FR3112656A1 - ELECTROCHEMICAL DEVICE - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un dispositif électrochimique (100) comprenant :- un empilement (200) à oxydes solides ;- deux plaques de serrage enserrant l’empilement (200) ;- deux tiges de serrage (60) s’étendant chacune d’un premier orifice (51) vers un deuxième orifice (52), respectivement de la première et de la seconde plaque ;au moins une tige de serrage, comprend, dans son volume, un évidement formant un conduit (80) permettant la distribution ou l’évacuation d’au moins un gaz de l’empilement (200), ledit conduit (80) s’étend de la première vers la deuxième plaque (310) de sorte que la chaleur produite par l’empilement (200) permette, par rayonnement, un échauffement du gaz circulant dans ledit conduit primaire (80), l’évidement étant réalisé de manière à imposer à un gaz susceptible de circuler dans le conduit primaire (80) un parcours d’une longueur supérieure à l’espacement entre les deux plaques de serrage. Figure pour l’abrégé : figure 6. The invention relates to an electrochemical device (100) comprising:- a solid oxide stack (200);- two clamping plates gripping the stack (200);- two clamping rods (60) each extending from a first orifice (51) to a second orifice (52), respectively of the first and of the second plate; at least one clamping rod, comprises, in its volume, a recess forming a duct (80) allowing the distribution or the evacuation of at least one gas from the stack (200), said duct (80) extends from the first to the second plate (310) so that the heat produced by the stack (200) allows, by radiation , a heating of the gas circulating in the said primary conduit (80), the recess being made in such a way as to impose on a gas capable of circulating in the primary conduit (80) a path of a length greater than the spacing between the two clamping plates. Figure for abstract: Figure 6.

Description

DISPOSITIF ELECTROCHIMIQUEELECTROCHEMICAL DEVICE

La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs électrochimiques pourvus d’au moins une cellule électrochimique à oxydes solides fonctionnant à haute température.The present invention relates to the general field of electrochemical devices provided with at least one solid oxide electrochemical cell operating at high temperature.

La présente invention concerne notamment un dispositif électrochimique comprenant au moins une cellule électrochimique enserrée entre deux plaques de serrage, maintenue par les tiges de serrages.The present invention relates in particular to an electrochemical device comprising at least one electrochemical cell sandwiched between two clamping plates, held by the clamping rods.

En particulier, les tiges de serrage comprennent un conduit de circulation de gaz destiné à être distribué au niveau de l’au moins une cellule électrochimique et permettre ainsi une surchauffe ou une préchauffe dudit gaz. Le conduit de circulation, selon la présente invention, est notamment agencé de sorte que le temps de séjour du gaz dans le conduit soit supérieur à l’espacement entre les deux plaques de serrage. Le conduit peut, à cet égard, être de forme hélicoïdale. Un tel agencement permet ainsi d’améliorer l’efficacité de l’échange thermique susceptible d’intervenir entre le gaz et la chaleur produite par l’au moins une cellule électrochimique.In particular, the clamping rods comprise a gas circulation duct intended to be distributed at the level of the at least one electrochemical cell and thus allow overheating or preheating of said gas. The circulation duct, according to the present invention, is in particular arranged so that the residence time of the gas in the duct is greater than the spacing between the two clamping plates. The duct may, in this respect, be of helical shape. Such an arrangement thus makes it possible to improve the efficiency of the heat exchange likely to occur between the gas and the heat produced by the at least one electrochemical cell.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR ART

La figure 1 représente un dispositif électrochimique 100 connu de l’état de la technique et décrit dans le document [1] cité à la fin de la description.FIG. 1 represents an electrochemical device 100 known from the state of the art and described in document [1] cited at the end of the description.

Le dispositif électrochimique comprend un empilement 200 à oxydes solides fonctionnant à haute température enserré en deux plaques de serrage 300 et 310 pouvant fonctionner soit en mode électrolyseur, soit en mode pile à combustible. Des tiges de serrage, s’étendant entre les deux plaques de serrage, sont par ailleurs mises en œuvre afin de maintenir le serrage de l’empilement par les plaques de serrage.The electrochemical device comprises a stack 200 of solid oxides operating at high temperature enclosed in two clamping plates 300 and 310 able to operate either in electrolyser mode or in fuel cell mode. Clamping rods, extending between the two clamping plates, are also implemented in order to maintain the clamping of the stack by the clamping plates.

Le dispositif électrochimique 100 est généralement désigné sous l’un ou l’autre des acronymes anglo-saxon « SOEC » (« Solid Oxide Electrolyser Cell ») ou « SOFC » (« Solid Oxide Full Cell ») lorsqu’il fonctionne, respectivement, en mode électrolyseur ou en mode pile à combustible.The electrochemical device 100 is generally referred to by one or other of the acronyms "SOEC" ("Solid Oxide Electrolyser Cell") or "SOFC" ("Solid Oxide Full Cell") when it operates, respectively, in electrolyser mode or in fuel cell mode.

L’empilement 200, tel qu’illustré à la figure 2, comprend un empilement 200 de cellules électrochimiques élémentaires 210 entre lesquelles viennent s’interposer des interconnecteurs 230 destinés à assurer un contact électrique entre les cellules électrochimiques élémentaires. Ces interconnecteurs comprennent également des canaux permettant l’évacuation et/ou la distribution de gaz au niveau des cellules élémentaires.The stack 200, as illustrated in FIG. 2, comprises a stack 200 of elementary electrochemical cells 210 between which are interposed interconnectors 230 intended to ensure electrical contact between the elementary electrochemical cells. These interconnectors also include channels allowing the evacuation and/or the distribution of gas at the level of the elementary cells.

Chaque cellule électrochimique élémentaire comprend un électrolyte 210e intercalé entre une anode 210a et une cathode 210c.Each elementary electrochemical cell comprises an electrolyte 210e interposed between an anode 210a and a cathode 210c.

Tout au long de la description de la présente demande, par « anode », « cathode » et « électrolyte », on entend des éléments de forme généralement plane, par exemple sous forme de couche, qui comprennent deux faces principales essentiellement parallèles et reliées par un contour.Throughout the description of the present application, by "anode", "cathode" and "electrolyte" is meant elements of generally flat shape, for example in the form of a layer, which comprise two essentially parallel main faces and connected by an outline.

L’anode et la cathode de chaque cellule électrochimique élémentaire comprennent généralement une couche poreuse, tandis que l’électrolyte forme une couche dense et étanche.The anode and the cathode of each elementary electrochemical cell generally comprise a porous layer, while the electrolyte forms a dense and tight layer.

Chaque interconnecteur disposé de part et d’autre d’une cellule électrochimique forme, respectivement, avec l’anode un compartiment anodique 230a de distribution et de collecte de gaz, et avec la cathode un compartiment cathodique 230c de distribution et de collecte de gaz.Each interconnector arranged on either side of an electrochemical cell forms, respectively, with the anode an anode compartment 230a for gas distribution and collection, and with the cathode a cathode compartment 230c for gas distribution and collection.

En fonctionnement, l’anode et la cathode sont le siège de réactions électrochimiques, tandis que l’électrolyte permet le transport d’ions de la cathode vers l’anode, ou inversement selon que le dispositif électrochimique fonctionne en mode électrolyseur ou en mode pile à combustible.In operation, the anode and the cathode are the site of electrochemical reactions, while the electrolyte allows the transport of ions from the cathode to the anode, or vice versa depending on whether the electrochemical device operates in electrolyser mode or in battery mode. fuel.

Ainsi en mode électrolyseur, le compartiment cathodique permet un apport de vapeur d’eau et une évacuation des produits de réduction de l’eau, notamment de l’hydrogène, tandis que le compartiment anodique assure, via un gaz drainant, l’évacuation du dioxygène produit de l’oxydation des ions O2-migrant de la cathode vers l’anode.Thus in electrolyser mode, the cathode compartment allows a supply of water vapor and an evacuation of the water reduction products, in particular hydrogen, while the anode compartment ensures, via a draining gas, the evacuation of the dioxygen produced from the oxidation of O 2- ions migrating from the cathode to the anode.

Le mécanisme d’électrolyse (mode « SOEC ») de la vapeur d’eau par une cellule électrochimique élémentaire est illustré à la figure 3. Au cours de cette électrolyse, la cellule électrochimique élémentaire est alimentée par un courant circulant de la cathode vers l’anode. La vapeur d’eau distribuée par le compartiment cathodique est alors réduite sous l’effet du courant selon la demi-réaction suivante :
[Math 1]
2 H2O + 4 e-→ 2 H2+ 2 O2-.
Le dihydrogène produit lors de cette réaction est alors évacué, tandis que les ions O2-produits lors de cette réduction migrent de la cathode vers l’anode, via l’électrolyte, où ils sont oxydés en dioxygène selon la demi-réaction :
[Math 2]
2 O2-→ O2+ 4 e-.
Le dioxygène ainsi formé est quant à lui évacué par le gaz drainant circulant dans le compartiment anodique.
The mechanism of electrolysis (“SOEC” mode) of water vapor by an elementary electrochemical cell is illustrated in figure 3. During this electrolysis, the elementary electrochemical cell is powered by a current flowing from the cathode to the 'anode. The water vapor distributed by the cathode compartment is then reduced under the effect of the current according to the following half-reaction:
[Math 1]
2 H 2 O + 4 e - → 2 H 2 + 2 O 2- .
The dihydrogen produced during this reaction is then evacuated, while the O 2- ions produced during this reduction migrate from the cathode to the anode, via the electrolyte, where they are oxidized to dioxygen according to the half-reaction:
[Math 2]
2 O 2- → O 2 + 4 e - .
The oxygen thus formed is evacuated by the draining gas circulating in the anode compartment.

L’électrolyse de la vapeur d’eau répond à la réaction suivante :
[Math 3]
2 H2O → 2 H2+ O2.
En mode pile à combustible (« SOFC »), de l’air est injecté dans le compartiment cathodique où l’oxygène se réduit alors en ions O2-. Ces ions O2-migrent alors vers l’anode et réagissent avec du dihydrogène circulant dans le compartiment anodique pour former de l’eau.
The electrolysis of water vapor responds to the following reaction:
[Math 3]
2H2O2H2 + O2 .
In fuel cell (“SOFC”) mode, air is injected into the cathode compartment where the oxygen is then reduced to O 2- ions. These O 2- ions then migrate towards the anode and react with dihydrogen circulating in the anode compartment to form water.

Le fonctionnement en mode pile à combustible permet la production d’un courant électrique.Operation in fuel cell mode allows the production of an electric current.

L’optimisation du fonctionnement d’un tel dispositif électrochimique connu de l’état de la technique peut toutefois requérir certaines contraintes.The optimization of the operation of such an electrochemical device known from the state of the art may however require certain constraints.

Notamment, il est nécessaire d’avoir une isolation électrique entre deux interconnecteurs successifs sous peine de court-circuiter la cellule électrochimique élémentaire, mais aussi un bon contact électrique et une surface de contact suffisante entre une cellule électrochimique élémentaire et un interconnecteur. La plus faible résistance ohmique possible est alors recherchée entre cellules et interconnecteurs. Celle-ci dépend des matériaux en regard mais également du niveau de serrage de l’empilement.In particular, it is necessary to have an electrical insulation between two successive interconnectors under penalty of short-circuiting the elementary electrochemical cell, but also a good electrical contact and a sufficient contact surface between an elementary electrochemical cell and an interconnector. The lowest possible ohmic resistance is then sought between cells and interconnectors. This depends on the facing materials but also on the level of tightness of the stack.

Par ailleurs, il faut disposer d’une étanchéité entre les compartiments anodiques et cathodiques sous peine d’avoir une recombinaison des gaz produits entraînant une baisse de rendement et surtout l’apparition de points chauds endommageant l’empilement. De nouveau, cette étanchéité dépend de la conception des joints et des matériaux utilisés mais également du niveau de serrage de l’empilement.In addition, it is necessary to have a seal between the anode and cathode compartments under penalty of having a recombination of the gases produced leading to a drop in efficiency and especially the appearance of hot spots damaging the stack. Again, this tightness depends on the design of the joints and the materials used, but also on the level of tightness of the stack.

Enfin, il est préférable d’avoir une bonne distribution des gaz à la fois en entrée et en récupération des produits sous peine de perte de rendement, d’inhomogénéité de pression et de température au sein des différentes cellules électrochimiques élémentaires, voire de dégradations rédhibitoires desdites cellules.Finally, it is preferable to have a good distribution of the gases both at the inlet and at the recovery of the products, under penalty of loss of yield, of inhomogeneity of pressure and temperature within the various elementary electrochemical cells, even of prohibitive degradations. of said cells.

Il est par ailleurs notable qu’une injection des gaz à haute température, notamment entre 600°C et 1000°C, tant en mode électrolyse qu’en mode pile à combustible, présente un avantage certain.It is also noteworthy that injection of gases at high temperature, in particular between 600°C and 1000°C, both in electrolysis mode and in fuel cell mode, has a definite advantage.

Les gaz entrants et sortants dans l’empilement à oxydes solides à haute température SOEC ou SOFC peuvent être chauffés préalablement à leur injection dans ledit empilement, notamment avec un four tel que représenté à la figure 4.The gases entering and leaving the SOEC or SOFC high-temperature solid oxide stack can be heated prior to their injection into said stack, in particular with a furnace as shown in Figure 4.

À cet égard, le four 10 comporte des parties froides PF et des parties chaudes PC, ces dernières comprenant la sole de four 11, un tube en boucle 12 pour gérer les entrées et sorties de gaz du dispositif électrochimique.In this respect, the furnace 10 comprises cold parts PF and hot parts PC, the latter comprising the furnace floor 11, a loop tube 12 to manage the gas inlets and outlets of the electrochemical device.

Il existe alors deux techniques principales pour réaliser la surchauffe des gaz d’entrée dans un empilement d’électrolyse à haute température (SOEC) ou de pile à combustible (SOFC).There are then two main techniques for superheating the inlet gases in a high temperature electrolysis (SOEC) or fuel cell stack (SOFC).

Tel que représenté schématiquement à la figure 4, il est possible de disposer un tube en boucle 12 enroulé au droit des résistances chauffantes du four 10 dans sa partie chaude PC.As shown schematically in Figure 4, it is possible to arrange a tube loop 12 wound in line with the heating resistors of the oven 10 in its hot part PC.

Les gaz sont alors préalablement chauffés à une température voisine d’environ 500°C en sortie d’échangeurs, et circulent alors dans le tube en boucle 12 afin d’être exposés au rayonnement des résistances chauffantes. Il résulte de cette exposition au rayonnement, une surchauffe des gaz d’une température d’environ 300°C avant que ces derniers ne soient injectés dans l’empilement à oxydes solides.The gases are then heated beforehand to a temperature close to approximately 500° C. at the outlet of the exchangers, and then circulate in the loop tube 12 in order to be exposed to the radiation of the heating resistors. This exposure to radiation results in overheating of the gases to a temperature of around 300°C before they are injected into the solid oxide stack.

De manière alternative, il est possible de faire passer les gaz par un chauffeur électrique 30 (figure 5) qui comprend une masse inertielle 31 en acier, une résistance chauffante 32 et un tube de conduite des gaz 33 enroulé sur la masse inertielle 31. Un tel chauffeur électrique 30 permet de porter les gaz entrants GE de 20°C à une température d’environ 800°C avant leur introduction (gaz sortants GS) dans l’empilement à oxydes solides.Alternatively, it is possible to pass the gases through an electric heater 30 (FIG. 5) which comprises an inertial mass 31 made of steel, a heating resistor 32 and a gas conduit tube 33 wound on the inertial mass 31. A such an electric heater 30 makes it possible to bring the incoming gases GE from 20° C. to a temperature of approximately 800° C. before their introduction (outgoing gases GS) into the solid oxide stack.

Cependant, ces deux techniques nécessitent l’ajustement de la température des gaz de manière très précise afin d’assurer le bon fonctionnement du dispositif électrochimique.However, these two techniques require the adjustment of the gas temperature in a very precise way in order to ensure the proper functioning of the electrochemical device.

Par ailleurs, la mise en œuvre d’une surchauffe selon le principe exposé à la figure 4 nécessite le recours à un assemblage compliqué du fait de la présence d’enroulements, et notamment un cintrage des tubes en boucle. Les tubes en boucle augmentent d’autant le volume du dispositif, et génèrent en outre des difficultés quant à l’assemblage global du dispositif (passage des amenées de courant, des thermocouples…).Furthermore, the implementation of overheating according to the principle shown in Figure 4 requires the use of a complicated assembly due to the presence of windings, and in particular a bending of the tubes in a loop. The looped tubes increase the volume of the device accordingly, and also generate difficulties with regard to the overall assembly of the device (passage of current leads, thermocouples, etc.).

De plus, le tube en boucle peut nécessiter un traitement coûteux et long afin d’éviter les pollutions dues à son l’oxydation.In addition, the loop tube may require costly and time-consuming treatment to avoid pollution due to its oxidation.

La technique mise en œuvre à la figure 5, quant à elle, présente un encombrement qui n’est pas compatible avec la tendance actuelle de proposer des systèmes de plus en plus compacts.The technique implemented in Figure 5, on the other hand, presents a size that is not compatible with the current trend of proposing increasingly compact systems.

Différentes alternatives à ces modes de surchauffe ont donc été proposées. Ces dernières mettent en œuvre, de manière générale, une surchauffe des gaz plus à proximité de l’empilement afin de tirer un meilleur profit de la chaleur produite, et donc rayonnée, par l’empilement 200.Various alternatives to these overheating modes have therefore been proposed. The latter implement, in general, a superheating of the gases closer to the stack in order to make better use of the heat produced, and therefore radiated, by the stack 200.

Il est ainsi possible, tel que décrit dans le document [2] cité à la fin de la description, de ménager un canal d’échange thermique dans l’une et/ou l’autre des plaques de serrage. Cette configuration permet ainsi d’exposer le gaz circulant dans ledit canal, et avant son injection dans l’empilement 200, à la chaleur susceptible d’être produite par ledit empilement 200. Ce positionnement au plus près de la source chaleur formée par l’empilement confère au dispositif électrochimique une efficacité thermique améliorée.It is thus possible, as described in document [2] cited at the end of the description, to provide a heat exchange channel in one and/or the other of the clamping plates. This configuration thus makes it possible to expose the gas flowing in said channel, and before its injection into the stack 200, to the heat likely to be produced by said stack 200. This positioning as close as possible to the heat source formed by the stacking gives the electrochemical device improved thermal efficiency.

De manière complémentaire ou alternative, et tel que proposé dans le document [3] cité à la fin de la description, des tiges de serrage creuses maintenant les plaques de serrage peuvent également être intégrées aux moyens de circulation des gaz. Ce tiges de serrage, en connexion fluidique avec l’une des plaques de serrage, jouent notamment le rôle d’échangeurs thermiques. En particulier, la chaleur produite par l’empilement 200 permet par rayonnement de surchauffer le gaz circulant dans lesdites tiges, avant son injection au niveau de l’empilement 200.In a complementary or alternative manner, and as proposed in document [3] cited at the end of the description, hollow clamping rods holding the clamping plates can also be integrated into the gas circulation means. These clamping rods, in fluidic connection with one of the clamping plates, notably play the role of heat exchangers. In particular, the heat produced by the stack 200 allows by radiation to overheat the gas flowing in said rods, before its injection at the level of the stack 200.

Toutefois, la portion de tige creuse au niveau de laquelle la surchauffe du gaz est effective présente une longueur, dite longueur d’échange, limitée à l’espacement entre les deux plaques de serrage. Cette longueur d’échange est insuffisante pour assurer une surchauffe optimale du gaz.However, the hollow rod portion at which the overheating of the gas is effective has a length, called exchange length, limited to the spacing between the two clamping plates. This exchange length is insufficient to ensure optimal superheating of the gas.

Ainsi, et toujours dans le document [3], il est également proposé de mettre en œuvre des moyens de vrillage, et plus particulièrement un ruban torsadé (« Swirl » selon la terminologie Anglo-Saxonne), afin d’augmenter, pour un débit équivalent (tout en limitant les pertes de charge), le temps de séjour du gaz circulant dans les tiges de serrage.Thus, and still in document [3], it is also proposed to implement twisting means, and more particularly a twisted ribbon ("Swirl" according to Anglo-Saxon terminology), in order to increase, for a flow rate equivalent (while limiting the pressure drops), the residence time of the gas circulating in the clamping rods.

Cette dernière configuration peut toutefois imposer aux tiges de serrage creuses de présenter une section suffisante pour résister au fluage face à la température susceptible d’être imposée par l’empilement électrochimique. Ce fluage est par ailleurs exacerbé par la tension imposée aux tiges de serrage lors d’un serrage de ces dernières à froid.This latter configuration may, however, require the hollow clamping rods to have a sufficient section to resist creep in the face of the temperature likely to be imposed by the electrochemical stack. This creep is also exacerbated by the tension imposed on the tightening rods when tightening them cold.

En outre, l’assemblage des « Swirls » dans les tiges de serrage reste compliqué à mettre œuvre.In addition, the assembly of "Swirls" in the clamping rods remains complicated to implement.

L’invention a pour but de proposer un dispositif électrochimique pour lequel la surchauffe des gaz est améliorée.The object of the invention is to propose an electrochemical device for which the superheating of the gases is improved.

Notamment, l’invention a pour but de proposer des tiges de serrage permettant une surchauffe des gaz optimisée, et présentant résistance au fluage adaptée à leur mise en œuvre dans un dispositif électrochimique, et plus particulièrement dans le dispositif électrochimique décrit dans le document [1] cité à la fin de la description.In particular, the aim of the invention is to propose clamping rods allowing optimized overheating of the gases, and having resistance to creep adapted to their implementation in an electrochemical device, and more particularly in the electrochemical device described in the document [1 ] quoted at the end of the description.

L’invention a également pour but de proposer un dispositif électrochimique pourvu de tiges de serrage dont la formation est simplifiée au regard des tiges de serrage connues de l’état de la technique.The invention also aims to propose an electrochemical device provided with clamping rods whose formation is simplified with regard to the clamping rods known from the state of the art.

Les buts de l’invention sont, au moins en partie, atteints par un dispositif électrochimique comprenant :
- un empilement à oxydes solides de type SOEC/SOFC fonctionnant à haute température et comprenant au moins une cellule électrochimique élémentaire ;
- un système de serrage pourvu de deux plaques de serrage dites, respectivement, première plaque et deuxième plaque, et entre lesquelles est enserré l’empilement, chacune des plaques de serrage comprenant deux faces principales essentiellement parallèles et reliées par une surface latérale, chaque plaque de serrage comprenant en outre au moins deux orifices, dits orifices des serrage ;
- au moins deux tiges de serrage qui s’étendent chacune d’un orifice de serrage, dit premier orifice, de la première plaque vers un orifice de serrage, dit deuxième orifice, de la seconde plaque de manière à maintenir le serrage de l’empilement par les plaques de serrage ;
au moins une tige de serrage parmi l’au moins deux tiges de serrage, dite tige conduit, comprend, dans son volume, un évidement formant un conduit primaire en liaison fluidique au niveau d’une de ses extrémités, dite première extrémité, avec un conduit secondaire formé dans le volume de la première plaque de serrage, de manière à permettre la distribution d’au moins un gaz dans l’empilement, ledit conduit primaire s’étend de la première vers la deuxième plaque de sorte que la chaleur produite par l’empilement permette, par rayonnement, un échauffement du gaz circulant dans ledit conduit primaire, l’évidement étant réalisé de manière à imposer à un gaz susceptible de circuler dans le conduit primaire un parcours d’une longueur supérieure à l’espacement entre les deux plaques de serrage.
The aims of the invention are, at least in part, achieved by an electrochemical device comprising:
- a SOEC/SOFC type solid oxide stack operating at high temperature and comprising at least one elementary electrochemical cell;
- a clamping system provided with two clamping plates called, respectively, first plate and second plate, and between which the stack is clamped, each of the clamping plates comprising two essentially parallel main faces and connected by a lateral surface, each plate clamping further comprising at least two orifices, said clamping orifices;
- at least two clamping rods which each extend from a clamping orifice, said first orifice, of the first plate towards a clamping orifice, said second orifice, of the second plate so as to maintain the clamping of the stacking by clamping plates;
at least one clamping rod among the at least two clamping rods, called the duct rod, comprises, in its volume, a recess forming a primary duct in fluidic connection at one of its ends, called the first end, with a secondary duct formed in the volume of the first clamping plate, so as to allow the distribution of at least one gas in the stack, said primary duct extends from the first towards the second plate so that the heat produced by the stack allows, by radiation, a heating of the gas circulating in the said primary conduit, the recess being made in such a way as to impose on a gas capable of circulating in the primary conduit a path of a length greater than the spacing between the two clamping plates.

Selon un mode de mise en œuvre, l’évidement est formé autour d’un axe de révolution de la première tige.According to one mode of implementation, the recess is formed around an axis of revolution of the first rod.

Selon un mode de mise en œuvre, l’évidement suit un parcours hélicoïdal.According to one mode of implementation, the recess follows a helical path.

Selon un mode de mise en œuvre, la tige conduit comprend une extrémité d’entrée de gaz à préchauffer et une extrémité de sortie de gaz préchauffée et en communication fluidique avec la plaque de serrage.According to one mode of implementation, the conduit rod comprises a gas inlet end to be preheated and a gas outlet end preheated and in fluid communication with the clamping plate.

Selon un mode de mise en œuvre, la tige conduit comprend un conduit radial assurant la communication fluidique entre le conduit primaire et le conduit secondaire, le condit secondaire étant agencé pour assurer la distribution de gaz du conduit primaire vers l’empilement.According to one embodiment, the conduit rod comprises a radial conduit providing fluid communication between the primary conduit and the secondary conduit, the secondary condition being arranged to ensure the distribution of gas from the primary conduit to the stack.

Selon un mode de mise en œuvre, le conduit radial est formé dans une section de la tige conduit logée dans le premier orifice, le conduit radial s’étend selon une direction perpendiculaire à une direction d’extension de la tige conduit et est prolongé par une section, dite première section secondaire du conduit secondaire.According to one mode of implementation, the radial duct is formed in a section of the duct rod housed in the first orifice, the radial duct extends in a direction perpendicular to a direction of extension of the duct rod and is extended by a section, called the first secondary section of the secondary duct.

Selon un mode de mise en œuvre, le conduit secondaire comprend une autre section, dite deuxième section secondaire, qui s’étend perpendiculairement à la première section secondaire.According to one mode of implementation, the secondary duct comprises another section, called the second secondary section, which extends perpendicular to the first secondary section.

Selon un mode de mise en œuvre, la première plaque comprend un canal, dit canal de montage débouchant au niveau de la surface latérale et du premier orifice et en alignement avec la première section secondaire, avantageusement le canal de montage et le premier conduit secondaire s’étendent de part et d’autre du conduit radial et sont en communication fluidique avec ledit conduit radial.According to one mode of implementation, the first plate comprises a channel, called mounting channel opening at the level of the side surface and of the first orifice and in alignment with the first secondary section, advantageously the mounting channel and the first secondary conduit s extend on either side of the radial duct and are in fluid communication with said radial duct.

Selon un mode de mise en œuvre, un pion de bouchage formant un élément de détrompage est inséré dans le canal de montage.According to one mode of implementation, a plugging pin forming a keying element is inserted into the mounting channel.

Selon un mode de mise en œuvre, la tige conduit comprend un moyen d’alignement destiné à coopérer avec le pion de bouchage afin d’imposer l’alignement du conduit radial et du premier conduit secondaire.According to one mode of implementation, the duct rod comprises an alignment means intended to cooperate with the plugging pin in order to impose the alignment of the radial duct and the first secondary duct.

Selon un mode de mise en œuvre, chacune des au moins deux tiges de serrage est soudée au niveau de faces principales exposées, dites première face exposée et deuxième face exposée, respectivement, de la première plaque et de la deuxième plaque.According to one mode of implementation, each of the at least two clamping rods is welded at the level of exposed main faces, called first exposed face and second exposed face, respectively, of the first plate and of the second plate.

Selon un mode de mise en œuvre, les au moins deux tiges de serrage sont chacune assemblées de manière démontable à la première et à la deuxième plaque.According to one mode of implementation, the at least two clamping rods are each assembled in a removable manner to the first and to the second plate.

Selon un mode de mise en œuvre, le conduit secondaire comprend une section dite conduit d’échange permettant au gaz circulant dans ledit canal de subir une surchauffe supplémentaire par le biais de la chaleur susceptible d’être produite par l’empilement à oxydes solides de type SOEC/SOFC, le conduit d’échange comprend au moins une section qui s’étend selon une direction parallèle aux faces principales.According to one mode of implementation, the secondary duct comprises a so-called exchange duct section allowing the gas flowing in said channel to undergo additional overheating by means of the heat likely to be produced by the solid oxide stack of of the SOEC/SOFC type, the exchange duct comprises at least one section which extends in a direction parallel to the main faces.

Selon un mode de mise en œuvre, le conduit d’échange comprend deux sous-canaux d’échange thermique formés dans deux sections volumiques de la première plaque, à l’aplomb l’une de l’autre selon une direction perpendiculaire aux faces principales, un trou de passage étant formé entre les deux sections volumiques rendant communiquant les deux sous-canaux d’échange thermique.According to one mode of implementation, the exchange conduit comprises two heat exchange sub-channels formed in two volume sections of the first plate, plumb with one another in a direction perpendicular to the main faces , a passage hole being formed between the two volume sections communicating the two heat exchange sub-channels.

Selon un mode de mise en œuvre, deux plaques terminales dites, respectivement, première plaque terminale et deuxième plaque terminal, intercalées, respectivement, entre la première plaque et l’empilement d’une part, et la deuxième plaque et l’empilement d’autre part, avantageusement, les plaques terminales sont adaptées pour isoler électriquement les plaques de serrage de l’empilement.According to one mode of implementation, two terminal plates called, respectively, first terminal plate and second terminal plate, interposed, respectively, between the first plate and the stack on the one hand, and the second plate and the stack of on the other hand, advantageously, the end plates are adapted to electrically insulate the clamping plates from the stack.

Selon un mode de mise en œuvre, la première plaque comprend un élément chauffant destiné à chauffer le gaz susceptible de circuler dans le conduit secondaire, avantageusement, l’élément chauffant comprend une résistance électrique.According to one mode of implementation, the first plate comprises a heating element intended to heat the gas capable of flowing in the secondary conduit, advantageously, the heating element comprises an electrical resistor.

Selon un mode de mise en œuvre, l’au moins une cellule électrochimique élémentaire est formée d’un électrolyte intercalé entre deux électrodes de type différent dites respectivement anode et cathodeAccording to one mode of implementation, the at least one elementary electrochemical cell is formed of an electrolyte interposed between two electrodes of different type called respectively anode and cathode

Selon un mode de mise en œuvre, les plaques de serrage sont réalisées en acier austénitique réfractaire, en particulier de type AISI 310.According to one mode of implementation, the clamping plates are made of refractory austenitic steel, in particular of the AISI 310 type.

Selon un mode de mise en œuvre, les plaques de serrage présentent chacune une épaisseur comprise entre 20 et 30 mm, notamment de l’ordre de 25 mm.According to one mode of implementation, the clamping plates each have a thickness of between 20 and 30 mm, in particular of the order of 25 mm.

D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d’un dispositif électrochimique, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages will appear in the following description of an electrochemical device, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which:

représente, selon une vue en perspective, un dispositif électrochimique connu de l’état de la technique (document [1]), et sur lequel la présente invention est susceptible d’être mise en œuvre ; shows, in a perspective view, an electrochemical device known from the state of the art (document [1]), and on which the present invention is likely to be implemented;

est une vue schématique éclatée d’un empilement de deux cellules électrochimiques élémentaires connu de l’état de la technique et susceptible d’être mise en œuvre dans le cadre de la présente invention ; is an exploded schematic view of a stack of two basic electrochemical cells known from the state of the art and capable of being implemented within the scope of the present invention;

est une vue schématique montrant le principe de fonctionnement d’une cellule électrochimique élémentaire en mode électrolyseur à oxydes solides à haute température (SOEC), les flèches représentent la circulation des gaz au niveau des électrodes, notamment les flèches en trait plein représentent la circulation des gaz réactif ou produit de réaction, tandis que la flèche en traits interrompus représente la circulation de gaz drainant ; is a schematic view showing the principle of operation of an elementary electrochemical cell in high temperature solid oxide electrolyser (SOEC) mode, the arrows represent the circulation of gases at the level of the electrodes, in particular the arrows in solid lines represent the circulation of reactive gas or reaction product, while the arrow in broken lines represents the circulation of draining gas;

illustre le principe de l’architecture d’un four sur lequel un empilement d’électrolyse à haute température (SOEC) ou de pile à combustible (SOFC) fonctionnant à haute température est placé ; illustrates the principle of the architecture of a furnace on which a stack of high temperature electrolysis (SOEC) or fuel cell (SOFC) operating at high temperature is placed;

illustre le principe d’un chauffeur électrique de gaz selon l’art antérieur ; illustrates the principle of an electric gas heater according to the prior art;

est une illustration schématique et partielle d’un dispositif électrochimique selon un premier mode de réalisation de la présente invention, le dispositif électrochimique est notamment illustré selon un plan de coupe perpendiculaire à une plaque de serrage et passant par un axe de révolution d’une des tiges de serrage, le figure 6 illustre en particulier le serrage selon une première variante ; is a schematic and partial illustration of an electrochemical device according to a first embodiment of the present invention, the electrochemical device is in particular illustrated according to a section plane perpendicular to a clamping plate and passing through an axis of revolution of one of the clamping rods, Figure 6 illustrates in particular the clamping according to a first variant;

est une illustration schématique et partielle d’un dispositif électrochimique selon le premier mode de réalisation de la présente invention, le dispositif électrochimique est notamment illustré selon un plan de coupe perpendiculaire à une plaque de serrage et passant par un axe de révolution d’une des tiges de serrage, le figure 7 illustre en particulier le serrage selon une deuxième variante ; is a schematic and partial illustration of an electrochemical device according to the first embodiment of the present invention, the electrochemical device is in particular illustrated according to a section plane perpendicular to a clamping plate and passing through an axis of revolution of one of the clamping rods, Figure 7 illustrates in particular the clamping according to a second variant;

est une illustration schématique partielle et en perspective d’un dispositif électrochimique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; is a partial schematic illustration in perspective of an electrochemical device according to a second embodiment of the present invention;

est une représentation schématique d’une plaque de serrage selon une coupe brisée à plans sécants et en perspective de la première plaque de serrage selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; is a schematic representation of a clamping plate according to a broken section with secant planes and in perspective of the first clamping plate according to the second embodiment of the present invention;

sont des représentations schématiques d’une tige de serrage susceptible d’être mise en œuvre dans la présente invention, en particulier la figure 10a est une représentation en transparence tandis que la figure 10b est une représentation selon un plan de coupe longitudinal de ladite tige. are schematic representations of a clamping rod capable of being implemented in the present invention, in particular FIG. 10a is a representation in transparency while FIG. 10b is a representation according to a longitudinal section plane of said rod.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DISCUSSION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

La présente invention propose un dispositif électrochimique 100 pourvu d’un empilement formée d’au moins une cellule électrochimique élémentaire à oxydes solides enserrées entre deux plaques de serrage.The present invention proposes an electrochemical device 100 provided with a stack formed of at least one elementary solid oxide electrochemical cell sandwiched between two clamping plates.

A cet égard, une cellule électrochimique élémentaire comprend un électrolyte intercalé entre une anode et une cathode.In this respect, an elementary electrochemical cell comprises an electrolyte interposed between an anode and a cathode.

Par « plaque de serrage », on entend une plaque de forme généralement plane, qui comprend deux faces principales reliées par une surface latérale, et qui lorsqu’elles sont assemblées par paires sont destinées à maintenir la cohésion d’un empilement d’au moins une cellule électrochimique élémentaire.By "clamping plate" is meant a plate of generally flat shape, which comprises two main faces connected by a lateral surface, and which when assembled in pairs are intended to maintain the cohesion of a stack of at least an elementary electrochemical cell.

Les plaques de serrage sont par ailleurs maintenues serrées contre l’empilement par au moins deux tiges de serrage.The clamping plates are additionally held tight against the stack by at least two clamping rods.

Le dispositif électrochimique comprend également au moins un moyen d’échange thermique pour préchauffer ou surchauffer des gaz destinés à être distribués ou évacués de l’empilement.The electrochemical device also comprises at least one heat exchange means for preheating or superheating gases intended to be distributed or evacuated from the stack.

Selon la présente invention, un moyen d’échange thermique comprend notamment un conduit primaire formé par un évidement dans une des tiges de serrage et dans lequel un gaz est susceptible de circuler avant sa distribution ou après son évacuation de l’empilement.According to the present invention, a heat exchange means comprises in particular a primary duct formed by a recess in one of the clamping rods and in which a gas is able to circulate before its distribution or after its evacuation from the stack.

La proximité de la tige de serrage et de l’empilement permet notamment de préchauffer ou de surchauffer un gaz circulant dans le conduit primaire par rayonnement de la chaleur susceptible d’être produite par l’empilement.The proximity of the clamping rod and the stack makes it possible in particular to preheat or superheat a gas flowing in the primary duct by radiating the heat likely to be produced by the stack.

L’évidement s’étend dans la tige de serrage entre les deux plaques de serrage, et est réalisé de manière à imposer à un gaz susceptible de circuler dans le conduit primaire un parcours d’une longueur supérieure à l’espacement entre les deux plaques de serrage.The recess extends in the clamping rod between the two clamping plates, and is made in such a way as to impose on a gas capable of circulating in the primary duct a path of a length greater than the spacing between the two plates Clamping.

Ce dernier aspect permet d’augmenter le temps d’exposition du gaz circulant dans le conduit primaire au rayonnement thermique issu de l’empilement.This last aspect makes it possible to increase the exposure time of the gas flowing in the primary duct to the thermal radiation from the stack.

Il est par ailleurs entendu que la tige de serrage est formée d’un seul tenant, et que le seul évidement impose sa forme au conduit sans recourir à une pièce ou un élément additionnel. Une telle tige de serrage peut être formée selon un procédé de fabrication additive, et notamment de fabrication 3D, et ne nécessite par conséquent aucun assemblage.It is also understood that the clamping rod is formed in one piece, and that the recess alone imposes its shape on the duct without resorting to an additional part or element. Such a clamping rod can be formed using an additive manufacturing process, and in particular 3D manufacturing, and therefore requires no assembly.

Les figures 6 et 7 sont des illustrations d’un dispositif électrochimique 100 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.Figures 6 and 7 are illustrations of an electrochemical device 100 according to a first embodiment of the present invention.

Le dispositif électrochimique 100 selon la présente invention est destiné à être mis en œuvre pour l’électrolyse à haute température (mode « SOEC ») ou en tant que pile à combustible (mode « SOFC »).The electrochemical device 100 according to the present invention is intended to be implemented for high temperature electrolysis (“SOEC” mode) or as a fuel cell (“SOFC” mode).

Le dispositif électrochimique 100 comprend un empilement 200 à oxydes solides de type SOEC/SOFC fonctionnant à haute température (figures 1 et 2) ;The electrochemical device 100 comprises a solid oxide stack 200 of the SOEC/SOFC type operating at high temperature (FIGS. 1 and 2);

L’empilement 200 comprend notamment au moins une cellule électrochimique élémentaire 210.The stack 200 notably comprises at least one elementary electrochemical cell 210.

L’au moins une cellule électrochimique élémentaire peut notamment comprendre, dans l’ordre, une cathode 210c, un électrolyte 210e, et une anode 210a.The at least one elementary electrochemical cell may in particular comprise, in order, a cathode 210c, an electrolyte 210e, and an anode 210a.

Il est entendu, sans qu’il soit nécessaire de le préciser que « la cathode », « l’anode » et « l’électrolyte » sont de forme généralement plane, par exemple sous forme de couches, et comprennent deux faces principales essentiellement parallèles et reliées par un contour.It is understood, without it being necessary to specify, that "the cathode", "the anode" and "the electrolyte" are generally flat in shape, for example in the form of layers, and comprise two essentially parallel main faces. and connected by an outline.

En d’autres termes, une cellule électrochimique élémentaire 210 est un assemblage de couches céramiques, notamment une anode, un électrolyte et une cathode. L’électrolyte comprend à cet égard une couche conductrice d’ions solide et dense, tandis que l’anode et la cathode sont des couches poreuses.In other words, an elementary electrochemical cell 210 is an assembly of ceramic layers, in particular an anode, an electrolyte and a cathode. The electrolyte in this regard comprises a solid and dense ion-conducting layer, while the anode and cathode are porous layers.

L’empilement 200 peut également comprendre des interconnecteurs intermédiaires 230, chacun des interconnecteurs intermédiaires 230 étant intercalé entre deux cellules électrochimiques élémentaires adjacentes 210 (figure 2).The stack 200 can also comprise intermediate interconnectors 230, each of the intermediate interconnectors 230 being interposed between two adjacent elementary electrochemical cells 210 (FIG. 2).

Les interconnecteurs intermédiaires 230 assurent une connexion électrique entre la cathode et l’anode de deux cellules électrochimiques élémentaires adjacentes 210.The intermediate interconnectors 230 provide an electrical connection between the cathode and the anode of two adjacent elementary electrochemical cells 210.

Les interconnecteurs intermédiaires délimitent également des compartiments fluidiques au niveau de la surface des électrodes avec lesquelles il sont en contact.The intermediate interconnectors also delimit fluidic compartments at the level of the surface of the electrodes with which they are in contact.

En particulier, la face d’un interconnecteur intermédiaire 230 en contact avec une anode 210a d’une cellule électrochimique élémentaire 210 délimite un compartiment dit compartiment anodique 230a.In particular, the face of an intermediate interconnector 230 in contact with an anode 210a of an elementary electrochemical cell 210 delimits a compartment called anode compartment 230a.

De manière équivalente, la face d’un interconnecteur intermédiaire 230 en contact avec une cathode 210c d’une cellule électrochimique élémentaire 210 délimite un compartiment dit compartiment cathodique 230c.Equivalently, the face of an intermediate interconnector 230 in contact with a cathode 210c of an elementary electrochemical cell 210 delimits a compartment called cathode compartment 230c.

Chacun des compartiments anodique 230a et cathodique 230c permet la circulation de gaz, notamment pour la distribution et la collecte desdits gaz.Each of the anode 230a and cathode 230c compartments allows the circulation of gas, in particular for the distribution and collection of said gases.

Plus particulièrement, dans le cadre d’une mise en œuvre de l’électrolyse de l’eau, le compartiment cathodique 230c assure, au niveau de la cathode, une distribution de vapeur d’eau et permet l’évacuation de dihydrogène, tandis que le compartiment anodique 230a assure, au niveau de l’anode, la circulation d’un gaz drainant et l’évacuation de dioxygène.More particularly, in the context of an implementation of the electrolysis of water, the cathode compartment 230c ensures, at the level of the cathode, a distribution of water vapor and allows the evacuation of dihydrogen, while the anode compartment 230a ensures, at the anode, the circulation of a draining gas and the evacuation of oxygen.

Le dispositif électrochimique 100 peut également comprendre des plaques terminales 240a et 240b disposées de part et d’autre de l’empilement 200 (figure 1).The electrochemical device 100 can also comprise end plates 240a and 240b arranged on either side of the stack 200 (FIG. 1).

L’ensemble comprenant l’empilement 200 et les plaques terminales 240a et 240b peut être traversé par des tubes métalliques de distribution et d’évacuation de gaz (non représentés).The assembly comprising the stack 200 and the end plates 240a and 240b can be crossed by metal gas distribution and evacuation tubes (not shown).

Notamment, les tubes métalliques peuvent comprendre deux tubes de distribution de gaz, dits tube de distribution anodique et tube de distribution cathodique, pour la distribution de gaz, respectivement, dans les compartiments anodiques 230a et les compartiments cathodiques 230c.In particular, the metal tubes can comprise two gas distribution tubes, called the anode distribution tube and the cathode distribution tube, for the distribution of gas, respectively, in the anode compartments 230a and the cathode compartments 230c.

De manière équivalente, les tubes métalliques peuvent comprendre deux tubes d’évacuation de gaz, dits tube d’évacuation anodique et tube d’évacuation cathodique, pour l’évacuation de gaz, respectivement, des compartiments anodiques 230a et compartiments cathodiques 230c.Equivalently, the metal tubes can comprise two gas evacuation tubes, called anode evacuation tube and cathode evacuation tube, for the evacuation of gas, respectively, from anode compartments 230a and cathode compartments 230c.

Le dispositif électrochimique 100 comprend également un système de serrage pourvu de deux plaques de serrage, dites respectivement, première plaque 300 et seconde plaque 310 (figure 1).The electrochemical device 100 also comprises a clamping system provided with two clamping plates, respectively called first plate 300 and second plate 310 (FIG. 1).

Chaque plaque de serrage comprend deux faces principales essentiellement parallèles et reliées par une surface latérale. En particulier, la première plaque 300 et seconde plaque 310 sont chacune en contact avec l’empilement par une de leurs faces principales dites, respectivement, première face interne 300a et deuxième face interne 310a (l’autre face principale, respectivement, de la première plaque 300 et de la seconde plaque 310, est nommée première face exposée 300b et deuxième face exposée 310b).Each clamping plate comprises two essentially parallel main faces connected by a side surface. In particular, the first plate 300 and second plate 310 are each in contact with the stack by one of their main faces called, respectively, first internal face 300a and second internal face 310a (the other main face, respectively, of the first plate 300 and the second plate 310, is named first exposed face 300b and second exposed face 310b).

Les plaques de serrage peuvent être réalisées en acier austénitique réfractaire, en particulier de type AISI 310 ou inconel 600. Les aciers inoxydables alliés sont particulièrement avantageux car ils présentent une excellente résistance aux hautes températures. Ces aciers sont notamment très résistants au fluage et aux déformations, et résistent aux agressions environnementales.The clamping plates can be made of refractory austenitic steel, in particular of the AISI 310 or Inconel 600 type. Alloyed stainless steels are particularly advantageous because they have excellent resistance to high temperatures. These steels are particularly very resistant to creep and deformation, and are resistant to environmental attacks.

Chaque plaque de serrage comprend au moins deux orifices de serrage, par exemple quatre orifices de serrage 51 et 52 (figure 1, 6, 7). En particulier, les orifices de serrage sont traversants et débouchent au niveau de l’une et l’autre des faces principales de la plaque de serrage sur laquelle ils sont formés. Chaque orifice de serrage est notamment délimité par une surface interne qui peut par exemple être de forme cylindrique.Each clamping plate comprises at least two clamping holes, for example four clamping holes 51 and 52 (Figure 1, 6, 7). In particular, the clamping orifices pass through and open at one and the other of the main faces of the clamping plate on which they are formed. Each clamping orifice is in particular delimited by an internal surface which can for example be of cylindrical shape.

Les orifices de serrage sont agencés par paires d’orifices. Plus particulièrement, chaque paire d’orifices de serrage comprend un orifice de serrage de l’une et de l’autre de la première 300 et de la deuxième 310 plaque dits, respectivement, premier orifice de serrage 51 et deuxième orifice de serrage 52 et en correspondance l’un de l’autre.The clamping holes are arranged in pairs of holes. More particularly, each pair of clamping orifices comprises a clamping orifice of one and the other of the first 300 and of the second 310 plate called, respectively, first clamping orifice 51 and second clamping orifice 52 and corresponding to each other.

Par « en correspondance l’un de l’autre », on entend deux orifices de l’une et l’autre de la première et de la deuxième plaque de serrage alignés selon une direction perpendiculaire aux faces principales des plaque de serrage.By “in correspondence of one another”, is meant two orifices of one and the other of the first and of the second clamping plate aligned in a direction perpendicular to the main faces of the clamping plates.

Les plaques de serrage 300, 310 peuvent présenter chacune une épaisseur comprise entre 20 et 30 mm, notamment de l’ordre de 25 mm.The clamping plates 300, 310 can each have a thickness of between 20 and 30 mm, in particular of the order of 25 mm.

Le système de serrage comprend en outre au moins deux tiges de serrage 60 (figures 10a et 10b), par exemple quatre tiges de serrage tel qu’illustré aux figures 1 et 8.The clamping system further comprises at least two clamping rods 60 (Figures 10a and 10b), for example four clamping rods as shown in Figures 1 and 8.

En particulier, chaque tige de serrage 60 est associée à une paire d’orifices de serrage, et s’étend à travers l’un et l’autre du premier 51 et du deuxième 52 orifice de serrage de ladite paire d’orifices de serrage.In particular, each clamping rod 60 is associated with a pair of clamping holes, and extends through one and the other of the first 51 and the second 52 clamping hole of said pair of clamping holes. .

Le système de serrage peut par ailleurs comprendre des moyens de serrage coopérant avec chacune des tiges de serrage 60 de manière à maintenir serrées les plaques de serrage 300 et 310 contre l’empilement 200.The clamping system may also comprise clamping means cooperating with each of the clamping rods 60 so as to hold the clamping plates 300 and 310 tight against the stack 200.

Selon une première alternative, les moyens de serrage sont adaptés pour permettre le démontage de l’assemblage formé par les plaques de serrage et l’empilement.According to a first alternative, the clamping means are adapted to allow dismantling of the assembly formed by the clamping plates and the stack.

En particulier, les moyens de serrage coopérant avec une tige de serrage donnée peuvent comprendre un premier écrou de serrage 71 et un deuxième écrou de serrage 72 au niveau, respectivement, du premier orifice et du deuxième orifice traversés par la tige en question. La tige de serrage comprend à cet égard des sections filetées au niveau de chacune de ses extrémités, et destinées à coopérer avec l’un et l’autre du premier 71 et du deuxième 72 écrou de serrage (figure 6).In particular, the clamping means cooperating with a given clamping rod may comprise a first clamping nut 71 and a second clamping nut 72 at the level, respectively, of the first orifice and of the second orifice through which the rod in question passes. The clamping rod comprises in this respect threaded sections at each of its ends, and intended to cooperate with one and the other of the first 71 and the second 72 clamping nut (Figure 6).

Il est également possible d’associer l’un et/ou l’autre du premier 71 et du deuxième 72 écrou de serrage à une rondelle de serrage. Notamment une rondelle peut être intercalée entre le premier écrou de serrage 71 et la première plaque 300 et/ou le deuxième écrou de serrage 72 et la deuxième plaque de serrage 310.It is also possible to combine one and/or the other of the first 71 and the second 72 clamping nut with a clamping washer. In particular, a washer can be inserted between the first clamping nut 71 and the first plate 300 and/or the second clamping nut 72 and the second clamping plate 310.

Selon une deuxième alternative, les moyens de serrage peuvent impliquer la formation d’un ou plusieurs cordons de soudure 73 destinés à solidariser chaque tige de serrage au niveau des orifices qu’elle traverse (figure 7). Le ou les cordons de soudures peuvent être formés par un procédé de soudage à l’arc avec une électrode non fusible de type TIG (pour « Tungsten Inert Gas » en anglais) ou tout autre procédé de soudageAccording to a second alternative, the clamping means may involve the formation of one or more weld beads 73 intended to secure each clamping rod at the orifices through which it passes (FIG. 7). The weld bead(s) can be formed by an arc welding process with a non-fusible electrode of the TIG type (for "Tungsten Inert Gas" in English) or any other welding process.

De manière générale, les moyens de serrage peuvent également être agencés pour assurer une étanchéité au niveau de l’interface entre la tige de serrage et la paroi interne des orifices qu’elle traverse. Notamment, la première variante peut mettre en œuvre un joint d’étanchéité 74 (un autre moyen d’étanchéité, par exemple un joint, peut également être mis en œuvre entre l’écrou 71 et la plaque 300), tandis que la deuxième variante peut mettre en œuvre deux cordons de soudure de part et d’autre de la plaque de serrage.In general, the clamping means can also be arranged to provide sealing at the interface between the clamping rod and the internal wall of the orifices through which it passes. In particular, the first variant can implement a seal 74 (another sealing means, for example a seal, can also be implemented between the nut 71 and the plate 300), while the second variant can implement two weld beads on either side of the clamping plate.

Le dispositif électrochimique 100 comprend au moins un moyen d’échange thermique adapté pour préchauffer ou surchauffer un gaz destiné à être distribué ou évacué de l’empilement.The electrochemical device 100 comprises at least one heat exchange means suitable for preheating or superheating a gas intended to be distributed or evacuated from the stack.

A cet égard, un moyen d’échange thermique selon la présente invention comprend notamment un conduit primaire 80 formé par un évidement dans le volume d’une des tiges de serrage, et en connexion fluidique avec un conduit secondaire formé dans le volume de la première plaque de serrage 300.In this respect, a heat exchange means according to the present invention comprises in particular a primary conduit 80 formed by a recess in the volume of one of the clamping rods, and in fluid connection with a secondary conduit formed in the volume of the first clamping plate 300.

L’évidemment s’étend notamment au moins de la première plaque 300 vers la deuxième plaque 310 de sorte que la chaleur produite par l’empilement en fonctionnement permette, par rayonnement, un échauffement d’un gaz circulant dans le circuit primaire. L’évidement est par ailleurs réalisé de manière à imposer à un gaz susceptible de circuler dans le conduit primaire un parcours d’une longueur supérieure à l’espacement entre les deux plaques de serrage 300, 310. Un tel agencement de l’évidement permet d’augmenter, pour un même débit, le temps de séjour du fluide pour une longueur de tige donnée.The recess extends in particular at least from the first plate 300 towards the second plate 310 so that the heat produced by the stack in operation allows, by radiation, a heating of a gas circulating in the primary circuit. The recess is also made in such a way as to impose on a gas capable of circulating in the primary duct a path of a length greater than the spacing between the two clamping plates 300, 310. Such an arrangement of the recess allows to increase, for the same flow rate, the residence time of the fluid for a given rod length.

Selon un aspect particulièrement avantageux, l’évidement est formé autour d’un axe de révolution de la tige de serrage en question, et peut être plus particulièrement hélicoïdale. Ce dernier agencement permet notamment de limiter les pertes de charge lors de la circulation d’un gaz dans le conduit principal 80.According to a particularly advantageous aspect, the recess is formed around an axis of revolution of the clamping rod in question, and can be more particularly helical. This last arrangement makes it possible in particular to limit pressure drops during the circulation of a gas in the main conduit 80.

La communication fluidique entre le conduit primaire 80 et le conduit secondaire 90 peut notamment être assurée par un conduit radial 81. A cet égard, tel qu’illustré aux figures 6 et 7, le conduit radial 81 est formé dans une section de la tige de serrage logée le premier orifice 51. En particulier, le conduit radial 81 peut s’étendre selon une direction perpendiculaire à une direction d’extension de la tige conduit.The fluidic communication between the primary duct 80 and the secondary duct 90 can in particular be ensured by a radial duct 81. In this respect, as illustrated in FIGS. 6 and 7, the radial duct 81 is formed in a section of the tightening housed the first orifice 51. In particular, the radial duct 81 can extend in a direction perpendicular to a direction of extension of the duct rod.

Le circuit secondaire 90 peut comprendre deux sections, dites respectivement, première section secondaire 91 et deuxième section secondaire 92. La première section secondaire 91 est notamment dans le prolongement du conduit radial 81, et débouche au niveau de la surface interne du premier orifice de serrage 51 traversé par la tige de serrage 60. La deuxième section secondaire 92, perpendiculaire à la première section secondaire 91, assure la communication fluidique avec l’un des tubes de distribution ou d’évacuation des gaz de l’empilement.The secondary circuit 90 can comprise two sections, respectively called first secondary section 91 and second secondary section 92. 51 through which the clamping rod 60 passes. The second secondary section 92, perpendicular to the first secondary section 91, provides fluid communication with one of the gas distribution or evacuation tubes of the stack.

La première plaque 310 peut également comprendre un canal, dit canal de montage 93 débouchant au niveau de la surface latérale et de la surface interne du premier orifice 51. En particulier le canal de montage 93 est dans l’alignement du premier conduit secondaire 91. Selon l’exemple des figures 6 et 7, le canal de montage 93 et la première section secondaire peuvent être formés par usinage, notamment par perçage au moyen d’un foret.The first plate 310 may also include a channel, called mounting channel 93 opening out at the level of the side surface and the internal surface of the first orifice 51. In particular, the mounting channel 93 is in alignment with the first secondary conduit 91. According to the example of Figures 6 and 7, the mounting channel 93 and the first secondary section can be formed by machining, in particular by drilling using a drill bit.

De manière avantageuse, un élément de bouchage 94, formant un élément de détrompage, est inséré au moins dans le canal de montage 93. Cet élément de bouchage 94 peut être positionné après introduction de la tige de serrage 60 dans le premier orifice de serrage 51. Il peut être rapporté soudé dans le canal de montage par exemple par un procédé de soudage à l’arc avec une électrode non fusible de type TIG (pour « Tungsten Inert Gas » en anglais) ou tout autre procédé de soudage.Advantageously, a plugging element 94, forming a keying element, is inserted at least into the mounting channel 93. This plugging element 94 can be positioned after inserting the clamping rod 60 into the first clamping orifice 51 It can be attached welded in the mounting channel for example by an arc welding process with a non-fusible electrode of the TIG type (for “Tungsten Inert Gas” in English) or any other welding process.

Par ailleurs, la tige de serrage peut comprendre un moyen d’alignement, notamment une rainure 62, destiné à coopérer avec l’élément de bouchage afin d’imposer l’alignement du conduit radial et du premier conduit secondaire los du montage de la tige de serrage.Furthermore, the clamping rod may comprise an alignment means, in particular a groove 62, intended to cooperate with the plugging element in order to impose the alignment of the radial duct and of the first secondary duct when the rod is mounted. Clamping.

Ainsi, l’au moins un moyen d’échange thermique décrit ci-avant peut être mis en œuvre pour la préchauffe ou la surchauffe de gaz destinés à être distribués au niveau des anodes (ou des cathodes).Thus, the at least one heat exchange means described above can be implemented for preheating or superheating gases intended to be distributed at the anodes (or cathodes).

En particulier, l’au moins un moyen d’échange thermique peut comprendre quatre moyens d’échange thermique. En particulier, l’au moins un moyen d’échange thermique peut comprendre deux moyens d’échange thermique de distribution et deux moyens d’échange thermiques d’évacuation. Les deux moyens d’échange thermique de distribution peuvent notamment être agencés pour surchauffer les gaz destinés à être distribués au niveau, respectivement, des anodes et des cathodes. De manière équivalente, les deux moyens d’échange thermiques d’évacuation peuvent notamment être agencés pour surchauffer les gaz destinés à être évacués, respectivement, des anodes et des cathodes.In particular, the at least one heat exchange means may comprise four heat exchange means. In particular, the at least one heat exchange means may comprise two distribution heat exchange means and two evacuation heat exchange means. The two distribution heat exchange means can in particular be arranged to superheat the gases intended to be distributed at the level, respectively, of the anodes and the cathodes. Equivalently, the two evacuation heat exchange means can in particular be arranged to superheat the gases intended to be evacuated, respectively, from the anodes and the cathodes.

Il est ainsi entendu que chaque moyen d’échange thermique est formé dans une tige de serrage qui lui est propre, et est associé à un conduit secondaire différent d’un moyen à l’autre. Ainsi, en fonctionnement, et tel qu’illustré à la figure 7 par les flèches symbolisant l’écoulement du gaz destiné à être distribué (par exemple au niveau des anodes), ledit gaz est injecté au niveau d’une entrée 61 du conduit primaire 80. Ce dernier s’écoule donc, dans l’ordre, dans le conduit primaire 80, le conduit radial 81, la première section secondaire 91 et la deuxième section secondaire 92, et est enfin distribué au niveau des anodes par l’intermédiaire du tube de distribution anodique. Lors de son écoulement, dans le conduit primaire 80, le gaz subit un échauffement par rayonnement de la chaleur produite par l’empilement 200.It is thus understood that each heat exchange means is formed in a clamping rod which is specific to it, and is associated with a secondary duct which is different from one means to another. Thus, in operation, and as illustrated in FIG. 7 by the arrows symbolizing the flow of the gas intended to be distributed (for example at the level of the anodes), said gas is injected at the level of an inlet 61 of the primary conduit 80. The latter therefore flows, in order, in the primary conduit 80, the radial conduit 81, the first secondary section 91 and the second secondary section 92, and is finally distributed at the level of the anodes via the anode distribution tube. During its flow, in the primary pipe 80, the gas undergoes heating by radiating the heat produced by the stack 200.

Il est entendu qu’un gaz destiné à être évacué circule dans un des moyens d’échange thermiques d’évacuation dans le sens inverse. En d’autres termes, ce dernier s’écoule, dans l’ordre, dans la deuxième section secondaire, la première section secondaire, conduit radial, et le conduit primaire.It is understood that a gas intended to be evacuated circulates in one of the evacuation heat exchange means in the opposite direction. In other words, the latter flows, in order, in the second secondary section, the first secondary section, radial duct, and the primary duct.

Une tige de serrage pourvu d’un conduit primaire selon les termes de la présente invention peut être fabriquée par une technique de fabrication additive, et notamment par impression 3D. L’impression 3D comprend en particulier des séquences de dépôt de matière, de fusion de cette dernière par apport de chaleur (par exemple avec un laser, à l’aide d’une résistance chauffante, un faisceau d’électrons, ou encore un chauffage UV), et enfin de solidification de la matière en fusion par refroidissement. La formation de la tige de serrage par impression 3D est donc exécutée couche par couche. À l’issue de cette phase d’impression, une étape de séchage est généralement exécutée. La tige de serrage peut alors subir un traitement thermique destiné à améliorer sa dureté ou tenue mécanique.A clamping rod provided with a primary duct according to the terms of the present invention can be manufactured by an additive manufacturing technique, and in particular by 3D printing. 3D printing includes in particular sequences of material deposition, fusion of the latter by adding heat (for example with a laser, using a heating resistor, an electron beam, or even heating UV), and finally solidification of the molten material by cooling. The formation of the clamping rod by 3D printing is therefore carried out layer by layer. At the end of this printing phase, a drying step is generally carried out. The clamping rod can then undergo a heat treatment intended to improve its hardness or mechanical strength.

Par ailleurs, les tiges de serrage peuvent être dimensionnées de manière à exercer un effort constant et dans une large gamme de température. Plus particulièrement, les tiges de serrage peuvent être dimensionnées pour tenir au fluage à haute température. A cet égard, les inventeurs ont pu constater que le fluage d’une tige de serrage, faite d’acier austénitique réfractaire de type AISI 310 et dont le conduit principal suit un parcours hélicoïdal, présente un fluage inférieur à 10-5%. En d’autres termes, le fluage susceptible d’être observé au niveau de la tige est suffisamment faible et rend par voie de conséquence ladite tige compatible avec une application à haute température.Furthermore, the clamping rods can be dimensioned so as to exert a constant force and in a wide temperature range. More particularly, the clamping rods can be sized to withstand creep at high temperature. In this regard, the inventors have been able to observe that the creep of a clamping rod, made of refractory austenitic steel of the AISI 310 type and whose main duct follows a helical path, has a creep of less than 10 -5 %. In other words, the creep likely to be observed at the rod is sufficiently low and consequently makes said rod compatible with a high temperature application.

L’invention concerne également un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 8.The invention also relates to a second embodiment shown in Figure 8.

Ce deuxième mode de réalisation reprend en substance l’ensemble des caractéristiques du premier mode de réalisation.This second embodiment substantially incorporates all the characteristics of the first embodiment.

En particulier, selon ce deuxième mode de réalisation, au moins un des moyens d’échange thermique peut être associé à conduit d’échange 400 (figure 8). En particulier, le conduit d’échange est compris dans le volume de la première plaque de serrage et correspond à une section du conduit secondaire. Le conduit d’échange est notamment agencé pour permettre au gaz circulant dans ledit conduit de subir une surchauffe supplémentaire par le biais de la chaleur susceptible d’être produite par l’empilement 200 (tel que décrit dans le document [2] cité à la fin de la description). En particulier, le conduit d’échange 400 peut comprendre au moins une section qui s’étend selon une direction parallèle aux faces principales. Plus particulièrement et tel qu’illustré à la figure 9, le conduit d’échange 400 peut comprendre deux sous-canaux d’échange thermique 400A et 400B formés dans deux sections volumiques 301A et 301B de la première plaque 300, à l’aplomb l’une de l’autre selon une direction perpendiculaire aux faces principales. Un trou de passage peut, par ailleurs, être formé entre les deux sections volumiques afin de rendre communiquant les deux sous-canaux d’échange thermique.In particular, according to this second embodiment, at least one of the heat exchange means can be associated with an exchange conduit 400 (FIG. 8). In particular, the exchange duct is included in the volume of the first clamping plate and corresponds to a section of the secondary duct. The exchange conduit is in particular arranged to allow the gas flowing in said conduit to undergo additional overheating by means of the heat likely to be produced by the stack 200 (as described in document [2] cited in end of description). In particular, the exchange conduit 400 may comprise at least one section which extends in a direction parallel to the main faces. More particularly and as illustrated in FIG. 9, the exchange conduit 400 may comprise two heat exchange sub-channels 400A and 400B formed in two volume sections 301A and 301B of the first plate 300, plumb one from the other in a direction perpendicular to the main faces. A passage hole can, moreover, be formed between the two volume sections in order to make the two heat exchange sub-channels communicate.

De manière particulièrement avantageuse, la première plaque 300 comprend, dans son volume, quatre conduits d’échange 401, 402, 403, et 404 (non représentée) associés chacun à un moyen d’échange thermique différent (figure 8).In a particularly advantageous manner, the first plate 300 comprises, in its volume, four exchange conduits 401, 402, 403, and 404 (not shown) each associated with a different heat exchange means (FIG. 8).

Notamment, chaque circuit d’échange peut occuper un quart de première plaque.In particular, each exchange circuit can occupy a quarter of the first plate.

A l’instar des tiges de serrage, la première plaque peut également être fabriquée selon un procédé de fabrication additive, et notamment de fabrication 3D.Like the clamping rods, the first plate can also be manufactured using an additive manufacturing process, and in particular 3D manufacturing.

Ainsi, les moyens d’échange thermique décrits dans la présente invention permettent de valoriser la chaleur susceptible d’être dégagée par l’empilement afin d’améliorer le rendement global du dispositif électrochimique. Notamment, la proximité des tiges de serrage et de l’empilement rend l’échange thermique plus efficace, et sans affecter la compacité du dispositif électrochimique.Thus, the heat exchange means described in the present invention make it possible to exploit the heat likely to be released by the stack in order to improve the overall efficiency of the electrochemical device. In particular, the proximity of the clamping rods and the stack makes the heat exchange more efficient, and without affecting the compactness of the electrochemical device.

Par ailleurs, la conformation de l’évidement formant le conduit primaire permet d’imposer au gaz circulant dans ledit conduit primaire un temps de parcours plus long et donc un temps d’échange thermique plus long également.Furthermore, the conformation of the recess forming the primary duct makes it possible to impose on the gas flowing in said primary duct a longer travel time and therefore a longer heat exchange time as well.

Enfin le caractère monobloc de la tige de serrage rend la fiabilité de cette dernière améliorée au regard d’un même conduit formé par exemple au moyen d’un insert tel que décrit dans le document [3] cité à la fin de la description.Finally, the one-piece nature of the clamping rod makes the reliability of the latter improved with respect to the same duct formed for example by means of an insert as described in document [3] cited at the end of the description.

RÉFÉRENCESREFERENCES

[1] FR 3 045 215 ;[1] FR 3 045 215;

[2] FR 3 088 773 ;[2] FR 3 088 773;

[3] FR 3 073 092.[3] FR 3 073 092.

Claims (19)

Dispositif électrochimique (100) comprenant :
- un empilement (200) à oxydes solides de type SOEC/SOFC fonctionnant à haute température et comprenant au moins une cellule électrochimique élémentaire (210) ;
- un système de serrage pourvu de deux plaques de serrage dites, respectivement, première plaque (300) et deuxième plaque (310), et entre lesquelles est enserré l’empilement (200), chacune des plaques de serrage comprenant deux faces principales essentiellement parallèles et reliées par une surface latérale, chaque plaque de serrage comprenant en outre au moins deux orifices, dits orifices des serrage ;
- au moins deux tiges de serrage (60) qui s’étendent chacune d’un orifice de serrage, dit premier orifice (51), de la première plaque (300) vers un orifice de serrage, dit deuxième orifice (52), de la seconde plaque de manière à maintenir le serrage de l’empilement (200) par les plaques de serrage ;
au moins une tige de serrage parmi l’au moins deux tiges de serrage (60), dite tige conduit, comprend, dans son volume, un évidement formant un conduit primaire (80) en liaison fluidique au niveau d’une de ses extrémités, dite première extrémité, avec un conduit secondaire (91) formé dans le volume de la première plaque (300) de serrage, de manière à permettre la distribution ou l’évacuation d’au moins un gaz de l’empilement (200), ledit conduit primaire (80) s’étend de la première vers la deuxième plaque (310) de sorte que la chaleur produite par l’empilement (200) permette, par rayonnement, un échauffement du gaz circulant dans ledit conduit primaire (80), l’évidement étant réalisé de manière à imposer à un gaz susceptible de circuler dans le conduit primaire (80) un parcours d’une longueur supérieure à l’espacement entre les deux plaques de serrage.
Electrochemical device (100) comprising:
- a SOEC/SOFC type solid oxide stack (200) operating at high temperature and comprising at least one elementary electrochemical cell (210);
- a clamping system provided with two clamping plates called, respectively, first plate (300) and second plate (310), and between which the stack (200) is clamped, each of the clamping plates comprising two essentially parallel main faces and connected by a lateral surface, each clamping plate further comprising at least two orifices, called clamping orifices;
- at least two clamping rods (60) which each extend from a clamping orifice, said first orifice (51), of the first plate (300) towards a clamping orifice, said second orifice (52), of the second plate so as to maintain the clamping of the stack (200) by the clamping plates;
at least one clamping rod among the at least two clamping rods (60), called the duct rod, comprises, in its volume, a recess forming a primary duct (80) in fluidic connection at one of its ends, said first end, with a secondary duct (91) formed in the volume of the first clamping plate (300), so as to allow the distribution or evacuation of at least one gas from the stack (200), said primary conduit (80) extends from the first to the second plate (310) so that the heat produced by the stack (200) allows, by radiation, heating of the gas flowing in said primary conduit (80), the the recess being made in such a way as to impose on a gas capable of flowing in the primary duct (80) a path of a length greater than the spacing between the two clamping plates.
Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’évidement est formé autour d’un axe de révolution de la tige conduit.Device according to claim 1, in which the recess is formed around an axis of revolution of the driven rod. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l’évidement suit un parcours hélicoïdale.Device according to Claim 2, in which the recess follows a helical course. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la tige conduit comprend une extrémité d’entrée de gaz à préchauffer et une extrémité de sortie de gaz préchauffée et en communication fluidique avec la plaque de serrage.Device according to one of Claims 1 to 3, in which the conduit rod comprises a gas inlet end to be preheated and a gas outlet end preheated and in fluid communication with the clamping plate. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la tige conduit comprend un conduit radial (81) assurant la communication fluidique entre le conduit primaire (80) et le conduit secondaire (90), le condit secondaire étant agencé pour assurer la distribution de gaz du conduit primaire (80) vers l’empilement (200).Device according to one of Claims 1 to 4, in which the conduit rod comprises a radial conduit (81) providing fluid communication between the primary conduit (80) and the secondary conduit (90), the secondary condition being arranged to ensure the distributing gas from the primary conduit (80) to the stack (200). Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le conduit radial (81) est formé dans une section de la tige conduit logée dans le premier orifice, le conduit radial (81) s’étend selon une direction perpendiculaire à une direction d’extension de la tige conduit et est prolongé par une section, dite première section secondaire (91) du conduit secondaire.Device according to Claim 5, in which the radial conduit (81) is formed in a section of the conduit stem housed in the first orifice, the radial conduit (81) extends in a direction perpendicular to a direction of extension of the rod leads and is extended by a section, called the first secondary section (91) of the secondary conduit. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le conduit secondaire (90) comprend une autre section, dite deuxième section secondaire (92), qui s’étend perpendiculairement à la première section secondaire (91).Device according to Claim 6, in which the secondary conduit (90) comprises another section, called the second secondary section (92), which extends perpendicularly to the first secondary section (91). Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la première plaque (300) comprend un canal, dit canal de montage (93), débouchant au niveau de la surface latérale et du premier orifice et en alignement avec la première section secondaire.Device according to Claim 6 or 7, in which the first plate (300) comprises a channel, called the assembly channel (93), opening out at the level of the lateral surface and of the first orifice and in alignment with the first secondary section. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel un pion de bouchage (94) formant un élément de détrompage est inséré dans le canal de montage.Device according to Claim 8, in which a plugging pin (94) forming a keying element is inserted in the mounting channel. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel la tige conduit comprend un moyen d’alignement (62) destiné à coopérer avec le pion de bouchage afin d’imposer l’alignement du conduit radial et du premier conduit secondaire.Device according to Claim 9, in which the duct rod comprises an alignment means (62) intended to cooperate with the plugging pin in order to impose the alignment of the radial duct and the first secondary duct. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel chacune des au moins deux tiges de serrage (60) est soudée au niveau de faces principales exposées, dites première face exposée et deuxième face exposée, respectivement, de la première plaque (300) et de la deuxième plaque (310).Device according to one of Claims 1 to 10, in which each of the at least two clamping rods (60) is welded at the level of exposed main faces, called first exposed face and second exposed face, respectively, of the first plate (300 ) and the second plate (310). Ensemble selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel les au moins deux tiges de serrage (60) sont chacune assemblées de manière démontable à la première et à la deuxième plaque (310).Assembly according to one of Claims 1 to 11, in which the at least two clamping rods (60) are each assembled in a removable manner to the first and to the second plate (310). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le conduit secondaire comprend une section dite conduit d’échange permettant au gaz circulant dans ledit canal de subir une surchauffe supplémentaire par le biais de la chaleur susceptible d’être produite par l’empilement (200) à oxydes solides de type SOEC/SOFC, le conduit d’échange comprend au moins une section qui s’étend selon une direction parallèle aux faces principales.Device according to one of Claims 1 to 12, in which the secondary duct comprises a so-called exchange duct section allowing the gas circulating in the said channel to undergo additional overheating by means of the heat capable of being produced by the solid oxide stack (200) of the SOEC/SOFC type, the exchange conduit comprises at least one section which extends in a direction parallel to the main faces. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel le conduit d’échange comprend deux sous-canaux d’échange thermique formés dans deux sections volumiques de la première plaque (300), à l’aplomb l’une de l’autre selon une direction perpendiculaire aux faces principales, un trou de passage étant formé entre les deux sections volumiques rendant communiquant les deux sous-canaux d’échange thermique.Device according to Claim 13, in which the exchange duct comprises two heat exchange sub-channels formed in two volume sections of the first plate (300), vertical to each other in a perpendicular direction. to the main faces, a passage hole being formed between the two volume sections making the two heat exchange sub-channels communicate. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel deux plaques terminales dites, respectivement, première plaque (300) terminale et deuxième plaque (310) terminal, intercalées, respectivement, entre la première plaque (300) et l’empilement (200) d’une part, et la deuxième plaque (310) et l’empilement (200) d’autre part, avantageusement, les plaques terminales sont adaptées pour isoler électriquement les plaques de serrage de l’empilement (200).Device according to one of Claims 1 to 14, in which two end plates called, respectively, first end plate (300) and second end plate (310), interposed, respectively, between the first plate (300) and the stack ( 200) on the one hand, and the second plate (310) and the stack (200) on the other hand, advantageously, the end plates are adapted to electrically insulate the clamping plates from the stack (200). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 15, dans lequel la première plaque (300) comprend un élément chauffant destiné à chauffer le gaz susceptible de circuler dans le conduit secondaire, avantageusement, l’élément chauffant comprend une résistance électrique.Device according to one of Claims 1 to 15, in which the first plate (300) comprises a heating element intended to heat the gas capable of flowing in the secondary conduit, advantageously, the heating element comprises an electrical resistor. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 16, dans lequel l’au moins une cellule électrochimique élémentaire (210) est formée d’un électrolyte intercalé entre deux électrodes de type différent dites respectivement anode et cathode.Device according to one of Claims 1 to 16, in which the at least one elementary electrochemical cell (210) is formed of an electrolyte interposed between two electrodes of different types called respectively anode and cathode. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 17, dans lequel les plaques de serrage sont réalisées en acier austénitique réfractaire, en particulier de type AISI 310.Device according to one of Claims 1 to 17, in which the clamping plates are made of heat-resistant austenitic steel, in particular of the AISI 310 type. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 18, dans lequel les plaques de serrage présentent chacune une épaisseur comprise entre 20 et 30 mm, notamment de l’ordre de 25 mm.Device according to one of Claims 1 to 18, in which the clamping plates each have a thickness of between 20 and 30 mm, in particular of the order of 25 mm.
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