Brevet FR2050421A1 — publié le 19710402

î 2050421 Ob connaît déjà, par le brevet allemand 1 267 201, des piles à combustible ayant une.ossature poreuse servant de support à l'électrolyte. Jusqu'à présent* ces piles ont été fabriquées de façon telle que les treillis en métal et/ou en ma-5 tière synthétique servant d'ossature étaient placés dans le rainurage d'un cadre en matière synthétique, cadre qui comportait une partie saillante en son milieu, pour le rainurage0 On posait finalement sur les nervures formées par le rainurage dans la partie saillante du cadre en matière synthétique les 10 couches de recouvrement (consistant par exemple en papier d'amiante), puis sur les parties des couohes de recouvrement qui sont en contact avec l'ossature , le catalyseur et les treillis prévus pour les.sorties de courant ou pour la constitution du comportement pour le gaz. Des plaques d'extrémités, 15 appliquées sur. le oadre en matière synthétique servent alors & l'obturation des éléments à combustibleo Pour obtenir une obturation étanche aux gaz et aux liquides,, des différents éléments entre eux et par rapport à l'extérieur, il faut en outre insérer des joints à section cir-20 culaire entre les plaques d'extrémités, d'une part, et les couches de recouvrement ou les cadres en matière synthétique, d'autre part. La présente invention a pour but de simplifier la construction des batteries de piles à combustible, et, à cet 25- effet, elle a pour objet % Un procédé de fabrication d'un élément de pile à combustible, oompact et supportant le stockage, comprenant des électrodes, des couches de recouvrement et une ossature, caractérisé par le fait que l'on soude d'abord à l'un des côtés du 30 oadre en matière synthétique un treillis métallique que l'on introduit dans le cadre une ossature comportant un ou plusieurs treillis en matière synthétique que l'on soude un deuxième treillis métallique sur l'autre face du cadre en matière synthétique, et, finalement que l'on applique par pulvérisation, sur 35 les treillis métalliques, une ou plusieurs couches d'un échan-geur d'ions finement divisé, en suspenaioe dans une solution de liant, couches sur lesquelles on applique alors en u»e ou plusieurs couches le catalyseur également suspendu dans une solution de liant. 40 le progrès technique -«résultant de l'iaventieg 70 24239 . 2 2050421 consiste, principalement dans, 1© fait qu'il permet de préfabri-quer en série les 'deux: électrodes» les couches de recouvrement» et l'ossature, sous la forme û"ua élément compact, ce qui simplifie. substantiellement la coastsaotioa dss batteries d'élé» 5 ments à. combustible* En outre, les êlémeets? à combustible endommagés peuveut ainsi être remplacés plus facilement pas des éléments à combustible-en état de Eajeo^e« 2)5 astres avantages de 1'tarantlea découlent du fait que les couclies de r e o ouvre at aoist îoanaées à l'intérieur 10 et sur les treillis Eiételliqaca sollâ-emeat liée au oadre en matière synthétique» Cela permet ds éyiier e»E D'autres caractéristiques st avantagés de la présente invention apparaîtront à la leet se g du dessin annexé0 30 . la figure 1 du dessin annexé représente en 1 un cadre en jaatièrs synthétique à savoir' en polystyrène,» Sur la partie .1, faisant saillie au milieu du cadre en matière synthétique, se trouvent soudés, de chaque côté, les treillis métalliques 2 et 5 qui, par exemple, sont dgs treillis en nickel 35 ayant une largeur de maille de 0,3 mm,, Entre, le s treillis de ni~ ckel soudés, sont disposés deux treillis 3 et 4, à mailles grossières (largeur de maille environ 0,5 mm) en polypropylène qui constituent l'emplacement destiné à l8électrolyte0 En prin-» C ij36 p _ il est. âgaleaeçt possible ô8u'5ilisèi -tus -feBsilliâ aétal~ 70 24239 5 2050421 l'emplacement destiné à 1'électrolyte, cela implique toutefois un risque de court-circuit des électrodes en cas d5endommage-ment des Gouches de recouvrement qui sont électroniquement non-conduotrices0 Sur las treillis métalliques 2 et 5 sont appli-5 quées par pulvarisation les couches de recouvrement 6 et 7 qui sont solidement liées aux couch.es de catalyseur 8 et 9 et sur lesquelles sont placées lors du montage de la batterie, les treillis, non représentés, servant à prélever le courant ou bien à former l'emplacement destiné aux gaz0 10 Lors de la fabrication de l'élément selon la présente invention, on soude d'abord un treillis métallique dans le cadre en matière synthétique, et cela en pressant ce treil~ lis métallique au moyen d'un tampon chauffé, contre le côté de la partie 1* qui dépasse du cadre, les deux treillis en ma-15 tière synthétique 3 et 4* sont ensuite posés, puis enfermés par soudure d'un deuxième treillis métallique 5 sur l'autre côté de la partie du cadre , On applique alors les couches de recouvrement sur les treillis métalliques insérés par soudure, cette application s'effectuant à l'épaisseur désirées de préférence 20 en plusieurs couches, l'application de chaque couche s'effectuant après séchage de la couche précédente au moyen d'un pis- • tolet pulvérisateur, à partir d'une suspension Pour empêcher le dépôt des particules en suspension, il faut agiter continuellement cette dernière pendant la pulvérisation» Le séchage des 25 couches peut être effectué en faisant tourner en continu dans un courant d'air chaud pendant la projection, le cadre monté sur un dispositif convenable. la suspension prévue pour les couches de recouvrement comporte un échangeur d'ions,inorganique et/ou organique, par exemple de la poudre d'amiante, ou bien un polymère ou un copolymère contenant un groupe de substitution, et un liant organique, par exemple le poly-isobutylène, un ester polyméta-crylique, le polystyrène, l'échangeur d'ions, de préférence 35 sous forme de granulés fins, étant insoluble dans le liquide de suspension mais le liant y étant soluble» Afin d'obtenir à coup sûr une étanchéité complète entre la couche de recouvrement et le cadre, on emploiera de préférence, comme liquide de suspension, un mélange de solvants comportant, outre un solvant # 70 24239 * 2050421 Bifâttacpasit pas le cadre en matière synthétique un solvant pour le liant, dans lequel solvant la matière synthétique du cadre (qui peut être par exemple du polystyrène) est soluble ou gonflableo Ce dernier solvant est ajouté en quantité telle 5 que seule la surface l1 du cadre en matière synthétique soit dissoute pendant la pulvérisation et qu'ainsi les couches de recouvrement soient solidement ancrées dans le cadre de matière synthétique» Si le cadre est en polystyrène, le jmélange convenable de solvant peut être constitué, par exempl^» d'es-10 sence (de pétrole) et de xylène» Il est en outre avantageux» pour accroître la résistance et diminuer la solubilité» de réticuler partiellement le liant» d'une façon connue» ;aprèa pulvérisation» A cette fin» on ajoutera à la suspension avant la pulvérisation des agents réticulants et éventuellement des 15 accélérateurs eonvenables<> Les catalyseurs pulvérulents» par exemple du nickel de Raney et de l'argent de Rahey, sont avantageusement appliqués, tout comme les couches de recouvrement» à partir de la suspension contenant le liant» au moyen d',un pistolet pul-20 vérisateur» Selon un mode de réalisati^V ae ri'invention» on Utilise ïe même liant que pour la suspension servant à la formation d^ la couche de recouvrement# Les éléments préfabriqués 10 peuvent être assemblés en batteries d'une façon simple» comme le montre la figu-25 re 2, après avoir posé» de chaque côté» les treillis 11 de prélèvement de courant» les treillis d'écartement 12 et les plaques extrêmes 13, par exemple des tôles de nickel» Des tiges filetées 14 et des écrous 15 permettent d'assurer l'assemblage et le serrage des différents éléments» L'arrivée et le départ-30 des réactifs et de 1*électrolyte s'effectuent de façon connue par des canaux pratiqués dans les cadres de matière synthétique canaux qui ne sont pas représentés sur la figure 2» afin d'en préserver la lisibilité» Exemple 35 On sèche, à 110°C» ÎOO g d'un échangeur d'ions "Lewat'it M 600", (marque enregistrée par la Badische Anilin und Sodafabrik AS)» puis on les broie dans un broyeur à boulets jusqu'à obtenir une poudre dont les particules sont inférieures à 5 0® ajoute alors un litre d'essence (de pétrole) (point 40 d® étoullitfioB 100 à 140°C) et 12 g de palyis©butylène à cette 70 24239 5 2050421 poudre que l'on continue à traiter au broyeur à boulets jusqu'à dissolution complète du polyisobutylène, et jusqu'à ce que la répartition de l'échangeur d'ions soit bien homogène,. Après mélange avec 0,6 em^ de pêroxyde de méthyls^éthyle-céto-5 se, et avec 0,6 cm^ d'une solution à 1 $ d'un accélérateur au cobalt et 10 de xylène (du volume de l'essence^ oo applique 75 al de la suspension, en trois souches, de la façon décrite» sur les treillis métalliques 2 et 5» Pour la couche anodique d® catalyseur, on met en p 10 suspension 100 g de nickel de Raney seo (0,53 g/cm ) dans 150 cm^ d'essence de pétrole (point d'ébullitioa 50 à 75°0)-et on y ajoute 100 g d'une solution à 2 $ ea poids de poly~ isobutylène dans la même essence de pétrole» On place alors la suspension ainsi préparée dans un pistolet pulvérisateur 15 pourvu d'un agitateuret on l'a projette, en trois couches, sur la couche de recouvrement 6» On projette, de la même façon, sur la couche de recouvrement 7, uq® suspension dans laquelle le nickel de Raney est remplacé par de l'argent de Raney. 20 II est bien entendu qae la description précéden te n'est aucunement limitative et qu© X'oa pourrait envisager de nombreuses modifications de détails, ou bien recourir à des moyens équivalents, sans pous autant sortir du domaine de la présente invention» 70 24239 ' 2050421 EE7EID10 A T I 0 I S 10 Procédé de fabrication d'un élément de pile à combustibles eompaat et supportant' le stockage, comprenant des électrodes» êkm e caches de recouvrement et une ossature» ea-5 raetérisé par 1® fait qu© l'oa.sotsd© d'abçrd à-l'un des côtés du-cadre '©h taatièsa synthétiçne 00 treillis sét>®llita®^q«e l'on iatreôuit dans 1© eoôr® cas ossature comportant un ou plusieurs treillÎG «s œatiès® gyntfc^tiqar,, que l'on soude un deuxième treillis métallique sis l'autra Sec® âa cadre en ma-10 tière synthétique et, que l'eu applique e as ni te- par pulvérisation, sur les ta?®illia métalliques, en are ou plusieurs couches, un éehsBgeusr â'i©es fiu-sment divisé en suspension dans une solution de liaat, couches sur lesquelles on applique en une ou plusieurs saiaoliee 1® catalyseur, également suspendu dans 15 «né solution fie liant»" 2» Procédé sel®a la reveadioatica 1 , earacté-" risé par le fait que 19@ê3 eœploie le saêoe liaat dans la suspension destinée à la réalisatioa des aoaolies d® recouvrement que dans la suspeaaicïi destinée à la réalisation des couches 20 d® catalyssui0 3e Jïccédé ssloa les reveafiîco.tioas 1 et 2, caractérisé pas la £ai"s gia-a l®oa emploie c-osbieq liant le poly-i sQ"butylè00o 4® ïsGeéûé selon la reveadieatioa 5 g oarac-25 térisé pas 1© fait gae 1q polyis© sietylèas est réticulé après sa progsatiea psse gwlv&isatiQHo 5» "Ssmêû-ê seloa l'usa quelsoaqae des revendications 1 à 4 earaotérisé par le fait pas i"on utilise, pour la dissolirsioa de liaat, «a aélaage de âsux ou plusieurs 30 solvaats s la aaatièri?© syatîiétiqas ûit eadro étant solaTÉe ou goaflabl© daas l'aa a« salas do ses solvaatr et insoluble daas un aatEe aa aoias da ces solvaata® 6e Procédé selon I'ueq quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le constituant 35 dissolvant la matière synthétique du cadra n'est employé qu'en quantité voulue poar qus9 peadaat la pulvérisation des couches de recouvrement, seul® la surface du cadra en matière synthétique soit dissoute^ 7» Composant pour â-ément de pile à combustible, 40 fabriqué selon l'tme quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé BAD ORDINAL 70 24239 7 2050421 par le fait que ce composant consiste en un cadre en matière synthétique, et en treillis métalliques qui y sont soudés, entre lesquels sont disposés un ou plusieurs treillis en matière synthétique, et auxquels les couches de recouvrement et les 5 couches de catalyseurs sont solidement liées au moyen d'un liant.