Brevet FR2081071A1 — publié le 19711203

Dans les brevets français N°s 1 379 800 - 1 399 765 - 1 522 304 - 1 522 305 1.522 306, la Société demanderesse a proposé un ensemble compact de piles à combustible pouvant consommer un réartif oxydant et un réactif réducteur portés par un électrolvte mis en circulation, et permettant de combiner un grand nombre de piles élémentaires par l'empilement d'un nombre restreint de composants différents suivant un." céauence nu'on r.'pète un grand nombre de fois, ces composants étant tels que leur coopération, lors de l'empilement, constitue automatiquement un ensemble d.-1 piles élémentaires divisées chacune en deux demi-pile*; par un diaphragme semi-perméable, un résear de canaux r.ui relie toutes i.-s demi-piles de même polarité t une entrée et une sortie unieuee, et une mise en série éventuelle des piles élémentaires, dans laouelle l'électro-lyte porteur d'un des réactifs, dissous ou en émulsion, circule à travers l'une des demi-piles de chanue pile, à 1" ^ois parallèlement au plan moyen de l'électrode et parallèlement à l'-'lectrolyte porteur de l'autre réactif rui circule dans l'autre demi-nile. L'ensemble compact de piles à combustible est serré entre deux jeu" de plaques d'extrémité oui assurant la cohésion de l'ensemble. Os plaques d '^-frémit" doivent livrer passage au-; électrolvte- ncteurs ries réactifs aussi bien à leur entrée dans l'ensemble de pil Dans le b1_^vrt: r'snr?" N- 1.535.744, on a nropo^-é un dispositif combiné Je «t d'aman-." ?.t d'*vacuation réf'-tiff pou" ensemble ^ omne r t •- d? nx- les * combustible constitué par deux jeu-" de nlanues de serrage, placés aux extrémités d'un ensemble compact de piles et conçus de façon à pouvoir être réunis mécaniquement à l'ensemble comnact de piles, l'un des jeux de olaruec constituant l'élément permettent d'amener lot" éle-ctrolyt^s norteur:: ripe réfr- rife par deux ^mbout1- d'entré-- fuv canaux * 'al im^nta ""ion d" l'-nr^mbl~ de nilcr et l'autre jeu permettant d''nl~ver d.e l'ensemble, de nar un ou plusieurs embout^ d sortie, le-- él^etrol^'t le-- r^a^ti^" ci'-'-ulant dan° le n'!n rle^ "fêtentr électrolvter nort?uT de réa-ti^s au- canaa" d'alimentâtion .corrrr-pon^ants Je l'fn'-es»hl« -'e pile- -«• 1- inu ptacuer ^'évacuation Dan." la première adHi^iin au brevet français N- 1 535.744 demandée le 31 décembre 1968 "cvfi: 1^ N- 183.124. on a proposé de constituer au moins 70 07454 2 2081071 l'un des jeux en une seule plaque dans laquelle sont réalisés, par perçage ou pa^ pressage, des orifices, des conduits et des canaux de passage pour les deux électrolytes porteurs des réactifs. La présente invention a pour objet un mode d'alimentation universel pour 5 assemblage compact de piles à combustible composé d'un grand nombre de piles élémentaires constituées par l'empilement, entre deux plaques d'extrémité, d'un nombre restreint de composants différents suivant une séquence qu'on répète un grand nombre de fois, ces composants étant tels que leur coopération, lors de l'empilement, constitue automatiquement, d'une part, un ensemble de 10 piles élémentaires divisées chacune en deux demi-piles,"d'autre part, un réseau de canaux faisant correspondre toutes les demi-piles homologues à des canalisations d'amenée et d'évacuation des électrolytes, caractérisé en ce que, sur chacun de deux côtés opposés de la partie périphérique de chaque composant sont percées au moins deux ouvertures de manière.que l'empilement des diffé-15 rents composants constitue des conduits longitudinaux qui traversent l'ensemble compact de piles, perpendiculairement au plan moyen des composants, sans être en communication avec aucun espace interne de pile élémentaire, et en ce que, une première plaque placée à une extrémité de l'ensemble compact de piles assure la mise en communication, d'une part, des conduits longitudinaux situés 20 sur un premier côté des composants avec les canalisations d'amenée et d'évacuation des électrolytes^ d'autre part, d'au moins un premier conduit longitudinal, situé sur le second côté des composants, avec une première cavité ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaux d'alimentation d'une série de demi-piles homologues et au moins 25 un orifice d'entrée de 1'électrolvte, porteur d'un réactif, et d'au moins un second conduit longitudinal, situé sur le même côté des composants que le précédent, avec une seconde cavitée ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaux d'alimentation de l'autre série de demi-piles homologues et au moins un orifice d'entrée de l'électrolyte 30- porteur d'un autre réactif,la seconde plaque, située à l'autre extrémité de l'ensemble compact de piles assurant la mise en communication, d'une part, des conduits longitudinaux situés sur le second côté des composants sur les canalisations d'amenée et d'évacuation des électrolytes, d'autre part, d'au moins' un premier conduit longitudinal, situé sur le premier Côté des composants, 35 avec une première cavitc ménagée îans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaux d'évacuation d'une série de demi piles homologues et au moins un orifice de sortie de l'électrolyte, et d'au moins un second conduit longitudinal, situé sur le mSme côté des composants que Je précédent, avec une seconde cavité ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque 70 07454 3 2081071 et dans laquelle débouchent " sélectivement 1er canau" d'évacuation de l'autre ç / , série demi-piles homologues et au moin" un orifice de sorti" do l'électrolyte. En se référam aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, donné à titre non limitatif. La Fig. 1 représente une électrode pour assemblage compact de piles à combustible utilisant un mode d1alimentât ion universel conforma à la présente invention. La Fig. 2 représent " un" olmue d'«."ti-émité pour assemblage compact de pi- conforme ^ les à combustible utilisant un mode d1 aliment?tion universel à la présente invention. La Fig. 3 représente un ensemble compact de piles à combustible utilisant un mode d'alimentation universel conforme à la présente invention. L'électrode représentée par la Fig. 1 a été obtenue en modifiant, conformément à l'invention, une électrode telle eue celles cui ont °té décrites dans les demandes de brevets français N2 PV 183 127 du 31 décembre 1968 pour : "assemblages compacts de piles à combustible" et N- PV 69 14686 du 7 mai 1969 pour :"élertrodes pour structure- compactes de pile à "ombustible". On a représenté une électrode bipolaire dont les faces de la partie centrale 1 sont munies de saillies allongées obtenues à partir de feuilles non poreuses. Pour constituer un ensemble de piles, ces électrodes sont applinué~s les unes contre les autres avec interposition de diaphragmes semi-perméabl-s. De"? ouvertures 2 et des micro-canaux 3 dont la coopération détermine un réseau d3 canalisations d'amenée et d'évacuation d'au moins Heu-: liquides pour assurer la circulation d'un électrolyte porteur d'un réactif ou de plusieurs réactifs sur chaque face de l'électrode parallèlement au plan moyen de celle-ci. Dans l'exemple représenté, le système de saillies de la partie central» 1 de chaque électrode est constitué par plusieurs réseau- élémentaires occupant chacun une bande parallèle aux bor^s de l'électrode '-ntre lesquels ^'écoule l'électrolyte et traversés ainsi successivement par 1 '?l"etrol"tc, chanue réseau élémentaire comportant un ensemble de saillies allongées, continu*" iu discontinues, recti-lignes ou non, parallèles l"s unes aux autres, inclinées ^'un angle différent de zéro par rapport au:- bords de l'électrode, et les sailli»? ** ''eu- réseaux élémentaires successifs ^'une même électrode étant a longées dans des directions différentes, -'e manière eue la direction nny. nnc do 1 'écoulenjenT de l'électrolyte sur l'électrode soit perpendiculaire aux bords de l'électrode ente lesquels s'effectue cet écoulement. Conformément à l'invention, çur deux côtés opposés de la partie périphérique de chaque composant, sont percées des ouver- • _ canaux . turcs 4 de manière que l'empilement des différents composants constitue des I BAD ORIGINAL I 70 07454 4 2081071 longitudinaux, rppr^frntér en 5 sur les i?ig. 2 et 3, nui favçrnt-nt l'ensemble compact de. pile-, perpendiculairement au nlan moven ''es .-ompocants, sans fctre en communication ave aucun oçpace int^rnf» dr pile élémentaire. La plaauc d1 r~ trémité ->-epr^r.ent* la Fi». 3, assu-*-" la mise en communication, fl'unp part, des conduits longitudinaux 3 situés sur un côté, en bas dans l'exemple, ci»s composante avec a La seconde plaque, représentée ?i gauche sur la Fig. 3, est disposée rymétri- -oup-monf r la première par rapport au plan médian de l'ensemble de piles parallèle au\ côtés dans lesquels sont ménagés les conduits longitudinaux 5. Le mode d'alimentation que l'on"vient de décrire est universel car il permet d'obtenir une multitude dé combinaisons pour l'admission et la sortie des électrolytes dans les ensembles de piles. L'exemple de la Fig. 3 n'est êfiun car particulier, il est possible de Faire entrer et sortir indifféremment les électrolytes sur l'une ou l'autre des face n parallèle. Les plaques d'extrémité nue l'on vient de décrire peuvent avantageusement: ftr" obtenues par coulée dite à cire perdue. On utilise dcî noyaux fusibles ou solubles. La coulée autour de ces noyaux peut'Être effectuée avec des résines coulables à froid ou s chaud, chargées ou non, et polymérisant soit à froid ou à chaud suivant les caractéristiques demandées. Dans un autre mode de réalisation, ces plaoues peuvent être fractionnées t plusieurs parties, fabriquées chacune par usinage, puis assemblées entre elles. Les plaaues d'extrémité peuvent avantageusement Être armé"s au moyen de plaque? métalliques. RAD OfliGl 70 07454 5 2081071 Revendication Mode d'alimentation universel pour tssemblage compact de piles à combustible composé d'un grand nombre de piles élémentaires constituées par l'empile-5 ment, entre deux plaques d'extrémité, d'un nombre restreint de composants différents suivant une séquence qu'on répète un grand nombre de fois, ces composants étant tels que leur coopération, lors de l'empilement, constitue automatiquement, d'une part, un ensemble de piles élémentaires divisées chacune en deux demi-piles, d'autre part, un réseau de canaux faisant correspondre 10 toutes les demi-piles homologues à des canalisations d'amenée et d'évacuation des électrolytes, caractérisé en ce que, sur chacun de deux côtés de la partie périphérique de chaque composant sont percées au moins deux ouvertures de manière que l'empilement des différents composants constitue des conduits longitudinaux qui traversent l'ensemble compact de piles, perpendiculairement au (15 plan moyen des composants, sans être en communication avec aucun espace interne de pile élémentaire, et en ce que, une première plaque placée à une extrémité de l'ensemble compact de piles assure la mise en communication, d'une part, des conduits longitudinaux situés sur un premier côté des composants avec les canalisations d'amenée et d'évacuation des électrolytes, d'autre part, d'au 2 0 moins un premier conduit longitudinal, situé sur le second côté des composants, avec une première cavité ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaux d'alimentation d'une série de demi-piles homologues et au moins un orifice d'entrée de l'électrolyte porteur d'un réactif, et d'au moins un second conduit longitudinal, situé sur le même côté 25 des composants que le précédent, avec une seconde cavité ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaux d'alimentation de l'autre série de demi-piles homologues et au moins un orifice d'entrée de l'électrolyte porteur d'un autre réactif, la seconde plaque, située à l'autre extrémité de l'ensemble compact de piles assurant la mise en communi-30 cation, d'une part, des conduits longitudinaux situés sur le second côté des composants avec les canalisations d'amenée et d'évacuation des électrolytes, d'autre part, d'au moins un premier conduit longitudinal, situé sur le premier côté des composants, avec une première cavité ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaui- d'évacuation d'une 35 série de demi-piles homologues et au moins un orifice de sortie de l'clectroly-te, et d'au moins un second conduit longitudinal, situé sur le même côté des composants que le précédent, avec une seconde cavité ménagée dans l'épaisseur de ladite plaque et dans laquelle débouchent sélectivement les canaux d'évacua- de l'électrolyte. / tion de l'autre série de demi-piles homologues et au moins un orifice ae sortie