FR3133273A1 - Bipolar fuel cell or electrolyzer plate - Google Patents

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FR3133273A1 FR2201799A FR2201799A FR3133273A1 FR 3133273 A1 FR3133273 A1 FR 3133273A1 FR 2201799 A FR2201799 A FR 2201799A FR 2201799 A FR2201799 A FR 2201799A FR 3133273 A1 FR3133273 A1 FR 3133273A1
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cooling
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Johan Andre
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

L’invention concerne une plaque bipolaire (100) de pile à combustible ou d’électrolyseur, comportant une première plaque monopolaire (110) et une deuxième plaque monopolaire (120), chaque plaque monopolaire (110, 120) comprenant une pluralité de collecteurs (130) formés au travers de la plaque, chaque collecteur (130) étant destiné à la circulation d’un fluide, chaque plaque monopolaire (110, 120) comportant une face réactive et une face de refroidissement opposées l'une par rapport à l’autre, la face réactive de chaque plaque étant destinée à faire face à un Assemblage Membrane Electrodes et étant munie de reliefs et de creux formant un circuit de réactif (150), pour la circulation d’un fluide réactif. Figure d’abrégé : Fig. 1The invention relates to a bipolar plate (100) for a fuel cell or electrolyzer, comprising a first monopolar plate (110) and a second monopolar plate (120), each monopolar plate (110, 120) comprising a plurality of collectors ( 130) formed through the plate, each collector (130) being intended for the circulation of a fluid, each monopolar plate (110, 120) comprising a reactive face and a cooling face opposite each other with respect to the other, the reactive face of each plate being intended to face a Membrane Electrode Assembly and being provided with reliefs and recesses forming a reagent circuit (150), for the circulation of a reactive fluid. Abstract figure: Fig. 1

Description

Plaque bipolaire de pile à combustible ou d’électrolyseurBipolar fuel cell or electrolyzer plate

La présente invention concerne une plaque bipolaire de pile à combustible ou d’électrolyseur et un ensemble d’électrolyseur ou de pile à combustible à membrane échangeuse de protons, comportant un empilement d’une pluralité de plaques bipolaires, une plaque bouchée à une première extrémité de l’empilement et une plaque d’alimentation en fluides à une deuxième extrémité de l’empilement.The present invention relates to a bipolar fuel cell or electrolyzer plate and a proton exchange membrane electrolyzer or fuel cell assembly, comprising a stack of a plurality of bipolar plates, a plate blocked at a first end of the stack and a fluid supply plate at a second end of the stack.

Lors de la fabrication d’une plaque bipolaire il est difficile de distinguer les différents types de plaques monopolaires disponibles dans un stock de plaques. En effet, un ensemble d’électrolyseur ou de pile à combustible nécessite différents types de plaques monopolaires composant soit une plaque bipolaire, soit une plaque d’alimentation en fluides, soit une plaque bouchée. Il est par ailleurs difficile de distinguer les différentes plaques (plaque bipolaire, plaque d’alimentation en fluides, plaque bouchée) pour assembler la pile ou l’électrolyseur, une fois que la fabrication des plaques bipolaires, des plaques d’alimentation en fluides et des plaques bouchées est réalisée.When manufacturing a bipolar plate it is difficult to distinguish between the different types of monopolar plates available in a plate stock. Indeed, an electrolyzer or fuel cell assembly requires different types of monopolar plates making up either a bipolar plate, a fluid supply plate, or a blocked plate. It is also difficult to distinguish the different plates (bipolar plate, fluid supply plate, blocked plate) to assemble the cell or the electrolyzer, once the manufacture of the bipolar plates, fluid supply plates and blocked plates are made.

Il existe un besoin pour identifier précisément les plaques monopolaires avant la fabrication des plaques bipolaires. Il existe en outre un besoin pour identifier les plaques bipolaires, les plaques d’alimentation et les plaques bouchées, une fois qu’elles sont fabriquées par l’assemblage de deux plaques monopolaires ou par l’assemblage d’une plaque monopolaire et d’une autre plaque.There is a need to precisely identify monopolar plates before manufacturing bipolar plates. There is further a need to identify bipolar plates, power plates and plugged plates, once they are manufactured by the assembly of two monopolar plates or by the assembly of a monopolar plate and another plate.

Il existe en enfin un besoin de traçabilité pour identifier chaque plaque monopolaire composant une plaque bipolaire, notamment lorsqu’il existe une défaillance au niveau d’une pile à combustible ou d’un électrolyseur.Finally, there is a need for traceability to identify each monopolar plate making up a bipolar plate, particularly when there is a failure in a fuel cell or an electrolyser.

La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une plaque bipolaire de pile à combustible ou d’électrolyseur comportant une première plaque monopolaire et une deuxième plaque monopolaire, chaque plaque monopolaire comprenant une pluralité de collecteurs formés au travers de la plaque, chaque collecteur étant destiné à la circulation d’un fluide, chaque plaque monopolaire comportant une face réactive et une face de refroidissement opposées l'une par rapport à l’autre, la face réactive de chaque plaque étant destinée à faire face à un Assemblage Membrane Electrodes et étant munie de reliefs et de creux formant un circuit de réactif, pour la circulation d’un fluide réactif, la face de refroidissement de la première plaque monopolaire étant fixée à la face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire, en définissant entre elles des reliefs et des creux pour former un circuit de refroidissement de la plaque bipolaire pour la circulation d’un fluide de refroidissement, la face réactive et la face de refroidissement de chaque plaque monopolaire comportant un bord périphérique, les collecteurs étant formés entre le bord périphérique et le circuit de réactif ou entre le bord périphérique et le circuit de refroidissement, la face de refroidissement de la première plaque monopolaire comportant un identifiant de première plaque monopolaire, la face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire comportant un identifiant de deuxième plaque monopolaire, la face réactive de l’une de la première et de la deuxième plaque monopolaire comportant un identifiant de plaque bipolaire.The present invention aims to effectively remedy these drawbacks by proposing a bipolar fuel cell or electrolyzer plate comprising a first monopolar plate and a second monopolar plate, each monopolar plate comprising a plurality of collectors formed through the plate, each collector being intended for the circulation of a fluid, each monopolar plate comprising a reactive face and a cooling face opposed to each other, the reactive face of each plate being intended to face a Membrane Electrodes Assembly and being provided with reliefs and recesses forming a reagent circuit, for the circulation of a reactive fluid, the cooling face of the first monopolar plate being fixed to the cooling face of the second monopolar plate, defining between them reliefs and recesses to form a cooling circuit of the bipolar plate for the circulation of a cooling fluid, the reactive face and the cooling face of each monopolar plate comprising a peripheral edge, the collectors being formed between the peripheral edge and the reagent circuit or between the peripheral edge and the cooling circuit, the cooling face of the first monopolar plate comprising an identifier of the first monopolar plate, the cooling face of the second monopolar plate comprising an identifier of the second monopolar plate, the reactive face of one of the first and the second monopolar plate comprising a bipolar plate identifier.

Une telle plaque permet de simplifier sa traçabilité et sa fabrication.Such a plate makes it possible to simplify its traceability and its manufacturing.

Selon une réalisation, la face réactive de l’autre de la première et de la deuxième plaque monopolaire est dépourvue d’identifiant de plaque bipolaire.According to one embodiment, the reactive face of the other of the first and the second monopolar plate does not have a bipolar plate identifier.

Une telle caractéristique permet une identification de la plaque bipolaire même lorsqu’un même type de plaque monopolaire est utilisé aussi bien pour la fabrication d’une plaque bipolaire que pour la fabrication d’au moins une des plaques d’extrémité d’un ensemble de pile à combustible ou d’électrolyseur.Such a characteristic allows identification of the bipolar plate even when the same type of monopolar plate is used both for the manufacture of a bipolar plate and for the manufacture of at least one of the end plates of a set of fuel cell or electrolyzer.

Selon une réalisation, l’identifiant de première plaque monopolaire, l’identifiant de deuxième plaque monopolaire et l’identifiant de plaque bipolaire sont distincts.According to one embodiment, the first monopolar plate identifier, the second monopolar plate identifier and the bipolar plate identifier are distinct.

Selon une réalisation, l’identifiant comporte au moins un caractère alphanumérique, notamment formé par un relief ménagé à la surface de la plaque, par exemple une gravure, un embossage ou un marquage laser.According to one embodiment, the identifier comprises at least one alphanumeric character, in particular formed by a relief provided on the surface of the plate, for example an engraving, an embossing or a laser marking.

Selon une réalisation, l’identifiant de première plaque monopolaire et l’identifiant de deuxième plaque monopolaire sont disposés en dehors du circuit de refroidissement, notamment sur le bord périphérique.According to one embodiment, the first monopolar plate identifier and the second monopolar plate identifier are arranged outside the cooling circuit, in particular on the peripheral edge.

Un tel agencement permet la traçabilité d’une plaque bipolaire, en conservant l’intégrité de l’identifiant d’une plaque monopolaire même après la destruction de la plaque bipolaire (par séparation des deux plaques monopolaires constituant la plaque bipolaire).Such an arrangement allows the traceability of a bipolar plate, while retaining the integrity of the identifier of a monopolar plate even after the destruction of the bipolar plate (by separation of the two monopolar plates constituting the bipolar plate).

Selon une réalisation, l’identifiant de première plaque monopolaire et l’identifiant de deuxième plaque monopolaire sont disposés dans une zone dépourvue de colle ou de soudure.According to one embodiment, the first monopolar plate identifier and the second monopolar plate identifier are arranged in an area devoid of glue or solder.

Selon une réalisation, les plaques monopolaires sont en métal, notamment en titane ou en acier inoxydable, les plaques étant fixées entre elles par soudure.According to one embodiment, the monopolar plates are made of metal, in particular titanium or stainless steel, the plates being fixed together by welding.

Selon une réalisation, les plaques monopolaires sont en graphite, les plaques étant fixées entre elles par collage.According to one embodiment, the monopolar plates are made of graphite, the plates being fixed together by gluing.

Selon une réalisation, les plaques monopolaires sont en graphite usiné ou en graphite expansé, par exemple en grafoil.According to one embodiment, the monopolar plates are made of machined graphite or expanded graphite, for example grafoil.

Selon une réalisation, l’une de la première plaque monopolaire et de la deuxième plaque monopolaire est une plaque anodique et l’autre de la première plaque monopolaire et de la deuxième plaque monopolaire est une plaque cathodique.According to one embodiment, one of the first monopolar plate and the second monopolar plate is an anodic plate and the other of the first monopolar plate and the second monopolar plate is a cathode plate.

L’invention concerne en outre un ensemble de pile à combustible à membrane échangeuse de protons ou d'électrolyseur comportant un empilement d’une pluralité de plaques bipolaires telles que décrites ci-dessus, la face réactive des plaques monopolaire de chaque plaque bipolaire faisant face à un Assemblage Membrane Electrodes, l’ensemble comportant une plaque bouchée à une première extrémité de l’empilement, l’ensemble comportant une plaque d’alimentation en fluides à une deuxième extrémité de l’empilement, la plaque bouchée comportant une troisième plaque monopolaire fixée à une plaque d’obturation, la plaque d’alimentation comportant une quatrième plaque monopolaire fixée à une plaque de distribution, la face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire comportant un identifiant de troisième plaque monopolaire, la plaque d’obturation comportant une face d’obturation destinée à faire face à la face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire et une face externe opposée à la face d’obturation, la face d’obturation comportant un identifiant de plaque d’obturation, la face externe comportant un identifiant de plaque bouchée.The invention further relates to a proton exchange membrane fuel cell or electrolyzer assembly comprising a stack of a plurality of bipolar plates as described above, the reactive face of the monopolar plates of each bipolar plate facing to a Membrane Electrodes Assembly, the assembly comprising a blocked plate at a first end of the stack, the assembly comprising a fluid supply plate at a second end of the stack, the blocked plate comprising a third monopolar plate fixed to a shutter plate, the power plate comprising a fourth monopolar plate fixed to a distribution plate, the cooling face of the third monopolar plate comprising a third monopolar plate identifier, the shutter plate comprising a face shutter intended to face the cooling face of the third monopolar plate and an external face opposite the shutter face, the shutter face comprising a shutter plate identifier, the external face comprising an identifier of clogged plate.

Selon une réalisation, l’une de la troisième plaque monopolaire et de la quatrième plaque monopolaire est une plaque anodique et l’autre de la troisième plaque monopolaire de la quatrième plaque monopolaire de deuxième extrémité est une plaque cathodique.According to one embodiment, one of the third monopolar plate and the fourth monopolar plate is an anodic plate and the other of the third monopolar plate of the fourth monopolar plate of the second end is a cathode plate.

Selon une réalisation, l’identifiant de troisième plaque monopolaire, l’identifiant de plaque d’obturation et l’identifiant de plaque bouchée sont distincts.According to one embodiment, the third monopolar plate identifier, the blanking plate identifier and the blocked plate identifier are distinct.

Selon une réalisation, l’identifiant de première plaque monopolaire, l’identifiant de deuxième plaque monopolaire, l’identifiant de plaque bipolaire, l’identifiant de plaque d’obturation et l’identifiant de plaque bouchée sont tous distincts.According to one embodiment, the first monopolar plate identifier, the second monopolar plate identifier, the bipolar plate identifier, the blanking plate identifier and the blocked plate identifier are all distinct.

Selon une réalisation, la troisième plaque monopolaire est identique à la première monopolaire ou est identique à la deuxième plaque monopolaire.According to one embodiment, the third monopolar plate is identical to the first monopolar or is identical to the second monopolar plate.

Selon une réalisation, la face réactive de la troisième plaque monopolaire est dépourvue d’identifiant de plaque bouchée.According to one embodiment, the reactive face of the third monopolar plate does not have a blocked plate identifier.

L’invention concerne enfin un électrolyseur ou une pile à combustible, notamment à membrane échangeuse de protons, comprenant un ensemble tel que décrit ci-dessus ou au moins une plaque bipolaire telle que décrite ci-dessus.The invention finally relates to an electrolyser or a fuel cell, in particular with a proton exchange membrane, comprising an assembly as described above or at least one bipolar plate as described above.

Selon une réalisation, l’électrolyseur ou la pile à combustible comporte une première plaque collectrice de courant électrique, une deuxième plaque collectrice de courant électrique et une plaque d’interface avec une tuyauterie d’entrée et de sortie du fluide de refroidissement et du fluide réactif.According to one embodiment, the electrolyser or the fuel cell comprises a first electric current collector plate, a second electric current collector plate and an interface plate with inlet and outlet piping of the cooling fluid and the fluid reagent.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.The invention will be better understood on reading the following description and examining the figures. These figures are given for illustrative purposes only but in no way limit the invention.

La est une représentation schématique en perspective d‘une plaque bipolaire selon l’invention ; There is a schematic perspective representation of a bipolar plate according to the invention;

La est une représentation schématique en perspective d‘un ensemble selon l’invention ; et There is a schematic perspective representation of an assembly according to the invention; And

la est une représentation schématique d’une portion d’une pile selon l’invention. there is a schematic representation of a portion of a battery according to the invention.

Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d’une figure à l’autre.Identical, similar, or analogous elements retain the same reference from one figure to another.

La représente une plaque bipolaire 100 de pile à combustible ou d’électrolyseur comportant une première plaque monopolaire 10, 110 et une deuxième plaque monopolaire 20, 120. Chaque plaque monopolaire 10, 20, 110, 120 comprend une pluralité de collecteurs 130 formés au travers de la plaque, chaque collecteur 130 étant destiné à la circulation d’un fluide. Chaque plaque monopolaire 10, 20, 110, 120 comporte une face réactive et une face de refroidissement opposées l'une par rapport à l’autre, la face réactive de chaque plaque étant destinée à faire face à un Assemblage Membrane Electrodes 16 et étant munie de reliefs et de creux formant un circuit de réactif 150, pour la circulation d’un fluide réactif.There represents a bipolar plate 100 of a fuel cell or electrolyzer comprising a first monopolar plate 10, 110 and a second monopolar plate 20, 120. Each monopolar plate 10, 20, 110, 120 comprises a plurality of collectors 130 formed through the plate, each collector 130 being intended for the circulation of a fluid. Each monopolar plate 10, 20, 110, 120 has a reactive face and a cooling face opposite each other, the reactive face of each plate being intended to face a Membrane Electrodes Assembly 16 and being provided reliefs and hollows forming a reagent circuit 150, for the circulation of a reactive fluid.

La face de refroidissement de la première plaque monopolaire est fixée à la face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire, en définissant entre elles des reliefs et des creux pour former un circuit de refroidissement 15 de la plaque bipolaire pour la circulation d’un fluide de refroidissement (aussi appelé circuit intercellulaire de refroidissement 15).The cooling face of the first monopolar plate is fixed to the cooling face of the second monopolar plate, defining reliefs and recesses between them to form a cooling circuit 15 of the bipolar plate for the circulation of a cooling fluid. cooling (also called intercellular cooling circuit 15).

La face réactive et la face de refroidissement de chaque plaque monopolaire 100 comporte un bord périphérique 140. Les collecteurs 130 sont formés entre le bord périphérique 140 et le circuit de réactif 150 ou entre le bord périphérique 140 et le circuit de refroidissement. La face de refroidissement de la première plaque monopolaire 10, 110 comporte un identifiant de première plaque monopolaire. La face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire 20, 120 comporte un identifiant de deuxième plaque monopolaire. La face réactive 150 de l’une de la première et de la deuxième plaque monopolaire comporte un identifiant de plaque bipolaire.The reactive face and the cooling face of each monopolar plate 100 has a peripheral edge 140. The collectors 130 are formed between the peripheral edge 140 and the reagent circuit 150 or between the peripheral edge 140 and the cooling circuit. The cooling face of the first monopolar plate 10, 110 includes a first monopolar plate identifier. The cooling face of the second monopolar plate 20, 120 includes a second monopolar plate identifier. The reactive face 150 of one of the first and second monopolar plates includes a bipolar plate identifier.

Dans l’exemple considéré, la face réactive 150 de l’autre de la première et de la deuxième plaque monopolaire étant dépourvue d’identifiant de plaque bipolaire. Autrement dit, le seul moyen d’identifier une plaque bipolaire 100 est de prendre en considération l’unique identifiant de plaque bipolaire, qui se trouve sur la face réactive 150 de l’une de la première et de la deuxième plaque monopolaire.In the example considered, the reactive face 150 of the other of the first and the second monopolar plate being devoid of a bipolar plate identifier. In other words, the only way to identify a bipolar plate 100 is to take into consideration the unique bipolar plate identifier, which is located on the reactive face 150 of one of the first and the second monopolar plate.

L’identifiant de première plaque monopolaire, l’identifiant de deuxième plaque monopolaire et l’identifiant de plaque bipolaire sont tous distincts, chaque identifiant comportant au moins un caractère alphanumérique, notamment formé par un relief ménagé à la surface de la plaque, par exemple une gravure, un embossage ou un marquage laser.The first monopolar plate identifier, the second monopolar plate identifier and the bipolar plate identifier are all distinct, each identifier comprising at least one alphanumeric character, in particular formed by a relief provided on the surface of the plate, for example engraving, embossing or laser marking.

L’identifiant de première plaque monopolaire et l’identifiant de deuxième plaque monopolaire sont disposés en dehors du circuit de refroidissement, notamment sur le bord périphérique. Plus précisément, l’identifiant de première plaque monopolaire et l’identifiant de deuxième plaque monopolaire sont tous deux disposés dans une zone dépourvue de la colle ou de la soudure utilisée pour la fixation des deux plaques monopolaires entre elles.The first monopolar plate identifier and the second monopolar plate identifier are arranged outside the cooling circuit, in particular on the peripheral edge. More precisely, the first monopolar plate identifier and the second monopolar plate identifier are both arranged in an area devoid of the glue or solder used for fixing the two monopolar plates together.

Dans l’exemple de la , la première plaque monopolaire est une plaque anodique 10 et la deuxième plaque monopolaire est une plaque cathodique 20.In the example of the , the first monopolar plate is an anodic plate 10 and the second monopolar plate is a cathode plate 20.

La représente un ensemble 1 de pile à combustible à membrane échangeuse de protons comportant un empilement d’une pluralité de plaques bipolaires 100 telles que représentées à la .There represents a set 1 of proton exchange membrane fuel cell comprising a stack of a plurality of bipolar plates 100 as shown in .

La face réactive des plaques monopolaire de chaque plaque bipolaire 100 fait face à un Assemblage Membrane Electrodes 16.The reactive face of the monopolar plates of each bipolar plate 100 faces a Membrane Electrodes Assembly 16.

L’ensemble 1 comporte en outre une plaque bouchée à une première extrémité de l’empilement. L’ensemble 1 comporte enfin une plaque d’alimentation en fluides à une deuxième extrémité de l’empilement.Set 1 further comprises a blocked plate at a first end of the stack. Set 1 finally comprises a fluid supply plate at a second end of the stack.

La plaque bouchée comporte une troisième plaque monopolaire fixée à une plaque d’obturation 21 et la plaque d’alimentation comporte une quatrième plaque monopolaire fixée à une plaque de distribution 11.The blocked plate comprises a third monopolar plate fixed to a closing plate 21 and the supply plate comprises a fourth monopolar plate fixed to a distribution plate 11.

La face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire comporte un identifiant de troisième plaque monopolaire. La plaque d’obturation 21 comporte une face d’obturation destinée à faire face à la face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire et une face externe opposée à la face d’obturation. La face d’obturation comporte un identifiant de plaque d’obturation et la face externe comporte un identifiant de plaque bouchée.The cooling face of the third monopolar plate has a third monopolar plate identifier. The shutter plate 21 comprises a shutter face intended to face the cooling face of the third monopolar plate and an external face opposite the shutter face. The blanking face includes a blanking plate identifier and the outer face has a blocked plate identifier.

Ainsi, une fois que sont fabriquées les plaques bipolaires, les plaques bouchées et les plaques d’alimentation en fluides, il est possible de distinguer les plaques entre elles lors de l’assemblage de l’ensemble 1.Thus, once the bipolar plates, the plugged plates and the fluid supply plates are manufactured, it is possible to distinguish the plates from each other when assembling set 1.

Dans l’exemple de la , la troisième plaque monopolaire est une plaque cathodique 20 et la quatrième plaque monopolaire est une plaque anodique 10.In the example of the , the third monopolar plate is a cathode plate 20 and the fourth monopolar plate is an anode plate 10.

L’identifiant de troisième plaque monopolaire, l’identifiant de plaque d’obturation et l’identifiant de plaque bouchée sont tous distincts. La face réactive de la troisième plaque monopolaire est dépourvue d’identifiant de plaque bouchée.The monopolar third plate ID, blanking plate ID, and plugged plate ID are all distinct. The reactive face of the third monopolar plate does not have a clogged plate identifier.

Dans l’exemple de la , la troisième plaque monopolaire et la deuxième plaque monopolaire sont identiques. Le fait que les identifiants des plaques bipolaires et des plaques bouchées soient portés respectivement par la plaque anodique 10 de la plaque bipolaire et la plaque d’obturation 21, permet une identification correcte des plaques bipolaires et des plaques bouchées tout en utilisant la même plaque monopolaire en tant que plaque cathodique 20.In the example of the , the third monopolar plate and the second monopolar plate are identical. The fact that the identifiers of the bipolar plates and the blocked plates are carried respectively by the anode plate 10 of the bipolar plate and the shutter plate 21, allows correct identification of the bipolar plates and the blocked plates while using the same monopolar plate as cathode plate 20.

La face de refroidissement de la première plaque monopolaire est fixée à la face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire de sorte à former entre elles, un cordon d’étanchéité dont au moins une portion forme une boucle autour de chaque collecteur.The cooling face of the first monopolar plate is fixed to the cooling face of the second monopolar plate so as to form between them a sealing cord of which at least one portion forms a loop around each collector.

La face interne de la plaque de distribution 11 est fixée à la face de refroidissement de la quatrième plaque monopolaire de sorte à former entre elles, un cordon d’étanchéité dont au moins une portion forme une boucle autour de chaque collecteur.The internal face of the distribution plate 11 is fixed to the cooling face of the fourth monopolar plate so as to form between them, a sealing cord of which at least one portion forms a loop around each collector.

La face d’obturation est fixée à la face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire de sorte à former entre elles, un cordon d’étanchéité dont au moins une portion forme une boucle autour de chaque collecteur.The closing face is fixed to the cooling face of the third monopolar plate so as to form between them, a sealing cord of which at least one portion forms a loop around each collector.

La face réactive de chaque plaque monopolaire comporte une saignée destinée à recevoir un joint dont au moins une portion forme une boucle entourant entièrement au moins un collecteur, notamment chaque collecteur, ledit joint étant notamment destiné être en contact avec l’AME.The reactive face of each monopolar plate includes a groove intended to receive a seal of which at least one portion forms a loop entirely surrounding at least one collector, in particular each collector, said seal being intended in particular to be in contact with the AME.

Un tel ensemble 1 peut aussi se définir par un empilement d’une pluralité de cellules 30 dans lequel, chaque cellule 30 comprend une plaque monopolaire d’une plaque bipolaire 100 (ici, une plaque anodique 10) et une plaque monopolaire d’une autre plaque bipolaire 100 (ici, une plaque cathodique 20), prenant en sandwich un Assemblage Membrane Electrodes 16.Such a set 1 can also be defined by a stack of a plurality of cells 30 in which, each cell 30 comprises a monopolar plate of a bipolar plate 100 (here, an anode plate 10) and a monopolar plate of another bipolar plate 100 (here, a cathode plate 20), sandwiching a Membrane Electrodes Assembly 16.

En référence à la , la pluralité de cellules 30 comporte une première cellule 30 à une première extrémité de l’empilement et une dernière cellule 30 à une deuxième extrémité de l’empilement.In reference to the , the plurality of cells 30 comprises a first cell 30 at a first end of the stack and a last cell 30 at a second end of the stack.

La face de refroidissement de la plaque cathodique 20 d’au moins une des cellules 30 est destinée à faire face à la face de refroidissement de la plaque anodique 10 d’une autre des cellules 30, en définissant entre elles des reliefs et des creux pour former le circuit intercellulaire de refroidissement 15 pour la circulation d’un fluide de refroidissement.The cooling face of the cathode plate 20 of at least one of the cells 30 is intended to face the cooling face of the anode plate 10 of another of the cells 30, by defining between them reliefs and recesses for form the intercellular cooling circuit 15 for the circulation of a cooling fluid.

Dans l’exemple de la , chaque plaque 10, 20 comporte :In the example of the , each plate 10, 20 comprises:

  • un collecteur d’entrée de réactif 3, 4 formé au travers de la plaque 10, 20 et étant en communication fluidique avec le circuit de réactif par l’intermédiaire d’une première lumière 2 formée au travers de la plaque 10, 20 ;a reagent inlet manifold 3, 4 formed through the plate 10, 20 and being in fluid communication with the reagent circuit via a first lumen 2 formed through the plate 10, 20;
  • un collecteur de sortie de réactif 6, 7 formé au travers de la plaque 10, 20 et étant en communication fluidique avec le circuit de réactif par l’intermédiaire d’une deuxième lumière 2 formée au travers de la plaque 10, 20 ;a reagent outlet manifold 6, 7 formed through the plate 10, 20 and being in fluid communication with the reagent circuit via a second lumen 2 formed through the plate 10, 20;
  • un collecteur d’entrée de fluide de refroidissement 5 formé au travers de la plaque 10, 20 ;a cooling fluid inlet manifold 5 formed through the plate 10, 20;
  • un collecteur de sortie de fluide de refroidissement 8, 9 formé au travers de la plaque 10, 20.a cooling fluid outlet manifold 8, 9 formed through the plate 10, 20.
  • au moins deux orifices formés au travers de la plaque 10, 20, chaque orifice étant agencé pour ne permettre une communication fluidique qu’au travers de la plaque 10, 20, sans être en communication fluidique avec le circuit de réactif.at least two orifices formed through the plate 10, 20, each orifice being arranged to only allow fluid communication through the plate 10, 20, without being in fluid communication with the reagent circuit.

Le collecteur d’entrée de réactif 3 d’une plaque anodique 10 est en communication fluidique avec un des orifices d’une plaque cathodique 20 et le collecteur de sortie de réactif 6 de la plaque anodique 10 est en communication fluidique avec un autre des orifices de la plaque cathodique 20.The reagent inlet manifold 3 of an anode plate 10 is in fluid communication with one of the orifices of a cathode plate 20 and the reagent outlet manifold 6 of the anode plate 10 is in fluid communication with another of the orifices of the cathode plate 20.

Le collecteur d’entrée de réactif 3 d’une plaque cathodique 20 est en communication fluidique avec un des orifices d’une plaque anodique 10 et le collecteur de sortie de réactif 6 de la plaque cathodique 20 est en communication fluidique avec un autre des orifices de la plaque anodique 10.The reagent inlet manifold 3 of a cathode plate 20 is in fluid communication with one of the orifices of an anode plate 10 and the reagent outlet manifold 6 of the cathode plate 20 is in fluid communication with another of the orifices of the anode plate 10.

Ainsi, l’empilement permet une distribution du fluide réactif dédié aux plaques anodiques 10 et une distribution du fluide réactif dédié aux plaques cathodiques 20 en formant deux circuits indépendants.Thus, the stack allows distribution of the reactive fluid dedicated to the anode plates 10 and distribution of the reactive fluid dedicated to the cathode plates 20 by forming two independent circuits.

L’une des plaques 10, 20 de la première cellule 30 forme avec l’une des plaques 10, 20 d’une autre des cellules 30, un premier circuit intercellulaire de refroidissement 15 et l’autre des plaques 10, 20 de la première cellule 30 forme une première plaque d’extrémitéOne of the plates 10, 20 of the first cell 30 forms with one of the plates 10, 20 of another of the cells 30, a first intercellular cooling circuit 15 and the other of the plates 10, 20 of the first cell 30 forms a first end plate

L’une des plaques 10, 20 de la dernière cellule 30 forme avec l’une des plaques 10, 20 d’une autre des cellules 30, un dernier circuit intercellulaire de refroidissement 15 et l’autre des plaques 10, 20 de la dernière cellule 30 forme une dernière plaque d’extrémité.One of the plates 10, 20 of the last cell 30 forms with one of the plates 10, 20 of another of the cells 30, a last intercellular cooling circuit 15 and the other of the plates 10, 20 of the last cell 30 forms a final end plate.

Comme représenté à la , la plaque d’obturation 21 comprenant une face de collecte de courant électrique destinée à faire face à une première plaque collectrice de courant électrique et une face d’obturation fixée à la face de refroidissement de la dernière plaque d’extrémité, la face d’obturation et la face de refroidissement de la dernière plaque d’extrémité définissant entre elles des reliefs et des creux pour former un dernier circuit de refroidissement pour la circulation du fluide de refroidissement.As shown in , the shutter plate 21 comprising an electric current collection face intended to face a first electric current collector plate and a shutter face fixed to the cooling face of the last end plate, the face d the shutter and the cooling face of the last end plate defining between them reliefs and hollows to form a final cooling circuit for the circulation of the cooling fluid.

La plaque de distribution 11 comprend une face externe destinée à faire face à une plaque d’interface 17 avec une tuyauterie d’entrée et de sortie du fluide de refroidissement et avec une tuyauterie d’entrée et de sortie du fluide réactif, la plaque de distribution comprenant une face interne fixée à la face de refroidissement de la première plaque d’extrémité (la face de refroidissement de la quatrième plaque monopolaire), la face interne et la face de refroidissement de la première plaque d’extrémité définissant entre elles des reliefs et des creux pour former un premier circuit de refroidissement pour la circulation du fluide de refroidissement.The distribution plate 11 comprises an external face intended to face an interface plate 17 with inlet and outlet piping of the cooling fluid and with inlet and outlet piping of the reactive fluid, the distribution plate distribution comprising an internal face fixed to the cooling face of the first end plate (the cooling face of the fourth monopolar plate), the internal face and the cooling face of the first end plate defining reliefs between them and recesses to form a first cooling circuit for circulating the cooling fluid.

La face interne de la plaque de distribution 11 comporte un identifiant de plaque de distribution. La face de refroidissement de la quatrième plaque monopolaire comporte un identifiant de troisième plaque monopolaire. L’une de la face externe de la plaque de distribution 11 et de la face réactive de la quatrième plaque monopolaire comporte un identifiant de plaque d’alimentation.The internal face of the distribution plate 11 includes a distribution plate identifier. The cooling face of the fourth monopolar plate has a third monopolar plate identifier. One of the external face of the distribution plate 11 and the reactive face of the fourth monopolar plate includes a power plate identifier.

Dans l’exemple représenté à la , la face d’obturation de la plaque d’obturation 21 comporte un passage de réactif 12, 13 formé par des reliefs et des creux, pour permettre une communication fluidique entre le collecteur d’entrée de réactif 3, 4 et le circuit de réactif ou pour permettre une communication fluidique entre le collecteur de sortie de réactif 6, 7 et le circuit de réactif.In the example shown in , the closing face of the closing plate 21 comprises a reagent passage 12, 13 formed by reliefs and hollows, to allow fluid communication between the reagent inlet collector 3, 4 and the reagent circuit or to allow fluid communication between the reagent outlet manifold 6, 7 and the reagent circuit.

La face d’obturation de la plaque d’obturation 21 comporte un passage de refroidissement 13 formé par des reliefs et des creux, pour permettre une communication fluidique entre le collecteur d’entrée de fluide de refroidissement 5 et le circuit de refroidissement ou pour permettre une communication fluidique entre le collecteur de sortie de fluide de refroidissement 8, 9 et le circuit de refroidissement.The closing face of the closing plate 21 comprises a cooling passage 13 formed by reliefs and hollows, to allow fluid communication between the cooling fluid inlet collector 5 and the cooling circuit or to allow fluid communication between the cooling fluid outlet manifold 8, 9 and the cooling circuit.

Le passage de réactif 12, 13 et le passage de refroidissement 13 peut être ménagé au niveau de la face d’obturation, au niveau de la dernière plaque d’extrémité ou encore sur les deux.The reagent passage 12, 13 and the cooling passage 13 can be provided at the level of the closing face, at the level of the last end plate or even on both.

La représente une pile à combustible comprenant un ensemble tel que décrit en lien avec la .There represents a fuel cell comprising an assembly as described in connection with the .

La pile comporte une première plaque collectrice, pour la collecte d’un courant électrique, la première plaque collectrice ayant une face en contact avec la face de collecte de la plaque d’obturation 21 et autre face en contact avec une première plaque électriquement isolante 18.The battery comprises a first collector plate, for collecting an electric current, the first collector plate having one face in contact with the collection face of the shutter plate 21 and another face in contact with a first electrically insulating plate 18 .

Dans le mode de réalisation de la , la première plaque électriquement isolante 18 est souple.In the embodiment of the , the first electrically insulating plate 18 is flexible.

La première plaque collectrice est agencée pour venir s’encastrer dans une zone de réception ménagée sur la face de collecte de la plaque d’obturation 21.The first collector plate is arranged to fit into a reception zone provided on the collection face of the shutter plate 21.

La pile comporte en outre une plaque d’interface 17 avec une tuyauterie d’entrée et de sortie du fluide de refroidissement et du fluide réactif.The cell further comprises an interface plate 17 with inlet and outlet piping for the cooling fluid and the reactive fluid.

La pile comporte une deuxième plaque électriquement isolante. Cette deuxième plaque électriquement isolante peut être soit sous la forme d’un élément distinct de la plaque d’interface 17 et en contact avec la plaque d’interface 17, ou bien la plaque d’interface 17 joue le rôle de deuxième plaque électriquement isolante, notamment par l’une de ses faces en contact avec la plaque de distribution 11.The battery includes a second electrically insulating plate. This second electrically insulating plate can be either in the form of an element distinct from the interface plate 17 and in contact with the interface plate 17, or the interface plate 17 plays the role of second electrically insulating plate , in particular by one of its faces in contact with the distribution plate 11.

Dans l’exemple de la , l’ensemble des tuyauteries sont ainsi disposées d’un même côté de l’empilement, l’autre côté étant obturé par la plaque d’obturation 21.In the example of the , all of the pipes are thus arranged on the same side of the stack, the other side being closed by the closing plate 21.

Dans l’exemple représenté, la première plaque d’extrémité est une plaque anodique 10 et la dernière plaque d’extrémité est une plaque cathodique 20. En variante, la première plaque d’extrémité est une plaque cathodique 20 et la dernière plaque d’extrémité est une plaque anodique 10.In the example shown, the first end plate is an anode plate 10 and the last end plate is a cathode plate 20. Alternatively, the first end plate is a cathode plate 20 and the last plate end is an anodic plate 10.

Comme visible sur la , l’ensemble 1 est agencé de sorte que les tuyauteries d’entrée et de sorties des fluides soient disposés du côté d’une seule des extrémités de l’empilement. Ainsi, la plaque d’obturation 21 est une plaque qui ferme l’ensemble des collecteurs et des orifices de la dernière plaque d’extrémité. Une telle plaque d’obturation 21 permet de présenter une face plane pour la collecte du courant électrique généré par la pile.
As visible on the , assembly 1 is arranged so that the fluid inlet and outlet pipes are arranged on the side of only one of the ends of the stack. Thus, the closing plate 21 is a plate which closes all of the collectors and the orifices of the last end plate. Such a shutter plate 21 makes it possible to present a flat face for collecting the electric current generated by the battery.

Claims (10)

Plaque bipolaire (100) de pile à combustible ou d’électrolyseur comportant une première plaque monopolaire (10, 110) et une deuxième plaque monopolaire (20, 120), chaque plaque monopolaire (10, 20, 110, 120) comprenant une pluralité de collecteurs (130) formés au travers de la plaque, chaque collecteur (130) étant destiné à la circulation d’un fluide, chaque plaque monopolaire (10, 20, 110, 120) comportant une face réactive et une face de refroidissement opposées l'une par rapport à l’autre, la face réactive de chaque plaque étant destinée à faire face à un Assemblage Membrane Electrodes (16) et étant munie de reliefs et de creux formant un circuit de réactif (150), pour la circulation d’un fluide réactif, la face de refroidissement de la première plaque monopolaire étant fixée à la face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire, en définissant entre elles des reliefs et des creux pour former un circuit de refroidissement (15) de la plaque bipolaire pour la circulation d’un fluide de refroidissement, la face réactive et la face de refroidissement de chaque plaque monopolaire comportant un bord périphérique (140), les collecteurs (130) étant formés entre le bord périphérique (140) et le circuit de réactif (150) ou entre le bord périphérique (140) et le circuit de refroidissement, la face de refroidissement de la première plaque monopolaire comportant un identifiant de première plaque monopolaire, la face de refroidissement de la deuxième plaque monopolaire comportant un identifiant de deuxième plaque monopolaire, la face réactive (150) de l’une de la première et de la deuxième plaque monopolaire comportant un identifiant de plaque bipolaire.Bipolar plate (100) of a fuel cell or electrolyzer comprising a first monopolar plate (10, 110) and a second monopolar plate (20, 120), each monopolar plate (10, 20, 110, 120) comprising a plurality of collectors (130) formed through the plate, each collector (130) being intended for the circulation of a fluid, each monopolar plate (10, 20, 110, 120) comprising a reactive face and a cooling face opposite the one in relation to the other, the reactive face of each plate being intended to face a Membrane Electrode Assembly (16) and being provided with reliefs and recesses forming a reagent circuit (150), for the circulation of a reactive fluid, the cooling face of the first monopolar plate being fixed to the cooling face of the second monopolar plate, defining between them reliefs and hollows to form a cooling circuit (15) of the bipolar plate for circulation of a cooling fluid, the reactive face and the cooling face of each monopolar plate comprising a peripheral edge (140), the collectors (130) being formed between the peripheral edge (140) and the reagent circuit (150) or between the peripheral edge (140) and the cooling circuit, the cooling face of the first monopolar plate comprising an identifier of the first monopolar plate, the cooling face of the second monopolar plate comprising an identifier of the second monopolar plate, the reactive face (150) of one of the first and second monopolar plates comprising a bipolar plate identifier. Plaque bipolaire (100) selon l’une des revendications précédentes, l’identifiant de première plaque monopolaire, l’identifiant de deuxième plaque monopolaire et l’identifiant de plaque bipolaire étant distincts.Bipolar plate (100) according to one of the preceding claims, the first monopolar plate identifier, the second monopolar plate identifier and the bipolar plate identifier being distinct. Plaque bipolaire (100) selon l’une des revendications précédentes, l’identifiant comportant au moins un caractère alphanumérique, notamment formé par un relief ménagé à la surface de la plaque, par exemple une gravure, un embossage ou un marquage laser.Bipolar plate (100) according to one of the preceding claims, the identifier comprising at least one alphanumeric character, in particular formed by a relief provided on the surface of the plate, for example an engraving, an embossing or a laser marking. Plaque bipolaire (100) selon l’une des revendications précédentes, l’identifiant de première plaque monopolaire et l’identifiant de deuxième plaque monopolaire étant disposés en dehors du circuit de refroidissement, notamment sur le bord périphérique.Bipolar plate (100) according to one of the preceding claims, the identifier of the first monopolar plate and the identifier of the second monopolar plate being arranged outside the cooling circuit, in particular on the peripheral edge. Plaque bipolaire (100) selon l’une des revendications précédentes, l’une de la première plaque monopolaire et de la deuxième plaque monopolaire étant une plaque anodique (10) et l’autre de la première plaque monopolaire et de la deuxième plaque monopolaire étant une plaque cathodique (20).Bipolar plate (100) according to one of the preceding claims, one of the first monopolar plate and the second monopolar plate being an anode plate (10) and the other of the first monopolar plate and the second monopolar plate being a cathode plate (20). Ensemble (1) de pile à combustible à membrane échangeuse de protons ou d’électrolyseur comportant un empilement d’une pluralité de plaques bipolaires (100) selon l’une des revendications précédentes, la face réactive des plaques monopolaire de chaque plaque bipolaire (100) faisant face à un Assemblage Membrane Electrodes (16), l’ensemble (1) comportant une plaque bouchée à une première extrémité de l’empilement, l’ensemble (1) comportant une plaque d’alimentation en fluides à une deuxième extrémité de l’empilement, la plaque bouchée comportant une troisième plaque monopolaire fixée à une plaque d’obturation (21), la plaque d’alimentation comportant une quatrième plaque monopolaire fixée à une plaque de distribution (11), la face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire comportant un identifiant de troisième plaque monopolaire, la plaque d’obturation (21) comportant une face d’obturation destinée à faire face à la face de refroidissement de la troisième plaque monopolaire et une face externe opposée à la face d’obturation, la face d’obturation comportant un identifiant de plaque d’obturation, la face externe comportant un identifiant de plaque bouchée.Proton exchange membrane fuel cell or electrolyzer assembly (1) comprising a stack of a plurality of bipolar plates (100) according to one of the preceding claims, the reactive face of the monopolar plates of each bipolar plate (100 ) facing a Membrane Electrodes Assembly (16), the assembly (1) comprising a blocked plate at a first end of the stack, the assembly (1) comprising a fluid supply plate at a second end of the stack, the blocked plate comprising a third monopolar plate fixed to a closing plate (21), the supply plate comprising a fourth monopolar plate fixed to a distribution plate (11), the cooling face of the third monopolar plate comprising a third monopolar plate identifier, the closing plate (21) comprising a closing face intended to face the cooling face of the third monopolar plate and an external face opposite the closing face, the shutter face comprising a shutter plate identifier, the external face comprising a blocked plate identifier. Ensemble selon la revendication précédente, l’une de la troisième plaque monopolaire et de la quatrième plaque monopolaire étant une plaque anodique (10) et l’autre de la troisième plaque monopolaire de la quatrième plaque monopolaire de deuxième extrémité étant une plaque cathodique (20).Assembly according to the preceding claim, one of the third monopolar plate and the fourth monopolar plate being an anodic plate (10) and the other of the third monopolar plate of the fourth monopolar plate of second end being a cathode plate (20 ). Ensemble selon l’une des revendications 6 à 7, l’identifiant de troisième plaque monopolaire, l’identifiant de plaque d’obturation et l’identifiant de plaque bouchée étant distincts.Assembly according to one of claims 6 to 7, the third monopolar plate identifier, the blanking plate identifier and the blocked plate identifier being distinct. Ensemble selon l’une des revendications 6 à 8, la face réactive de la troisième plaque monopolaire étant dépourvue d’identifiant de plaque bouchée.Assembly according to one of claims 6 to 8, the reactive face of the third monopolar plate being devoid of a blocked plate identifier. Électrolyseur ou pile à combustible, notamment à membrane échangeuse de protons, comprenant un ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9 ou au moins une plaque bipolaire (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, une première plaque collectrice de courant électrique, une deuxième plaque collectrice de courant électrique et une plaque d’interface (17) avec une tuyauterie d’entrée et de sortie du fluide de refroidissement et du fluide réactif.
Electrolyser or fuel cell, in particular with a proton exchange membrane, comprising an assembly (1) according to any one of claims 6 to 9 or at least one bipolar plate (100) according to any one of claims 1 to 5, a first electric current collector plate, a second electric current collector plate and an interface plate (17) with inlet and outlet piping of the cooling fluid and the reactive fluid.
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