Brevet FR2119936A1 — publié le 19720811

La présente invention est relative aux générateurs électrochimiques à dépolarisation par l'air. L'invention a pour objet une cellule pour générateur électrochimique à dépolarisation par l'air, dans lequel la cellule est cons-5 tituée par deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement, disposées de part et d'autre d'une anode métallique et isolées de celle-ci, chaque électrode à dépolarisation par l'air comprenant une matière catalytique portée par une feuille d'une matière poreuse, et les feuilles de matière poreuse étant réunies par leur 10 périphérie afin de constituer un élément de cellule comprenant les électrodes à dépolarisation par l'air et l'anode. D'une façon avantageuse; les feuilles de matière poreuse sont constituées par les parties respectives d'une même "bande de matière poreuse, cette bande étant repliée pour permettre de réunir les péri-15 phéries des feuilles. On remarquera que dans la cellule décrite ci-dessus, les feuilles de matière poreuse peuvent être réunies par un moyen quelconque approprié y compris l'utilisation d'un adhésif, par soudage lorsque la matière poreuse est soudable, ou encore, lorsqu'une matière souda-20 ble est disposée entre les feuilles poreuses, au moyen d'un procédé qui sera décrit plus bas, bien que l'on écarte expressément tout procédé par lequel les feuilles de matière poreuse seraient réunies au moyen d'un élément de support rigide. ■ L'invention a également pour objet un générateur électro-chimi-25 que à dépolarisation par l'air constitué par un certain nombre de cellules, chaque cellule comprenant deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement et disposées de part et d'autre d'une anode en métal et isolées de celle-ci, chaque électroqe à dépolarisation par l'air comprenant une matière catalytique portée par un subs-30 trat poreux, caractérisé en ce que le substrat de chaque électrode à dépolarisation par l'air est constitué par une partie d'une bande d' une matière poreuse agencée de telle sorte que les cellules adjacentes du générateur sont réunies par ladite bande. De préférence,'la bande est repliée entre les cellules adjacen-35 tes de façon que dans le générateur les cellules soient disposées en parallèle et espacées les unes des autres, les cellules adjacentes étant réunies par des parties de la bande disposées alternativement à une extrémité et à l'autre des cellules. f COPY 71 41714 2 2119936 De préférence ladite bande est en polytétrafluoroéthylène. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un générateur électro-chimique à dépolarisation par l'air, caractérisé en ce que l'on utilise initialement une bande d'une matière po-5 reuse, on applique une matière catalytique sur des zones de la bgoide de part et d'autre de l'axe longitudinal de la bande en espaçant ces zones le long de la bande, chaque zone de matière catalytique délimitant dans le générateur terminé, une partie d'une électrode à dépolarisation par l'air, on dispose une matière isolante poreuse par-10 dessus chacune des zones de matière catalytique, on dispose une anode sur la matière isolante entre les zones de chaque paire de zones adjacentes de matière catalytique de part et d'autre de l'axe longitudinal de la bande, on replie la bande suivant son axe longitudinal, de telle sorte que chaque anode de métal est disposée entre deux zo-15 nés de matière catalytique et isolée de celles-ci, portée par la bande et l'on forme un joint entre deux parties repliées de la bande autour de chacune desdites anodes métalliques, de façon à délimiter plusieurs cellules individuelles réunies par la bande. D'une façon commode, le procédé comprend en outre une phase qui 20 consiste à couper les parties de la bande réunissant les cellules adjacentes de façon à former plusieurs cellules individuelles séparées. De préférence, la bande de matière poreuse est non conductrice, et une matière conductrice, ainsi que la matière catalytique, est 25 appliquée sur la bande, à intervelles, le long de celle-ci. D'une façon commode, la matière isolante poreuse est constituée par line autre bande. Il est souhaitable que le joint soit formé par soudage par ultrasons . 30 De préférence encore, la première bande de matière poreuse est du polytétrafluoroéthylène et la matière isolante est appropriée pour fondre pendant l'opération de soudage par ultra-sons, afin de permettre la formation d'un joint satisfaisant entre lesdites parties repliées de la bande de p.t.f.e. 35 D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels : 71 41714 3 2119936 la Fig. 1 est une vue schématique montrant un certain nombre de phases de la fabrication d'un générateur électro-chimique à dépola-' risation par l'air, suivant un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; 5 la Fig. 2 est une vue schématique d'une autre phase de la mise en oeuvre du procédé représenté à la Fig. 1 ; la Fig. 3 est une vue en coupe montrant l'agencement des cellules suivant l'exemple de la Fig. 2. En se reportant au dessin, un générateur électro-chimique à dé-10 polarisation par l'air est fabriqué en utilisant initialement une bande 11 de p.t.f.e. micro-poreux et l'on dispose sur la bande 11 une étroite bande 12 d'une matière polyamide faite de fibres disposées au hasard telle que par exemple celle vendue sous l'appellation commerciale "Bondina", de façon que la bande 12 s'étende parallèlement 15 à l'axe longitudinal de la bande et de chaque côté de celui-ci. Une couche 13 d'une matière catalytique est alors appliquée avec une matière conductrice sur la bande 11, par intervalles le long de la bande, de façon à s'étendre transversalement par rapport à l'axe longitudinal de la bande. Chacune des couches 13 constitue une partie de 20 deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement qui, dans le générateur terminé, forment ensemble avec une anode en métal 14, une cellule du générateur. Un conducteur 15 est relié à la matière conductrice dans chacune des couches 13» le conducteur 15 réalisant, en service, une liaison électrique avec les deux électro-25 des à dépolarisation par l'air constituant chaque cellule du générateur. Une autre bande 16 d'une matière isolante poreuse, qui est de préférence une matière polyamide telle que celle vendue sous l'appellation commerciale "Bondina" est alors disposée sur la bande 11. par dessus les surfaces des zones 13 de matière'catalytique, les dimen-30 sions de la bande 16 étant à peu près analogues à celles de la bande 11. Les anodes 14 en métal sont alors disposées sur la bande 16 de façon que chaque anode 14 soit disposée adjacente à une couche 13 et soit reliée électriquement au moyen d'un conducteur 15 avec les deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement de la 35 cellule suivante. La bande 11 est ensuite repliée suivant son axe longitudinal, de façon que chacune des anodes 14 soit emprisonnée entre des parties de la bande isolante 16 avec une partie de la couche 13 de matière catalytique disposée de part et d'autre de l'anode 14. 71 41714 4 2119936 Un joint étanehe aux liquides est alors formé entre les parties repliées de la bande 11 autour de chacune des anodes 14 en métal, le joint étant formé par soudage par ultra-sons sur trois côtés de chacune des anodes comme représenté en traits mixtes en 17 à la Fig.1. 5 Si on le désire, un double joint peut être formé sur les trois côtés de chacune des anodes 14. La difficulté intrinsèque de réaliser un joint satisfaisant entre deux feuilles de p.t.f.e poreux est bien connue, mais suivant le présent procédé cette difficulté est surmontée en raison du fait que la matière constituant la feuille 16 est 10 choisie de façon qu'au cours de l'opération de soudage par ultrasons la matière fonde et pénètre dans les pores de la feuille 11 en p.t.f.e, à la suite de quoi, après refroidissement, le joint désiré étanehe au liquide est réalisé. Après la réalisation du joint, comme on le voit à la Fig. 1, 15 on obtient plusieurs cellules individuelles reliées entre elles par les parties 18 respectives de la bande 11. Chacune des cellules est reliée électriquement à chacune des cellules adjacente au moyen d'un conducteur 15, ce conducteur 15 s'étendant de la couche 13 d'une cellule à travers la bande isolante 16 et entre les parties fermées 20 de la bande 11 délimitant une partie de liaison 18, en liaison électrique avec l'anode 14 de la cellule adjacente. Dans les cellules d' extrémité de la bande, les conducteurs respectifs 15 s1 étendent à travers la bande 11 afin de constituer des conducteurs négatif et positif 21,19 respectivement destinés à être reliés aux bornes (non 25 représentées) du générateur. Pour introduire les cellules dans un boîtier 22, la bande 11 est repliée sur elle-même entre chacune des cellules, grâce à quoi les cellules sont agencées suivant une disposition parallèle et sont espacées les unes des autres, les cellules adjacentes étant reliées entre elles par des parties 18 de la bande 30 11 disposées alternativement à une extrémité et à l'autre des cellules. Les cellules sont alors introduites dans le boîtier 22 du générateur, qui comporte des trous d'aération pour permettre en fonctionnement l'accès de l'air aux électrodes à dépolarisation par l'air. On peut obtenir l'activation des cellules soit en introdui-35 sant dans la cellule un électrolyte gélifié au cours de la fabrication soit en laissant subsister un petit intervalle dans le joint à la partie supérieure de chaque cellule de sorte qu'un électrolyte peut ensuite être injecté dans les cellules. L'intervalle dans le 71 41714 5 2119936 joint à la partie supérieure de chaque cellule est réalisé de façon commode en disposant une broche amovible (non représentée) sur la bande 16 au voisinage de chaque anode avant d'effectuer l'opération de fermeture de sorte que la broche s'étende au-delà du bord des 5 bandes 11,16. Les broches sont ensuite retirées après la réalisation du joint afin de laisser subsister les intervalles désirés pour 1' injection de 1'électrolyte. On notera que 1'on peut utiliser pour réaliser la bande 11 dans l'exemple ci-dessus des matières autres que du p.t.f.e, auquel cas 10 la bande 16 n'est pas nécessairement réalisée en une matière qui facilite l'exécution d'un joint étanehe entre les parties repliées de la bande 11. En outre, des procédés de soudage autres que le soudage par ultra-sons peuvent être utilisés pour réaliser le joint étanehe. En outre, lorsque l'on utilise une matière non soudable pour la ban-15 de 11, on peut utiliser une matière autre que celle constituant le séparateur pour la faire fondre et réaliser le joint étanehe désiré, bien qu'il soit plus pratique d'utiliser la bande continue 16 de matière de séparation, dans ce but. On remarquera également que l'on peut obtenir des cellules in-20 dividuelles séparées au moyen du procédé décrit ci-dessus. D'une façon commode, les cellules séparées sont produites en formant un seul joint étanehe entre les cellules adjacentes sur la bande 11, le joint ayant une largeur suffisante pour permettre à la bande 11 repliée d' être coupée suivant l'axe de chaque joint afin de séparer la bande 25 et de former un certain nombre de cellules individuelles séparées. Chacun des conducteurs 15 qui relie électriquement deux cellules adjacentes dans la bande 11 est agencé pour s'étendre à travers le joint unique entre les deux cellules parallèles au pli de la bande 11. Le découpage de la bande 11 peut ensuite être prévu de telle sor-30 te que les cellules séparées sont toujours reliées électriquement par l'intermédiaire des conducteurs 15, ou en variante, lorsque les liaisons sont coupées, les cellules séparées peuvent être reliées électriquement après montage dans le boîtier du générateur. On notera enfiû que si on le désire, on peut réaliser des cel-35 Iules simples individuellement en utilisant deux feuilles pliées ou une seule feuille pliée, de matière poreuse, sur laquelle on applique la matière catalytique et en réunissant ensuite les feuilles ou les parties pliées de la feuille par leurs périphéries de façon à 71 41714 6 2119936 emprisonner une anode en métal entre elles et à former un seul compartiment ou cellule comprenant deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement, et l'anode en métal. 71 41714 7 2119936 Revendicat ions 1 - Cellule pour générateur électro-chimique à dépolarisation par l'air, caractérisée en ce qu'elle comprend deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement, disposées de part et 5 d'autre d'une anode en métal et isolées de cette anode, chaque électrode à dépolarisation par l'air comprenant une matière catalytique portée par une feuille d'une matière poreuse et les feuilles de matière poreuse étant réunies par leur périphérie, afin de former un élément de cellule comprenant lesdites électrodes à dépolarisation 10 par l'air et ladite anode. 2 - Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les feuilles de matière poreuse sont constituées par les parties respectives d'une même bande de matière poreuse, cette bande étant repliée afin de permettre auxdites feuilles d'être réunies par leur 15 périphérie. 3 - Générateur électro-chimique à dépolarisation par l'air comprenant un certain nombre de cellules, chaque cellule comprenant deux électrodes à dépolarisation par l'air reliées électriquement disposées de part et d'autre d'une anode en métal et isolées de 20 celle-ci, chaque électrode à dépolarisation par l'air comprenant une matière catalytique portée sur un substrat poreux, caractérisé en ce que le substrat de chaque cellule à dépolarisation par l'air est constitué par une partie d'une bande de matière poreuse agencée de telle sorte que les cellules adjacentes du générateur sont réunies 25 au moyen de ladite bande. 4 - Générateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la bande est repliée entre les cellules adjacentes, de telle sorte que dans le générateur les cellules sont disposées parallèlement et espacées, les cellules adjaceiïtes étant réunies par des ré- 30 gions de la bande disposées alternativement à une extrémité et à 1' autre des cellules. 5 - Générateur suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la bande est en polytétrafluoroéthylène. 6 - Procédé dé fabrication d'un générateur électro-chimique à 35 dépolarisation par l'air, caractérisé en ce que l'on.utilise au départ une bande d'une matière poreuse, on applique sur cette bande •une matière catalytique, de chaque côté de l'axe longitudinal de la bande, en des zones espacées le long de celle-ci, chaque zone de 71 41714 8 2119936 matière catalytique délimitant une partie d'une électrode à dépolarisation par l'air du générâteur terminé, on dispose une matière isolante poreuse sur chacune des zones de matière catalytique, on dispose une anode sur la matière isolante entre les zones de matière 5 catalytique de chaque paire de zones adjacentes de chaque côté de 1' axe longitudinal de la bande, on replie la bande le long de cet axe longitudinal, de telle sorte que chaque anode de métal est disposée entre deux zones de matière catalytique portées par la bande et isolées de cette surface et l'on forme un joint étanehe entre les par- 10 ties repliées de la bande autour de chacune des anodes de métal de façon à délimiter plusieurs cellules individuelles réunies par la bande. 7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que - l'on coupe les régions de la bande qui réunissent des cellules ad- 15 jacentes de façon à former plusieurs cellules individuelles séparées. 8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la bande de matière poreuse est non conductrice, et tme matière conductrice, ainsi que la matière catalytique, est appliquée sur la bande par intervalles le long de celle-ci. 20 9 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la matière isolante poreuse est constituée par une autre bande. 10 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le joint étanehe est réalisé par soudage par 25 ultra-sons. 11 - Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la première bande de matière poreuse est en polytétrafluoroéthylène et la matière isolante est appropriée pour fondre pendant l'opération de soudage par ultra-sons afin de permettre la formation d'un 30 joint étanehe satisfaisant entre les parties repliées de la bande de p.t.f.e. 12 - Générateur électro-chimique à dépolarisation par l'air, caractérisé en ce qu'il est fabriqué au moyen du procédé suivant 1' une quelconque des revendications 7 à 12.