Brevet FR2061667A1 — publié le 19710625

i 2061667 La présente invention a pour objet -une batterie d'éléments à combustible constituée de composants préfabriqués et enrobée de résine de moulage, ainsi qu'un procédé pour la fabrication de cette batterie. 5 On a déjà proposé de réunir en une batterie à l'aide de matières plastiques les électrodes à diffusion gazeuse des éléments à combustible, électrodes travaillant sur leur deux faces. Cela peut être réalisé d'une manière telle, par exemple, que les électrodes positives et négatives soient empilées alter-10 nativement, puis enrobées de résines dans un moule. Pour effectue? cette opération des cadres d'espacement formant le volume destiné à recevoir ultérieurement l'électrolyte et empêchant la résine de pénétrer dans ce volume, sont introduits entre les électrodes', pour en être retirés après durcissement des résines. 15 Pour réaliser les canaux d'arrivée et de liaison pour l'électrolyte ou pour les gaz, on peut avant l'enrobage rapporter ou insérer sur la pile d'électrodes, des pièces en un matériau que la résine ne peut mouiller, par exemple un alcool polyvinylique, et les extraire de nouveau par dissolution ou fusion lorsque la ré» 20 sine est solidifiée. La présente invention a pour but de réaliser -une batterie d'éléments à combustible pour la fabrication de laquelle on puisse éviter les complications rencontrées dans les batteries enrobées quant à la réalisation des canaux et quant à l'étanehâté 25 des cavités. La nouvelle batterie d'éléments à combustible, à réactifs gazeux et à électrolyte liquide, comprend des piles à combustible dans chacune desquelles est disposée une ossature de support dont chaque côté est pourvu d'un diaphragme, est caracté-30 risée par le fait qu'elle est constituée de composants A et B disposés alternativement les uns contre les autres, ainsi que de composants d'extrémité ou terminaux C, et est enrobée d'une résine, le composant A étant formé de deux diaphragmes entre lesquels se trouvent une ossature de support et un cadre d'étanchéi-35 té, le composant B étant formé de deux diaphragmes entre lesquels sont disposés me électrode bipolaire, un cadre d'étanchéité, et le composant C étant formé d'un diaphragme et d'une tôle de contact entre lesquels se trouve une électrode, une grille d'espacement et un cadre d'étanchéité, que les cadres d'étanchéité, les 40 diaphragmes et les tôles de contact sont pourvus de talons et de 70 32965 2 2061667 perçages pour l'arrivée et 1'évacuation'des réactifs et que les cadres d'étanchéité sont reliés rigidement aux diaphragmes et à la tôle de contact du composant respectif. Le progrès technique offert par la batterie conforme 5 . à l'invention consiste surtout dans le fait qu'il existe deux diaphragmes entre le volume pour le gaz et celui pour l'électro-lyte, diaphragmes qui permettent de fermer ces volumes d'une façon simple. Les perçages et canaux pour l'arrivée et l'évacuation des réactifs peuvent ainsi être pratiqués dans les différents éléments 10 avant l'enrobage de la batterie, ce qui facilite et améliore considérablement la mise en service et la sécurité de fonctionnement de la batterie. L'obstruction des conduits pour la circulation des réactifs à l'intérieur de la batterie, ainsi que l'endommage-ment du catalyseur qui se produit fréquemment lors de l'élimina-15 tion par dissolution ou fusion des pièces insérées ou rapportées sont ainsi exclus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de l'exemple non limitatif suivant, décrit- en se référant au dessin annexé, sur le-20 quel : la fig. 1 est une vue en plan d'un ensemble formé des composants A et B; la fig. 2 est une coupe de cet ensemble suivant A-A de la fig. 1; 25 la fig. 3 est une coupe suivant B-B de la fig. 1; la fig. 4 est une coupe suivant C-C de la fig. 1; la fig. 5 est une coupe du composant C. Les diaphragmes et les tôles de contact ont la forme représentée sur la fig. 1 correspondant à un mode de réalisation 30 préféré^îls sont pourvus de six talons désignés par les références 1, 2, 3s 4, 5 et 6. Les talons sont prévus deux à deux, à savoir deux fois deux talons diagonalement opposés et une fois deux talons symétriquement opposés, pour l'arrivée et l'évacuation d'un réactif déterminé et comportent à cet effet chacun un 35 perçage 20. Par exemple, l'oxygène passe par les perçages dans les talons 1 et 6, l'hydrogène par les perçages dans, les talons 3 et 4, et 1'électrolyte par les perçages dans les talons 2 et 5. Les fig. 2, 3 et 4 représentent les coupes précitées de l'ensemble selon la fig. 1. Les deux diaphragmes, réa-40 Usés de préférence en papier amiante, pour le composant A por 70 32965 3 2061667 tent la référence 7 et 8, l'ossature Intermédiaire servant de support^la référence 9 et le cadre d'étanchéité s'y raccordant la référence 10. Entre les deux diaphragmes 11 et 12 du composant B se trouvent les électrodes 13 et 14 qui ont des polarités diffé-5 rentes et sont formées d'un matériau catalyseur pulvérulent avantageusement concrète au moyen de liants. Les électrodes 13 et 14 sont suivies de grilles d'espacement 15 et 16 qui forment les volumes ou chambres de gaz nécessaires des électrodes. Les deux chambres de gaz sont séparées 10 l'une de l'autre par la tôle de contact 17. Les cadres d'étanchéité du composant B sont référencés 18 et 19 et l'on a désigné par 20 les canaux de passage des réactifs, formés par les perçages dans les talons. Les six talons des cadres étanches sont réalisés, soit 15 sous forme de talons de passage, soit sous forme de talons borgnes, en fonction de leur position à l'intérieur des composants A et B. On entend par talons borgnes ceux qui ne présentent qu'un perçage pour les canaux de Ik'ison, et par talons de passage ceux dont les perçages sont pourvus d'un passage menant aux chambres 20 d'électrolyte ou aux chambres de gaz. Les cadres d'étanchéité consistent en un matériau élastique, par exemple du polychlorobutadiène ("Néoprène"), du polyéthylène sulfoné C'Hypalon" ), etc.. et doivent résister à l'attaque par 1'électrolyte. Ils sont reliés aux diaphragmes et 25 aux tôles de contact par collage ou par vulcanisation. Leur épaisseur est d'environ 1 à 3 mm, sans toutefois être limitée à ces valeurs. La fig. 5 représente une coupe transversale du composant terminal G de la batterie, dans lequel l'électrode bipo-30 laire est remplacée par une électrode simple. Le montage de la batterie d'éléments à combustible conforme à l'invention s'effectue de façon telie que les composants A et B sont d'abord empilés alternativement les uns sur les autres et que l'on dispose, à chaque extrémité de la pile, un 35 composant C. Après compression, les éléments à combustible empilés sont placés dans un moule et sont enrobés d'une résine de moulage, par exemple d'une résine époxyde. 70 32965 4 2061667 REVENDICATIONS 1. Batterie d'éléments à combustible, à réactifs gazeux et à électrolyte liquide, comprenant des piles à combustible dans chacune desquelles est disposée une ossature de sup-5 port dont chaque côté -est pourvu d'un diaphragme, caractérisée par le fait qu'elles est constituée de composants A et B disposés alternativement les: uns contre les autres, ainsi que de composants terminaux C, et est enrobée d'une résine de moulage, le composant A étant formé de deux diaphragmes entre lesquels se 10 trouvent une ossature de support e.t un cadre d'étanchéité, le composant B étant formé de deux diaphragmes entre lesquels se trou-~ vent une électrode bipolaire et un cadre d'étanchéité, et le composant C étant formé d'un diaphragme et d'une tôle de contact entre lesquels se trouvent une électrodes, une grille d'espacement 15 et un cadre d'étanchéité, que les cadres d'étanchéité, les diaphragmes et les tôles de contact sont pourvus de talons et de perçages pour l'arrivée et l'évacuation des réactifs, et que les cadres d'étanchéité sont reliés rigidement aux diaphragmes et à la tôle de contact du composant respectif. 20 2. Batterie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que deux électrodes de polarités différentes, deux grilles d'espacement, une tôle de contact et deux cadres d'étan-fchéité sont disposés entre les deux diaphragmes du composant B, ces deux cadres étant reliés rigidement à la tôle de contact et 25 aux diaphragmes, et par le fait que les diaphragmes, les cadres d'étanchéité et les tôles de contact sont pourvus de talons et de canaux pour l'arrivée et l'évacuation des réactifs. 3. Batterie selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les cadres d'étanchéité sont réalisés 30 en un élastomèrê, par exemple en polychlorobutadiène. 4. Batterie selon les revendications 1, 2, 3, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que les cadres d'étanchéité sont collés ou vulcanisés sur les tôles de contact et sur les diaphragmes. 35 5. Batterie selon les revendications 1, 2, 3, 4, prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que les diaphragmes sont en amiante. 70 32965 5 2061667 6. Procédé de fabrication d'une batterie d'éléments à combustible suivant les revendications 1, 2, 4, 5S prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'on empile d'abord les composants A et B alternativement et qu'on dispose 5 un composant C à chaque extrémité de la pile formée et par le fait qu'on comprime ensuite les composants ainsi empilés et qu'on les enrobe d'une résine de moulage.