peripheral portion 3 at a distance d between 0.5 and 30 mm, more preferably still greater than 0.8 mm from the central portion 2. Such a distance d allows advantageously to limit the risk that the securing system S affects the thermoplastic matrix of the central portion 2 and thus alters its conductive properties.

Comme décrit précédemment, le système de solidarisation S selon l’invention permet de solidariser une première plaque bipolaire 1A et une deuxième plaque bipolaire 1B, pour former un module bipolaire M.As described previously, the connection system S according to the invention makes it possible to connect a first bipolar plate 1A and a second bipolar plate 1B, to form a bipolar module M.

En référence à la figure 7A, le système de solidarisation S selon l’invention comprend un premier dispositif d’assemblage 4 et un deuxième dispositif d’assemblage 5, monté en vis-à-vis du premier dispositif d’assemblage 4. Lors de la solidarisation des deux plaques bipolaires 1A, 1B, le premier dispositif d’assemblage 4 est configuré pour être en contact avec la première plaque bipolaire 1A (dans cet exemple la plaque supérieure) et le deuxième dispositif d’assemblage 5 pour être en contact avec la deuxième plaque bipolaire 1B (dans cet exemple la plaque inférieure).With reference to FIG. 7A, the securing system S according to the invention comprises a first assembly device 4 and a second assembly device 5, mounted opposite the first assembly device 4. During joining the two bipolar plates 1A, 1B, the first assembly device 4 is configured to be in contact with the first bipolar plate 1A (in this example the upper plate) and the second assembly device 5 to be in contact with the second bipolar plate 1B (in this example the lower plate).

En référence à la figure 7B, présentant une vue en coupe du premier dispositif d’assemblage 4, ce dernier comprend un organe de soudage 41, configuré pour permettre le soudage des deux plaques bipolaires 1A, 1B. L’organe de soudage 41 permet de réaliser un chauffage selon une zone de chauffage C périphérique sur la portion périphérique 1A de la première plaque bipolaire 1A comme cela sera décrit plus en détails par la suite.Referring to Figure 7B, showing a sectional view of the first assembly device 4, the latter comprises a welding member 41, configured to allow the welding of the two bipolar plates 1A, 1B. The welding member 41 makes it possible to carry out heating according to a peripheral heating zone C on the peripheral portion 1A of the first bipolar plate 1A as will be described in more detail later.

Dans une forme de réalisation préférée, en référence aux figures 7C à 9, le premier dispositif d’assemblage 4 comprend un organe de pression 42, configuré pour maintenir les deux plaques bipolaires 1A, 1B immobiles. L’organe de pression 42 est configuré pour appliquer un effort de pression F selon une zone de pression P au moins sur une partie de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A. Dans cette forme de réalisation, l’organe de chauffage 41 est monté sur l’organe de pression 42 et la zone de chauffage C est au voisinage de la zone de pression P.In a preferred embodiment, with reference to FIGS. 7C to 9, the first assembly device 4 comprises a pressure member 42, configured to hold the two bipolar plates 1A, 1B stationary. The pressure member 42 is configured to apply a pressure force F according to a pressure zone P at least on part of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A. In this embodiment, the heating member 41 is mounted on the pressure member 42 and the heating zone C is in the vicinity of the pressure zone P.

De préférence, l’effort de pression F est compris entre 0,1 et 1,5 MPa, de manière à éviter une pression trop importante qui pourrait entrainer le déplacement de matière hors de la portion de soudage.Preferably, the pressure force F is between 0.1 and 1.5 MPa, so as to avoid excessive pressure which could cause material to move out of the weld portion.

Dans une forme de réalisation, représentée sur les figures 7C et 7D, l’organe de pression 42 présente une forme parallélépipédique. La zone de pression P s’étend à la fois sur la portion centrale 2A et sur une partie de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A, et la zone de chauffage C périphérique s’étend sur la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A extérieurement à la zone de pression P, comme représenté sur la figure 7D.In one embodiment, shown in Figures 7C and 7D, the pressure member 42 has a parallelepipedic shape. The pressure zone P extends both over the central portion 2A and over part of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A, and the peripheral heating zone C extends over the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A outside the pressure zone P, as represented in FIG. 7D.

Dans une forme de réalisation préférée, représentée sur les figures 8 et 9, l’organe de pression 42 présente une forme périphérique. L’organe de pression 42 est configuré pour appliquer l’effort de pression F selon une zone de pression P s’étendant de manière périphérique sur la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A, comme cela est représenté sur la figure 9. De préférence encore, la zone de pression P est configurée pour s’étendre uniquement sur la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A.In a preferred embodiment, shown in Figures 8 and 9, the pressure member 42 has a peripheral shape. The pressure member 42 is configured to apply the pressure force F according to a pressure zone P extending peripherally on the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A, as shown in FIG. 9. more preferably, the pressure zone P is configured to extend only over the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A.

Dans cet exemple, l’organe de chauffage 41 est de préférence monté sur l’organe de pression 42. La zone de chauffage C est ainsi au voisinage de la zone de pression P. La zone de chauffage C s’étend intérieurement ou extérieurement à la zone de pression P. Dans une forme de réalisation préférée, représentée sur la figure 9, la zone de chauffage C est incluse dans la zone de pression P, comme cela sera décrit plus en détails par la suite.In this example, the heating member 41 is preferably mounted on the pressure member 42. The heating zone C is thus in the vicinity of the pressure zone P. The heating zone C extends internally or externally to the pressure zone P. In a preferred embodiment, shown in Figure 9, the heating zone C is included in the pressure zone P, as will be described in more detail later.

Le système de solidarisation S est décrit par la suite selon cette dernière forme de réalisation préférée, dans laquelle le premier dispositif d’assemblage 4 comprend un organe de pression 42 et dans lequel la zone de chauffage C périphérique est strictement incluse dans la zone de pression P périphérique.The securing system S is described below according to this last preferred embodiment, in which the first assembly device 4 comprises a pressure member 42 and in which the peripheral heating zone C is strictly included in the pressure zone P device.

Dans cet exemple, en référence aux figures 9 et 10, l’organe de pression 42 comprend un corps principal 421 de forme périphérique et une cavité intérieure 422 s’étendant dans cet exemple verticalement dans tout l’organe de pression 42. Ce document présente l’exemple d’un organe de pression 42 selon une zone de pression P rectangulaire (comme représenté sur la figure 9), cependant il va de soi que l’organe de pression 42 pourrait tout aussi bien présenter une forme périphérique différente, de manière à pouvoir être adapter à toute forme de plaque bipolaire 1 (circulaire, ovoïde, trapézoïdale ou même une forme plus complexe).In this example, with reference to Figures 9 and 10, the pressure member 42 comprises a main body 421 of peripheral shape and an interior cavity 422 extending in this example vertically throughout the pressure member 42. This document presents the example of a pressure member 42 according to a rectangular pressure zone P (as represented in FIG. 9), however it goes without saying that the pressure member 42 could just as well have a different peripheral shape, so to be able to be adapted to any shape of bipolar plate 1 (circular, ovoid, trapezoidal or even a more complex shape).

L’organe de pression 42 présente, dans cet exemple, sur toute la périphérie, une épaisseur k comprise de préférence entre 10 et 100mm. Une telle épaisseur k permet avantageusement de s’assurer que l’organe de pression 42 applique un effort de pression F selon une zone de pression P périphérique présentant une surface suffisante pour maintenir les plaques bipolaires 1A, 1B en compression, tout en s’assurant que l’effort de pression F n’est appliqué que sur la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A.The pressure member 42 has, in this example, over the entire periphery, a thickness k preferably between 10 and 100mm. Such a thickness k advantageously makes it possible to ensure that the pressure member 42 applies a pressure force F along a peripheral pressure zone P having a sufficient surface to maintain the bipolar plates 1A, 1B in compression, while ensuring that the pressure force F is only applied to the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A.

L’organe de pression 42 est configuré pour être maintenu à une température de fonctionnement inférieure ou égale à la température de fusion de la résine polymère du matériau composite de chaque plaque bipolaire 1, abaissée de 20°C, afin de ne pas faire fondre la résine lors de la pression. Dans une première forme de réalisation, l’organe de pression 42 est réalisé dans un matériau thermiquement non conducteur, de manière à limiter le transfert de chaleur entre l’organe de chauffage 41 et l’organe de pression 42. A titre d’exemple, de manière non exhaustive, l’organe de pression 42 est réalisé dans un matériau thermoplastique tel que du polyétheréthercétone (PEEK), polysulfure de phénylène (PPS), polyéthercétone (PEK), Teflon ®, ou dans un matériau composite organique, un matériau réfractaire inorganique, ou par usinage de MICA, graphite, céramiques. Dans une deuxième forme de réalisation, l’organe de pression 42 comprend un dispositif de refroidissement (non représenté), par exemple un circuit de refroidissement liquide ou gazeux intégré ou externe à l’organe de pression 42, pour réguler la température de fonctionnement de l’organe de pression 42 en la maintenant par exemple à la température ambiante. Un tel dispositif de refroidissement permet également de limiter le transfert de chaleur entre l’organe de chauffage 41 et l’organe de pression 42.The pressure member 42 is configured to be maintained at an operating temperature lower than or equal to the melting temperature of the polymer resin of the composite material of each bipolar plate 1, lowered by 20° C., so as not to melt the resin when pressed. In a first embodiment, the pressure member 42 is made of a thermally non-conductive material, so as to limit the transfer of heat between the heating member 41 and the pressure member 42. By way of example , in a non-exhaustive manner, the pressure member 42 is made of a thermoplastic material such as polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyetherketone (PEK), Teflon ®, or in an organic composite material, a material inorganic refractory, or by machining MICA, graphite, ceramics. In a second embodiment, the pressure member 42 comprises a cooling device (not shown), for example a liquid or gaseous cooling circuit integrated or external to the pressure member 42, to regulate the operating temperature of the pressure member 42 by maintaining it, for example, at ambient temperature. Such a cooling device also makes it possible to limit the transfer of heat between the heating member 41 and the pressure member 42.

En référence à la figure 10, dans cet exemple, l’organe de chauffage 41 est monté dans la cavité intérieure 422 de l’organe de pression 42. Cela permet de réaliser un chauffage selon une zone de chauffage C qui est compressée de manière optimale comme cela sera présenté par la suite.Referring to Figure 10, in this example, the heating member 41 is mounted in the inner cavity 422 of the pressure member 42. This makes it possible to carry out heating according to a heating zone C which is compressed in an optimal manner. as will be presented later.

Dans une forme de réalisation préférée, l’organe de chauffage 41 est monté coulissant dans la cavité intérieure 412 de l’organe de pression 42, de manière à pouvoir être facilement éloigné et mis en contact avec la première plaque bipolaire 1A lors de la mise en œuvre du procédé de solidarisation.In a preferred embodiment, the heating member 41 is slidably mounted in the interior cavity 412 of the pressure member 42, so as to be able to be easily removed and brought into contact with the first bipolar plate 1A when implementation of the joining process.

De manière analogue à l’organe de pression 42, comme cela est représenté sur la figure 9, l’organe de chauffage 41 selon l’invention présente une forme périphérique et est configuré pour réaliser un chauffage selon une zone de chauffage C périphérique de manière à faire fondre la couche résiduelle de matrice polymère 31 de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A pour solidariser la première plaque bipolaire 1A avec la deuxième plaque bipolaire 1B. De manière alternative, l’organe de chauffage 41 peut permettre de faire fondre la couche résiduelle de matrice polymère 31 à la fois de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A et de la portion périphérique 3B de la deuxième plaque bipolaire 1B.Analogously to the pressure member 42, as shown in Figure 9, the heating member 41 according to the invention has a peripheral shape and is configured to perform heating according to a peripheral heating zone C in a manner in melting the residual layer of polymer matrix 31 of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A to secure the first bipolar plate 1A to the second bipolar plate 1B. Alternatively, the heating member 41 can make it possible to melt the residual layer of polymer matrix 31 both of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A and of the peripheral portion 3B of the second bipolar plate 1B.

Dans cet exemple, la zone de chauffage C périphérique est strictement incluse dans la zone de pression P périphérique de manière à former sur le module bipolaire M un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale 2A et étant strictement inclus dans la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A. Autrement dit, la zone de pression P de l’organe de pression 42 englobe la zone de chauffage C de l’organe de chauffage 41 de manière à comprimer localement la première plaque bipolaire 1A et la deuxième plaque bipolaire 1B de part et d’autre de l’organe de chauffage 41 autour de la zone de chauffage C.In this example, the peripheral heating zone C is strictly included in the peripheral pressure zone P so as to form on the bipolar module M a peripheral welding bead extending externally to the central portion 2A and being strictly included in the portion peripheral 3A of the first bipolar plate 1A. In other words, the pressure zone P of the pressure member 42 encompasses the heating zone C of the heating member 41 so as to locally compress the first bipolar plate 1A and the second bipolar plate 1B on either side of the heating member 41 around the heating zone C.

En référence à la figure 10, l’organe de chauffage 41 comprend un corps principal 411 et une tête de soudage 412. La tête de soudage 412 forme la zone de chauffage C et est configurée pour venir en contact de la portion de soudage 32 de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A lors d’une opération de soudage comme cela sera décrit plus en détail par la suite. La tête de soudage 412 présente de préférence une largeur g comprise entre 0,1 et 10mm, de préférence inférieure à 5mm. L’organe de chauffage 41 est de préférence centré par rapport à l’organe de pression 42 de manière à ce que la zone de chauffage C soit centrée dans la zone de pression P comme illustré sur les figures 9 et 10.Referring to Figure 10, the heater 41 comprises a main body 411 and a welding head 412. The welding head 412 forms the heating zone C and is configured to come into contact with the welding portion 32 of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A during a welding operation as will be described in more detail later. The welding head 412 preferably has a width g of between 0.1 and 10mm, preferably less than 5mm. Heating member 41 is preferably centered relative to pressure member 42 so that heating zone C is centered in pressure zone P as illustrated in Figures 9 and 10.

De préférence, l’organe de chauffage 41 est configuré pour réaliser un chauffage par exemple par convection, radiation, induction, conduction ou vibration ultrasonique.Preferably, the heater 41 is configured to perform heating, for example by convection, radiation, induction, conduction or ultrasonic vibration.

De manière préférée, l’organe de chauffage 41 est configuré pour être maintenu à une température comprise entre la température de fusion de la résine polymère et la température de dégradation de ladite résine polymère. Une telle température permet avantageusement de faire fondre localement la couche résiduelle de matrice polymère 31 de la première plaque bipolaire 1A.Preferably, the heating member 41 is configured to be maintained at a temperature between the melting temperature of the polymer resin and the degradation temperature of said polymer resin. Such a temperature advantageously makes it possible to locally melt the residual layer of polymer matrix 31 of the first bipolar plate 1A.

Dans une forme de réalisation préférée, l’organe de chauffage 41 est configuré pour appliquer sur la portion de soudage 32 de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A, un effort de pression, désigné effort de pression de soudage, compris entre 0,1 et 1,5MPa Un tel effort de pression permet de maintenir les plaques bipolaires jointes pendant la phase de soudage, sans que l’effort de pression ne les endommage. L’effort de pression permet également de minimiser les effets de déconsolidation dans chaque plaque bipolaire liés à la fusion du polymère et au relâchement des contraintes résiduelles dans le matériau composite de chaque plaque bipolaire. Cela permet en outre d’éviter un déplacement indésirable de la résine en dehors de la zone de soudage.In a preferred embodiment, the heating member 41 is configured to apply to the welding portion 32 of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A, a pressure force, designated welding pressure force, of between 0 .1 and 1.5 MPa Such a pressure force keeps the bipolar plates joined during the welding phase, without the pressure force damaging them. The pressure force also makes it possible to minimize the effects of deconsolidation in each bipolar plate linked to the melting of the polymer and the release of residual stresses in the composite material of each bipolar plate. This further helps prevent unwanted movement of the resin out of the weld area.

Dans une forme de réalisation préférée, toujours en référence à la figure 10, l’organe de chauffage 41 comprend un dispositif de positionnement 43 configuré pour venir en butée contre l’organe de pression 42 lorsque l’organe de chauffage 41 coulisse dans la cavité intérieure 422 de l’organe de pression 42. Dans cet exemple, le dispositif de positionnement 43 se présente sous la forme d’un épaulement faisant saillie latéralement de l’organe de chauffage 41. Un tel dispositif de positionnement 43 permet avantageusement de contrôler la position de l’organe de chauffage 41 par rapport à la première plaque bipolaire 1A durant l’opération de soudage. Autrement dit, lorsque l’organe de chauffage 41 coulisse dans la cavité intérieure 422 de l’organe de pression 42, le dispositif de positionnement 43 permet à l’organe de chauffage 41 de venir en contact avec la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A, sans que la tête de soudage 412 ne traverse la première plaque bipolaire 1A, de manière à limiter l’endommagement des fibres de renfort et la résistance du matériau composite.In a preferred embodiment, still with reference to Figure 10, the heating member 41 comprises a positioning device 43 configured to come into abutment against the pressure member 42 when the heating member 41 slides in the cavity. 422 of the pressure member 42. In this example, the positioning device 43 is in the form of a shoulder projecting laterally from the heating member 41. Such a positioning device 43 advantageously makes it possible to control the position of the heater 41 relative to the first bipolar plate 1A during the welding operation. In other words, when the heating member 41 slides in the interior cavity 422 of the pressure member 42, the positioning device 43 allows the heating member 41 to come into contact with the peripheral portion 3A of the first plate. bipolar 1A, without the welding head 412 passing through the first bipolar plate 1A, so as to limit the damage to the reinforcing fibers and the resistance of the composite material.

En référence à la figure 11, selon une première forme de réalisation, le deuxième dispositif d’assemblage 5 est monté en vis-à-vis du premier dispositif d’assemblage 4 et est configuré pour venir en contact de la deuxième plaque bipolaire 1B, de manière à permettre avec le premier dispositif d’assemblage 4 de comprimer simultanément la première plaque bipolaire 1A et la deuxième plaque bipolaire 1B.Referring to Figure 11, according to a first embodiment, the second assembly device 5 is mounted opposite the first assembly device 4 and is configured to come into contact with the second bipolar plate 1B, so as to allow with the first assembly device 4 to simultaneously compress the first bipolar plate 1A and the second bipolar plate 1B.

Dans cet exemple, le deuxième dispositif d’assemblage 5 se présente simplement sous la forme d’un support, configuré pour soutenir la deuxième plaque bipolaire 1B disposée sous la première plaque bipolaire 1A afin de résister à la pression appliquée par le premier dispositif d’assemblage 4.In this example, the second assembly device 5 is simply in the form of a support, configured to support the second bipolar plate 1B placed under the first bipolar plate 1A in order to resist the pressure applied by the first device. assembly 4.

Dans cette forme de réalisation, l’organe de chauffage 41 du premier dispositif d’assemblage 4 est configuré pour faire fondre l’épaisseur Ep de la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A et l’épaisseur Ep de la portion périphérique 3B de la deuxième plaque bipolaire 1B. L’organe de chauffage 41 du premier dispositif d’assemblage 4 est alors configuré pour former le module bipolaire M.In this embodiment, the heating member 41 of the first assembly device 4 is configured to melt the thickness Ep of the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A and the thickness Ep of the peripheral portion 3B of the second bipolar plate 1B. The heating member 41 of the first assembly device 4 is then configured to form the bipolar module M.

Les dispositifs d’assemblage 4, 5 du système de solidarisation S peuvent être différents, comme cela est représenté sur la figure 11, ou similaires, comme cela est représenté sur la figure 12.The assembly devices 4, 5 of the securing system S can be different, as shown in Figure 11, or similar, as shown in Figure 12.

Dans une deuxième forme de réalisation, représentée sur la figure 11, le deuxième dispositif d’assemblage 5 est similaire au premier dispositif d’assemblage 4. A ce titre, le deuxième dispositif d’assemblage 5 comprend un organe de chauffage 51. De préférence le deuxième dispositif d’assemblage 5 comprend en outre un organe de pression 52 et un organe de positionnement 53. L’organe de chauffage 51, l’organe de pression 52 et l’organe de positionnement 53 du deuxième dispositif d’assemblage 5 présentent dans ce cas la pluralité de caractéristiques décrites précédemment pour l’organe de chauffage 41, l’organe de pression 42 et l’organe de positionnement 43 du premier dispositif d’assemblage 4. Aussi ceux-ci ne seront pas décrits plus en détails.In a second embodiment, represented in FIG. 11, the second assembly device 5 is similar to the first assembly device 4. As such, the second assembly device 5 comprises a heating member 51. Preferably the second assembly device 5 further comprises a pressure member 52 and a positioning member 53. The heating member 51, the pressure member 52 and the positioning member 53 of the second assembly device 5 have in this case the plurality of features described above for the heating member 41, the pressure member 42 and the positioning member 43 of the first assembly device 4. Also these will not be described in more detail.

Dans cette forme de réalisation, le premier dispositif d’assemblage 4 et le deuxième dispositif d’assemblage 5 sont montés de manière symétrique par rapport à la première plaque bipolaire 1A et à la deuxième plaque bipolaire 1B. Autrement dit, le premier dispositif d’assemblage 4 et le deuxième dispositif d’assemblage 5 sont configurés pour comprimer la première plaque bipolaire 1A et la deuxième plaque bipolaire 1B de part et d’autre entre l’organe de pression 42 du premier dispositif d’assemblage 4 et l’organe de pression 52 du deuxième dispositif d’assemblage 5, comme cela est représenté sur la figure 12.In this embodiment, the first assembly device 4 and the second assembly device 5 are mounted symmetrically with respect to the first bipolar plate 1A and to the second bipolar plate 1B. In other words, the first assembly device 4 and the second assembly device 5 are configured to compress the first bipolar plate 1A and the second bipolar plate 1B on either side between the pressure member 42 of the first device. assembly 4 and the pressure member 52 of the second assembly device 5, as shown in Figure 12.

La tête de soudage 512 du deuxième dispositif d’assemblage 5 est alors montée en vis-à-vis de la tête de soudage 412 du premier dispositif d’assemblage 4, de manière à faire fondre simultanément l’épaisseur Ep de la première plaque bipolaire 1A au moyen de la tête de soudage 412 du premier dispositif d’assemblage 4 et l’épaisseur Ep de la deuxième plaque bipolaire 1B au moyen de la tête de soudage 512 du deuxième dispositif d’assemblage 5, comme cela est représenté sur la figure 12. Un chauffage simultané du premier organe de chauffage 41 et du deuxième organe de chauffage 51 sur les deux plaques bipolaires 1A, 1B permet avantageusement de réduire la durée d’application des organes de chauffage 41, 51 sur la portion périphérique 3A, 3B de chaque plaque bipolaire 1A, 1B.The welding head 512 of the second assembly device 5 is then mounted opposite the welding head 412 of the first assembly device 4, so as to simultaneously melt the thickness Ep of the first bipolar plate 1A by means of the welding head 412 of the first joining device 4 and the thickness Ep of the second bipolar plate 1B by means of the welding head 512 of the second joining device 5, as shown in FIG. 12. Simultaneous heating of the first heating member 41 and of the second heating member 51 on the two bipolar plates 1A, 1B advantageously makes it possible to reduce the duration of application of the heating members 41, 51 on the peripheral portion 3A, 3B of each bipolar plate 1A, 1B.

De manière préférée, le système de solidarisation S comprend en outre un dispositif électronique 6 (représenté sur les figures 11 et 12), relié électriquement au premier dispositif d’assemblage 4 et au deuxième dispositif d’assemblage 5. Un tel dispositif électronique 6 est configuré par exemple pour :

  • contrôler l’effort de pression F de chaque organe de pression 42, 52 appliqué sur la première plaque bipolaire 1A et la deuxième plaque bipolaire 1B,
  • commander le coulissement de chaque organe de chauffage 41, 51 dans la cavité intérieure 422, 522 de chaque organe de pression 42, 52, ou bien encore
  • commander la durée d’application de l’organe de chauffage 41, 51 sur la portion de soudage 32 des plaques bipolaires 1A, 1B.
Preferably, the securing system S further comprises an electronic device 6 (shown in FIGS. 11 and 12), electrically connected to the first assembly device 4 and to the second assembly device 5. Such an electronic device 6 is configured for example for:
  • control the pressure force F of each pressure member 42, 52 applied to the first bipolar plate 1A and the second bipolar plate 1B,
  • control the sliding of each heating member 41, 51 in the interior cavity 422, 522 of each pressure member 42, 52, or even
  • control the duration of application of the heater 41, 51 on the welding portion 32 of the bipolar plates 1A, 1B.

Dans une forme de réalisation, le dispositif électronique 6 est en outre configuré pour contrôler la position de chaque organe de chauffage 41, 51 par rapport à l’organe de pression 42, 52 sur lequel il est monté, de manière à contrôler l’effort de pression appliqué par l’organe de chauffage 41, 51 sur la portion périphérique 3A, 3B de chaque plaque bipolaire 1A, 1B, sans nécessiter l’ajout de butée 43, 53.In one embodiment, the electronic device 6 is further configured to control the position of each heating member 41, 51 relative to the pressure member 42, 52 on which it is mounted, so as to control the force pressure applied by the heating member 41, 51 on the peripheral portion 3A, 3B of each bipolar plate 1A, 1B, without requiring the addition of a stop 43, 53.

Le système de solidarisation S selon l’invention permet simultanément un maintien sur toute la périphérie des plaques bipolaires 1A, 1B et un chauffage local permettant une refonte partielle de la couche résiduelle de matrice thermoplastique présente sur chaque face de la portion périphérique 3 de chaque plaque bipolaire 1A, 1B, sans détériorer la portion centrale 2 de chacune. Un tel système de solidarisation S permet également de s’affranchir de l’ajout de matière supplémentaire lors de la formation du module bipolaire M, ce qui représente un gain de temps et limite le nombre d’étapes nécessaires à la formation du module bipolaire M.The securing system S according to the invention simultaneously allows maintenance over the entire periphery of the bipolar plates 1A, 1B and local heating allowing a partial overhaul of the residual layer of thermoplastic matrix present on each face of the peripheral portion 3 of each plate. bipolar 1A, 1B, without damaging the central portion 2 of each. Such a securing system S also makes it possible to dispense with the addition of additional material during the formation of the bipolar module M, which represents a saving of time and limits the number of steps necessary for the formation of the bipolar module M .

Il va dorénavant être décrit un procédé de solidarisation de deux plaques bipolaires1A, 1B, de manière à former un module bipolaire M, en référence aux figures 13 à 18. Dans cet exemple, le système de solidarisation S comprend un premier dispositif d’assemblage 4 et un deuxième dispositif d’assemblage 5 similaires, montés en vis-à-vis l’un de l’autre, de part et d’autre des deux plaques bipolaires 1A, 1B comme illustré à la figure 12. Dans cet exemple, le premier dispositif d’assemblage 4 et le deuxième dispositif d’assemblage 5 sont montés verticalement suivant l’axe Z, c’est-à-dire de manière à ce que les deux plaques bipolaires 1A, 1B s’étendent horizontalement dans le plan (X, Y).There will now be described a method for securing two bipolar plates 1A, 1B, so as to form a bipolar module M, with reference to FIGS. 13 to 18. In this example, the securing system S comprises a first assembly device 4 and a second assembly device 5 similar, mounted facing each other, on either side of the two bipolar plates 1A, 1B as illustrated in FIG. 12. In this example, the first joining device 4 and second joining device 5 are mounted vertically along the Z axis, that is to say so that the two bipolar plates 1A, 1B extend horizontally in the plane ( X, Y).

Le procédé de solidarisation est décrit pour l’exemple d’un système de solidarisation S dans lequel chaque dispositif d’assemblage 4, 5 comprend un organe de pression 42, 52 configuré pour appliquer un effort de pression F selon une zone de pression P périphérique uniquement sur la portion périphérique 3A, 3B de chaque plaque bipolaire 1A, 1B et dans lequel l’organe de chauffage 41, 51 est configuré pour chauffer selon une zone de chauffage C strictement incluse dans la zone de pression P.The fastening method is described for the example of a fastening system S in which each assembly device 4, 5 comprises a pressure member 42, 52 configured to apply a pressure force F according to a peripheral pressure zone P only on the peripheral portion 3A, 3B of each bipolar plate 1A, 1B and in which the heating member 41, 51 is configured to heat according to a heating zone C strictly included in the pressure zone P.

Le premier dispositif d’assemblage 4 et le deuxième dispositif d’assemblage 5 sont commandés de manière analogue, de préférence, simultanément. Par souci de clarté et de concision, il ne sera présenté que les étapes relatives au premier dispositif d’assemblage 4, celles-ci étant analogues pour le deuxième dispositif d’assemblage 5.The first assembly device 4 and the second assembly device 5 are controlled analogously, preferably simultaneously. For the sake of clarity and conciseness, only the steps relating to the first assembly device 4 will be presented, these being analogous for the second assembly device 5.

Le procédé comprend une première étape de positionnement E1 (représentée sur la figure 13) du premier dispositif d’assemblage 4 par rapport à la portion périphérique 3A de la première plaque bipolaire 1A de manière à ce que l’organe de chauffage 41 soit aligné avec la portion de soudage 32 de la première plaque bipolaire 1A décrite précédemment.The method comprises a first step of positioning E1 (shown in FIG. 13) of the first assembly device 4 with respect to the peripheral portion 3A of the first bipolar plate 1A so that the heating member 41 is aligned with the welding portion 32 of the first bipolar plate 1A described previously.

Comme illustré à la figure 10, le premier dispositif d’assemblage 4 est positionné de préférence de manière à placer la cavité intérieure 422 (et de manière incidente l’organe de chauffage 41) de l’organe de pression 42 à une distance h comprise entre 0,5 et 30 mm de la portion centrale 2A de la première plaque bipolaire 1A. Un tel positionnement permet avantageusement de limiter les risques de chauffage de la portion centrale 2A conductrice de chaque plaque bipolaire 1A, 1B permettant ainsi de limiter les risques de faire fondre la matrice thermoplastique de chaque portion centrale 2A, 2B pendant la solidarisation des deux plaques bipolaires 1A, 1B. Ainsi les propriétés conductrices de chaque portion centrale 2A, 2B ne sont pas altérées et les risques liés à la déconsolidation de chaque plaque bipolaire 1A, 1B en composite sont minimisés. Le deuxième dispositif d’assemblage 5 est positionné de manière analogue.As illustrated in Figure 10, the first assembly device 4 is preferably positioned so as to place the interior cavity 422 (and incidentally the heating member 41) of the pressure member 42 at a distance h between between 0.5 and 30 mm from the central portion 2A of the first bipolar plate 1A. Such positioning advantageously makes it possible to limit the risks of heating of the conductive central portion 2A of each bipolar plate 1A, 1B, thus making it possible to limit the risks of melting the thermoplastic matrix of each central portion 2A, 2B during the joining of the two bipolar plates 1A, 1B. Thus the conductive properties of each central portion 2A, 2B are not altered and the risks associated with the deconsolidation of each composite bipolar plate 1A, 1B are minimized. The second assembly device 5 is positioned analogously.

En référence à la figure 14, au cours d’une étape de compression E2, l’organe de pression 42 du premier dispositif d’assemblage 4 et l’organe de pression 52 du deuxième dispositif d’assemblage 5 appliquent un effort de pression F similaire selon chaque zone de pression P périphérique contre la plaque bipolaire 1A, 1B avec laquelle il est en contact, de manière à maintenir immobiles la première plaque bipolaire 1A contre la deuxième plaque bipolaire 1B. Autrement dit, les deux plaques bipolaires 1A, 1B sont compressées au moins en partie sur l’ensemble de leur portion périphérique 3A, 3B entre l’organe de pression 42 du premier dispositif d’assemblage 4 et l’organe de pression 52 du deuxième dispositif d’assemblage 5. Lors de l’étape de compression E2, l’organe de chauffage 41 est en position décalée par rapport à l’organe de pression 42 et ne réalise ainsi pas de chauffage.Referring to Figure 14, during a compression step E2, the pressure member 42 of the first assembly device 4 and the pressure member 52 of the second assembly device 5 apply a pressure force F similar according to each zone of peripheral pressure P against the bipolar plate 1A, 1B with which it is in contact, so as to keep the first bipolar plate 1A stationary against the second bipolar plate 1B. In other words, the two bipolar plates 1A, 1B are compressed at least in part over their entire peripheral portion 3A, 3B between the pressure member 42 of the first assembly device 4 and the pressure member 52 of the second assembly device 5. During the compression step E2, the heating member 41 is in an offset position with respect to the pressure member 42 and thus does not heat.

Comme illustré à la figure 15, dans cet exemple, l’organe de chauffage 41 coulisse alors dans la cavité intérieure 422 de l’organe de pression 42, au cours d’une étape de déplacement E3. Le déplacement est stoppé lorsque le dispositif de positionnement 43 vient en butée contre l’organe de pression 42 de manière à positionner l’organe de chauffage 41 en contact optimal avec la plaque bipolaire 1A. L’organe de chauffage 41 est en position alignée par rapport à l’organe de pression 42 afin d’agir de manière synergique. Dans une telle position, chaque organe de chauffage 41, 52 applique un effort de pression selon la zone de chauffage C périphérique sur chaque portion de soudage 32 de chaque plaque bipolaire 1A, 1B.As illustrated in Figure 15, in this example, the heating member 41 then slides in the interior cavity 422 of the pressure member 42, during a displacement step E3. The movement is stopped when the positioning device 43 comes into abutment against the pressure member 42 so as to position the heating member 41 in optimum contact with the bipolar plate 1A. The heater 41 is in an aligned position with respect to the pressure member 42 in order to act synergistically. In such a position, each heating member 41, 52 applies a pressure force along the peripheral heating zone C on each welding portion 32 of each bipolar plate 1A, 1B.

En référence à la figure 16, chaque organe de chauffage 41, 52 chauffe, dans une étape de chauffage E4, selon la zone de chauffage C périphérique de manière à faire fondre la matrice de chaque plaque bipolaire 1A, 1B pour solidariser la première plaque bipolaire 1A avec la deuxième plaque bipolaire 1B et former le module bipolaire M.Referring to Figure 16, each heating member 41, 52 heats, in a heating step E4, along the peripheral heating zone C so as to melt the matrix of each bipolar plate 1A, 1B to secure the first bipolar plate 1A with the second bipolar plate 1B and form the bipolar module M.

Dans un mode de mise en œuvre préféré, chaque organe de chauffage 41, 52 chauffe à une température comprise entre la température de fusion de la résine polymère et la température de fusion augmentée de 40°C, pendant une première durée prédéterminée de chauffage inférieure ou égale à 20 secondes, de manière à faire fondre la résine polymère pour souder les plaques bipolaires 1A, 1B sans déconsolider l’assemblage thermoplastique de chacune, ce qui pourrait l’endommager.In a preferred embodiment, each heating member 41, 52 heats up to a temperature between the melting temperature of the polymer resin and the melting temperature increased by 40° C., for a first predetermined duration of heating that is less than or equal to equal to 20 seconds, so as to melt the polymer resin to weld the bipolar plates 1A, 1B without deconsolidating the thermoplastic assembly of each, which could damage it.

De manière alternative, les étapes E3 et E4 sont réalisées simultanément. Dans un tel mode de mise en œuvre, chaque organe de chauffage 41, 52 chauffe et est pressé, une fois avoir atteint une température prédéterminée, contre chaque plaque bipolaire 1A, 1B pendant la première durée prédéterminée.Alternatively, steps E3 and E4 are carried out simultaneously. In such an embodiment, each heating member 41, 52 heats up and is pressed, once having reached a predetermined temperature, against each bipolar plate 1A, 1B for the first predetermined duration.

Après la première durée prédéterminée de chauffage, en référence à la figure 17, au cours d’une étape de déplacement E5, chaque organe de chauffage 41, 51 est déplacé de manière inverse à l’étape E3 de manière à retirer l’organe de chauffage 41, 51 de chaque plaque bipolaire 1A, 1B. La portion de soudage 32 de chaque plaque bipolaire 1A, 1B refroidit pendant une deuxième durée prédéterminée de refroidissement au cours de laquelle chaque organe de pression 42, 52 maintient l’effort de pression F. La deuxième durée prédéterminée est de préférence inférieure ou égale à 5 secondes, de manière à permettre la consolidation du cordon de soudure formé par chaque organe de chauffage 41, 51.After the first predetermined heating time, with reference to FIG. 17, during a displacement step E5, each heating member 41, 51 is moved in the opposite manner in step E3 so as to withdraw the member from heating 41, 51 of each bipolar plate 1A, 1B. The welding portion 32 of each bipolar plate 1A, 1B cools for a second predetermined cooling time during which each pressure member 42, 52 maintains the pressure force F. The second predetermined time is preferably less than or equal to 5 seconds, so as to allow consolidation of the weld bead formed by each heating member 41, 51.

En référence à la figure 18, après la deuxième durée prédéterminée de refroidissement, au cours d’une étape de retrait E6, chaque organe de pression 42, 52 est déplacé de manière inverse à l’étape E2. Chaque organe de pression 42, 52 est retiré de chaque plaque bipolaire 1A, 1B, de manière à ne plus les compresser.Referring to Figure 18, after the second predetermined cooling time, during a withdrawal step E6, each pressure member 42, 52 is moved inversely to step E2. Each pressure member 42, 52 is removed from each bipolar plate 1A, 1B, so as to no longer compress them.

Un tel procédé de solidarisation permet avantageusement un soudage simple et rapide de deux plaques bipolaires pour former le module bipolaire. Le procédé selon l’invention permet de s’assurer du soudage de deux plaques bipolaires tout en garantissant de conserver les caractéristiques de conductivité de la portion centrale de chaque plaque bipolaire comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une résine polymère et présentant une portion centrale comprenant des fibres de renfort exposées. Grâce à l’invention, le soudage de deux plaques bipolaires telles que décrites dans ce document est également réalisé de manière fiable en s’assurant de l’étanchéité des canaux internes au module bipolaire. En outre, le soudage est réalisé sans ajout de matière, ce qui permet de s’affranchir du positionnement précis de joint adhésif par exemple et limite le nombre d’étapes nécessaires à la formation du module bipolaire. Le procédé de solidarisation selon l’invention permet en outre de réduire de façon très importante la durée du soudage de deux plaques bipolaires.Such a joining process advantageously allows simple and rapid welding of two bipolar plates to form the bipolar module. The method according to the invention makes it possible to ensure the welding of two bipolar plates while guaranteeing to preserve the conductivity characteristics of the central portion of each bipolar plate comprising reinforcing fibers impregnated in a polymer resin and having a central portion comprising exposed reinforcing fibers. Thanks to the invention, the welding of two bipolar plates as described in this document is also carried out reliably by ensuring the tightness of the channels internal to the bipolar module. In addition, the welding is carried out without adding material, which makes it possible to dispense with the precise positioning of the adhesive joint for example and limits the number of steps necessary for the formation of the bipolar module. The joining method according to the invention also makes it possible to very significantly reduce the duration of the welding of two bipolar plates.

Claims (15)

Système de solidarisation (S) d’une première plaque bipolaire (1A) et d’une deuxième plaque bipolaire (1B) de manière à former un module bipolaire (M) d’un dispositif électrochimique, le dispositif électrochimique étant configuré pour mettre en œuvre une réaction électrochimique, chaque plaque bipolaire (1A, 1B) étant réalisée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort conductrices imprégnées dans une résine polymère, chaque plaque bipolaire (1A, 1B) comprenant :
  • une portion centrale (2A, 2B), électriquement conductrice, destinée à réaliser des échanges dans le dispositif électrochimique, et
  • une portion périphérique (3A, 3B), électriquement non conductrice, s’étendant extérieurement à la portion centrale (2A, 2B),
  • le système de solidarisation (S) comprenant :
    • un premier dispositif d’assemblage (4) configuré pour être en contact avec la première plaque bipolaire (1A), et
    • un deuxième dispositif d’assemblage (5) configuré pour être en contact avec la deuxième plaque bipolaire (1B),
    • le premier dispositif d’assemblage (4) comprenant un organe de chauffage (41) ayant une forme périphérique et configuré pour réaliser un chauffage selon une zone de chauffage (C) périphérique sur la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A) de manière à faire fondre la matrice pour solidariser la première plaque bipolaire (1A) avec la deuxième plaque bipolaire (1B) et former un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale (2A) et étant strictement inclus dans la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A).
System for securing (S) a first bipolar plate (1A) and a second bipolar plate (1B) so as to form a bipolar module (M) of an electrochemical device, the electrochemical device being configured to implement an electrochemical reaction, each bipolar plate (1A, 1B) being made of a composite material comprising conductive reinforcing fibers impregnated in a polymer resin, each bipolar plate (1A, 1B) comprising:
  • a central portion (2A, 2B), electrically conductive, intended to carry out exchanges in the electrochemical device, and
  • a peripheral portion (3A, 3B), electrically non-conductive, extending outside the central portion (2A, 2B),
  • the securing system (S) comprising:
    • a first assembly device (4) configured to be in contact with the first bipolar plate (1A), and
    • a second assembly device (5) configured to be in contact with the second bipolar plate (1B),
    • the first assembly device (4) comprising a heating member (41) having a peripheral shape and configured to carry out heating according to a peripheral heating zone (C) on the peripheral portion (3A) of the first bipolar plate (1A ) so as to melt the matrix to secure the first bipolar plate (1A) with the second bipolar plate (1B) and form a peripheral weld bead extending externally to the central portion (2A) and being strictly included in the portion peripheral (3A) of the first bipolar plate (1A).
Système de solidarisation (S) selon la revendication 1, dans lequel le premier dispositif d’assemblage (4) comprend un organe de pression (42) configuré pour appliquer un effort de pression (F) selon une zone de pression (P) au moins sur une partie de la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A) de manière à comprimer la première plaque bipolaire (1A) et la deuxième plaque bipolaire (1B) entre le premier dispositif d’assemblage (4) et le deuxième dispositif d’assemblage (5), l’organe de chauffage (41) étant monté sur l’organe de pression (42), la zone de chauffage (C) étant au voisinage de la zone de pression (P).Securing system (S) according to claim 1, in which the first assembly device (4) comprises a pressure member (42) configured to apply a pressure force (F) according to a pressure zone (P) at least on a part of the peripheral portion (3A) of the first bipolar plate (1A) so as to compress the first bipolar plate (1A) and the second bipolar plate (1B) between the first assembly device (4) and the second assembly device (5), the heating member (41) being mounted on the pressure member (42), the heating zone (C) being in the vicinity of the pressure zone (P). Système de solidarisation (S) selon la revendication 2, dans lequel, l’organe de pression (42) présentant une forme périphérique, la zone de pression (P) s’étend de manière périphérique uniquement sur la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A), et la zone de chauffage (C) périphérique est strictement incluse dans la zone de pression (P) périphérique.Securing system (S) according to claim 2, in which, the pressure member (42) having a peripheral shape, the pressure zone (P) extends peripherally only over the peripheral portion (3A) of the first bipolar plate (1A), and the peripheral heating zone (C) is strictly included in the peripheral pressure zone (P). Système de solidarisation (S) selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel, l’organe de pression (42) du premier dispositif d’assemblage (4) comprenant une cavité intérieure (412), l’organe de chauffage (41) du premier dispositif d’assemblage (4) est monté coulissant dans la cavité intérieure (412) de l’organe de pression (42).Securing system (S) according to one of Claims 2 and 3, in which the pressure member (42) of the first assembly device (4) comprising an internal cavity (412), the heating member ( 41) of the first assembly device (4) is slidably mounted in the internal cavity (412) of the pressure member (42). Système de solidarisation (S) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel, l’organe de chauffage (41) étant configuré pour venir en contact de la première plaque bipolaire (1A), l’organe de chauffage (41) comprend un dispositif de positionnement (43) configuré pour venir en butée contre l’organe de pression (42) de manière à définir précisément la position de l’organe de chauffage (41).Connection system (S) according to one of Claims 2 to 4, in which, the heating member (41) being configured to come into contact with the first bipolar plate (1A), the heating member (41) comprises a positioning device (43) configured to abut against the pressure member (42) so as to precisely define the position of the heating member (41). Système de solidarisation (S) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’organe de chauffage (41) comprenant une tête de soudage (422), la tête de soudage (422) présente une section (g) inférieure ou égale à 5mm.Securing system (S) according to one of Claims 1 to 5, in which the heating member (41) comprising a welding head (422), the welding head (422) has a section (g) lower or equal to 5mm. Système de solidarisation (S) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’organe de chauffage (41) est configuré pour appliquer un effort de pression compris entre 0,1 et 1,5MPa selon la zone de chauffage (C) périphérique.Securing system (S) according to one of Claims 1 to 6, in which the heating member (41) is configured to apply a pressure force of between 0.1 and 1.5 MPa depending on the heating zone (C ) device. Système de solidarisation (S) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le deuxième dispositif d’assemblage (5) comprend un organe de chauffage (51) ayant une forme périphérique, l’organe de chauffage (51) étant configuré pour réaliser un chauffage selon une zone de chauffage périphérique sur la portion périphérique (3B) de la deuxième plaque bipolaire (1B) de manière à faire fondre la matrice de la deuxième plaque bipolaire (1B) et former un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale (2B) et étant strictement inclus dans la portion périphérique (3B) de la deuxième plaque bipolaire (1B).Securing system (S) according to one of Claims 1 to 7, in which the second assembly device (5) comprises a heating member (51) having a peripheral shape, the heating member (51) being configured to perform heating according to a peripheral heating zone on the peripheral portion (3B) of the second bipolar plate (1B) so as to melt the matrix of the second bipolar plate (1B) and form a peripheral weld bead extending externally to the central portion (2B) and being strictly included in the peripheral portion (3B) of the second bipolar plate (1B). Procédé de solidarisation d’une première plaque bipolaire (1A) et d’une deuxième plaque bipolaire (1B) de manière à former un module bipolaire (M) d’un dispositif électrochimique, le dispositif électrochimique étant configuré pour mettre en œuvre une réaction électrochimique, le procédé de solidarisation étant réalisé au moyen du système de solidarisation (S) selon l’une des revendications 1 à 8, le procédé de solidarisation comprenant :
  • une étape de chauffage (E4), au moins par l’organe de chauffage (41) du premier dispositif d’assemblage (4), pendant une première durée prédéterminée de chauffage, l’étape de chauffage (E4) étant réalisée selon une zone de chauffage (C) périphérique sur la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A) de manière à former un cordon de soudage périphérique s’étendant extérieurement à la portion centrale (2A) et étant strictement inclus dans la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A).
Method for securing a first bipolar plate (1A) and a second bipolar plate (1B) so as to form a bipolar module (M) of an electrochemical device, the electrochemical device being configured to implement an electrochemical reaction , the securing process being carried out by means of the securing system (S) according to one of claims 1 to 8, the securing process comprising:
  • a step of heating (E4), at least by the heating member (41) of the first assembly device (4), for a first predetermined duration of heating, the step of heating (E4) being carried out according to a zone heating device (C) on the peripheral portion (3A) of the first bipolar plate (1A) so as to form a peripheral weld bead extending externally to the central portion (2A) and being strictly included in the peripheral portion ( 3A) of the first bipolar plate (1A).
Procédé de solidarisation selon la revendication 9, comprenant précédemment à l’étape de chauffage (E4), une étape d’application (E2), au moins par un organe de pression (42) du premier dispositif d’assemblage (4), d’un effort de pression (F), l’effort de pression (F) étant appliqué selon une zone de pression (P) au moins sur une partie de la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A), de manière à comprimer la première plaque bipolaire (1A) et la deuxième plaque bipolaire (1B).Method of securing according to claim 9, comprising, prior to the heating step (E4), a step of applying (E2), at least by a pressure member (42) of the first assembly device (4), d a pressure force (F), the pressure force (F) being applied according to a pressure zone (P) at least on a part of the peripheral portion (3A) of the first bipolar plate (1A), so compressing the first bipolar plate (1A) and the second bipolar plate (1B). Procédé de solidarisation selon la revendication 10, dans lequel, postérieurement à l’étape de chauffage (E4), l’organe de pression (42) du premier dispositif d’assemblage (4) maintient l’effort de pression (F) selon la zone de pression (P) pendant une deuxième durée prédéterminée de refroidissement.Method of securing according to claim 10, in which, after the heating step (E4), the pressure member (42) of the first assembly device (4) maintains the pressure force (F) according to the pressure zone (P) for a second predetermined cooling time. Procédé de solidarisation selon la revendication 11, dans lequel la deuxième durée prédéterminée de refroidissement est inférieure ou égale à 5 secondes.Method of securing according to claim 11, in which the second predetermined cooling time is less than or equal to 5 seconds. Procédé de solidarisation selon l’une des revendications 9 à 12, dans lequel l’étape de chauffage (E4) est réalisée simultanément par l’organe de chauffage (41) du premier dispositif d’assemblage (4) sur la portion périphérique (3A) de la première plaque bipolaire (1A) et par l’organe de chauffage (51) du deuxième dispositif d’assemblage (5) sur la portion périphérique (3B) de la deuxième plaque bipolaire (1B).Method of securing according to one of Claims 9 to 12, in which the heating step (E4) is carried out simultaneously by the heating member (41) of the first assembly device (4) on the peripheral portion (3A ) of the first bipolar plate (1A) and by the heating member (51) of the second assembly device (5) on the peripheral portion (3B) of the second bipolar plate (1B). Procédé de solidarisation selon l’une des revendications 9 à 13, dans lequel la distance entre la zone de chauffage (C) périphérique et la portion centrale (2A, 2B) de chaque plaque bipolaire (1A, 1B) est supérieure ou égale à 0,5mm.Method of securing according to one of Claims 9 to 13, in which the distance between the peripheral heating zone (C) and the central portion (2A, 2B) of each bipolar plate (1A, 1B) is greater than or equal to 0 .5mm. Procédé de solidarisation selon l’une des revendications 9 à 14, dans lequel la première durée prédéterminée de chauffage est inférieure ou égale à 20 secondes.
Method of securing according to one of Claims 9 to 14, in which the first predetermined duration of heating is less than or equal to 20 seconds.
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