Brevet FR2490882A1 — publié le 19820326

Depuis longtemps, le besoin existe dans la technique de disposer d'une source de courant électrique continu qui assure une capacité d'a- daptation à la charge pour alimenter une grande diversité de charges électriques. Les dispositifs actuels utilisés pour alimenter des charges fonctionnant en courant continu emploient des régulateurs de tension. Les moyens régulateurs de tension classiques sont onéreux et ils entraî- nent généralement des pertes d'énergie indésirables. La présente invention a pour but de réaliser une alimentation en courant continu constituée par des modules de pile à combustible et cons- truite de façon à remplir une fonction de régulation de tension. Une telle construction peut, par exemple, être utilisée pour fournirdu cou- rant à des cellules électrolytiques ou pour charger des batteries d'ac- cumulateurs. A cette fin, la batterie de piles à combustible de l'invention com- prend au moins un module de pile à combustible qui comporte une série de sous-empilages de piles à combustible élémentaires maintenus assemblés dans une disposition empilée, chacun des sous-empilages comportant plu- sieurs piles à combustible élémentaires connectées en série et ayant des bornes cathodiques et anodiques.à ses extrémités. Des moyens sont prévus pour connecter entre elles les bornes anodiques et,respectivement, les bornes cathodiques, dans une disposition en parallèle. Grâce à cela, la batterie de piles à combustible produit entre les bornes de sortie du cou- rant une tension de sortie qui est égale à la tension de chacun des sous- empilages. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un agencement dans lequel les bornes cathodiques et anodiques sont fermées par les moyens de refroidissement des modules, constitués par des plaques froides positionnées entre chaque paire de sous-empilages. Il estprévu des tubu- lures à liquide frigorigène négatives et positives raccordées aux plaques froides pour assurer la connexion électrique, des moyens deprise de cou- rant étant connectés aux tubulures. Dans un agencement typique conçu pour remplir une fonction de régu- lation de tension, plusieurs desdits modules sont électriquement connec- tés en série et des moyens de commutation sont prévus pour connecter un nombre présélectionné des modules aux bornes de sortie de courant de la batteriede piles à combustible. Dans un autre agencement, des sous-empi- lages tels que décrits ci-dessus peuvent être électriquement connectés en série et des moyens de commutation peuvent être prévus pour connecter un nombre présélectionné de sous-empilages aux bornes de sortie de cou- rant du module de pile à combustible. Selon un autre aspect del'invention, la batterie de piles à combustible est utilisée en combinaison avec une batterie de cellules électrolytiques ayant des caractéristiques de de- mande de tension et d'intensité de fonctionnement auxquelles les carac- téristiques de production de tension et d'intensité de fonctionnement de la batterie de piles à combustible sont adaptées. Cette combinaison com- porte des moyens pour connecter les bornes de sortie de courant de la batterie de piles à combustible aux bornes d'entrée de courant de la batterie de cellules électrolytiques. Dans cet agencement, la batterie de piles à combustible fait fonctionner la batterie de cellules électro- lytiques aux conditions de tension et d'intensité de fonctionnement dé- sirées. Il apparaitraquedans la combinaison ci-dessus décrite, les moyens de commutation fonctionnent pour assurer une commande de tension en gradins destinée à être utilisée pour l'adapter aux besoins de ten- sion incrémentiels des cellules électrolytiques. En outre, cet agencement réaliseune adaptation "naturelle" c'est-à-dire qui ne nécessite pas de moyens de régulation ou de conditionnement de la tension. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique d'un module de pile à combustible selon l'invention avec diverses parties arrachées pour la clarté del'il- lustration; la Fig. 2 est une vue schématique séparée isométrique montrant une pile élémentaire en combinaison avec une plaque bipolaire et une plaque froide; la Fig. 3 est une vue isométrique d'un module de pile à combustible selon l'invention agencé en deux empilages; la Fig. 4 est une vue en bout d'une plaque froide; la Fig. 5 est une vue de dessus de la plaque froide représentée sur la Fig. 4; la Fig. 6 est un schéma électrique d'un agencement de commutation servant à produire une tension desortie variant par gradins; la Fig. 7 est une vue schématique représentant une combinaison d'une batterie de piles à combustible et d'une batterie de cellules d'affi- nage électrolytiques; la Fig. 8 est un graphique qui représente les courbes de fonction- nement caractéristiques d'une pile à combustible et d'une cellule d'af- finage électrolytique; et la Fig. 9 est une-représentation schématique d'un module de pile à combustible dans lequel les sous-empilages sont connectés électrique- ment en série. Sur la Fig. 1 à laquelle on se référera, on a représenté un module de pile à combustible selon l'invention qui comprend une série de sous- empilages 10 de piles à combustible élémentaires (appelées ci-après des feuillets de pile) maintenus assemblés dans une disposition 'empilée au moyen de goujons d'assemblage 12 qui s'étendent entre des barres de re- tenue supérieures 14 et des barres de retenue inférieures 16. Chacun des sous-empilages 10 comprend six piles à combustible élémentaires chacune limitée par des plaques bipolaires et électriquement connectées en série d'une manière classique. Dans le mode de réalisation de l'invention re- présenté sur la Fig. 1, l'un des sous-empilages,désigné par la référence ',a ses piles divisées en deux groupes et comprend trois piles à combus- tible disposées au sommet du module et trois piles à combustible dispo- sées à la base du module électriquement connectées en série au moyen d'une plaque de borne supérieure 18 et d'une plaque de borne inférieure 19 qui sont électriquement connectées entre elles. Il apparaîtra ainsi que le sous-empilage 10' a le même nombre total de piles à combustible élémentaires que les sous-empilages 10 mais un agencement différent de ces derniers. On comprendra que l'invention n'est pas limitée à un nombre particulier ou à un agencement particulier des piles à combustible élé- mentaires et que ces éléments de construction peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention telle que décrite ici. La construction et l'agencement des feuillets de piles et des plaques bipolaires peuvent être réalisés sous diverses formes,comme il est bien connu dans la technique et, à titre d'exemple, ces feuillets peuvent être semblables à ceux représentés dans le brevet des EUA n0 3.709.736 auquel on peut se reporter pour les détails de construction. Comme représenté sur la. Fig. 2, chaque feuillet de pile ou pile à com- bustible élémentaire 20 est composé de trois-éléments, à savoir une anode 22, un organe 24 à électrolyte et une cathode 26. L'organe 24 à électrolyte est constitué par un électrolyte immobilisé, tel que de l'acide phosphorique retenu dans une matrice microporeuse, ce type d'organe à électrolyte étant décrit en détail dans le brevet des EUA no 3. 453.149. Il apparaîtra clairement que cet organe à électrolyte peut être réalisé sous de nombreuses formes connues dans la technique et la description qui en est faite dans la présente description n'est donnée qu'à titre d'exemple. Les feuillets de pile sont disposés entre des plaques bipolaires qui sont, en fait, des ponts qui assurent une connection électrique en série entre les piles adjacentes. Les plaques bipolaires sont également imperméables aux gaz d'un côté à l'autre et sont des plaques thermique- ment et électriquement conductrices fabriquées en une matière telle que du graphite par exemple. La Fig. 2 représente l'agencement du feuillet de pile 20 qui se trouve situé au sommet du sous-empilage 10. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur la Fig. 2, l'accès des gaz est assuré par des rainures formées dans les faces des plaques bi- polaires. Il est bien entendu que d'autres formes de construction peuvent être utilisées sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Le feuillet de pile 20 est limité par une plaque d'extrémité termi- nale 28 et par une plaque bipolaire intermédiaire 30. Les plaques termi- nales 28 sont disposées aux extrémités supérieure et inférieure d'un sous- empilage 10 de feuillets de pile 20 et elles sont semblables aux plaques bipolaires 30 dont elles ne diffèrent que par le fait qu'une seule de leurs faces est en contact avec un feuillet de pile; les plaques bipo- laires 30 sont disposées entre les feuillets de pile 20 de chaque sous- empilage 10. Une autre fonction importante des plaques terminales 28 et des plaques bipolaires 30 est d'assurer l'accès des gaz réactifs de façon qu'ils puissent parvenir jusqu'aux surfaces d'électrode des feuillets de pile 20 tout en supportant et en séparant les feuillets de pile 20 adja- cents. Etant donné que les plaques d'extrémité terminales 28 ne desser- vent qu'une électrode, la surface des plaques terminales 28 qui est adja- cente à une électrode est la seule qui doive comporter des dispositions permettant l'accès et l'écoulement des gaz réactifs et l'autre surface peut être plate et lisse pour assurer le contact thermique et électrique maximal avec des plaques froides disposées aux extrémités des sous-empi- lages 10 conformément à l'invention.Les plaques bipolaires 30 desservent deux électrodes et, à cette fin, elles doivent être munies de passages d'écoulement permettant l'accès des gaz, sur leurs deux surfaces. Une telle construction a été représentée sur la Fig. 2 et un exemple en a été décrit en détail dans le brevet des EUA no 3.709.736 déjà cité, dans lequel des rainures sont utilisées pour assurer l'accès des gaz. Comme décrit dans ce brevet, l'agencement de circulation d'air est tel que l'air ambiant pénètre dans chaque pile à combustion élémentaire par des rainures, telles que les rainures 23 et 25 formées respectivement dans les plaques 28 et dans les plaques 30 et s'écoule à travers la pile à combustible élémentaire pour fournir de l'oxygène à la cathode,absorbant la chaleur et l'humidité avant de quitter la pile à partir de son autre côté. Comme représenté sur la Fig. 2, l'écoulement du combustible s'effec- tue dans une direction perpendiculaire à celle de l'écoulement d'air ce qui constitue une configuration commode pour réaliser une distribution simple des courants d'alimentation en gaz réactifs des piles. L'air entre dans le feuillet de pile sur le bord des plaques bipo- laires (et des plaques terminales) dans une direction correspondant à celle des trajets des rainures 23 et 25 et quitte la pile à une tempéra- ture élevée, du côté opposé. Le combustible, qui est typiquement de l'hydrogène, pénètre dans la pile par des rainures, telles que des rai- nures 27 formées dans les plaques 30,et il s'écoule dans une direction perpendiculaire à celle du courant d'air. Un exemple d'une telle cons- truction peut être trouvé dans le brevet des EUA no 3.709.736 déjà cité dans lequel ont été décrits les détails de la distribution des courants de gaz et de l'agencement de joints d'étanchéité pour commander l'écou- lement des gaz réactifs. En résumé, les courants d'air de chaque groupe de deux piles élémentaires sont combinés et séparés des courants d'air des groupes de deux piles adjacents par des longs organes d'espacements intercalés entre un jeu sur deux de plaques bipolaires. Les autres plaques bipolaires sont séparées par de courts organes d'espacement. Les longs organes d'espacement servent à former des chambres de distribution alter- nativement pour l'air arrivant et pour l'air sortant. Le courant de com- bustible est envoyé dans l'empilage d'une manière telle que les groupes de piles sont disposés en série. Ceci permet l'utilisation maximale de l'hydrogène en courants d'hydrogène dilué. Il est bien entendu que l'on peut utiliser diverses constructions de distribution connues dans la technique sans sortir du cadre de l'invention et que la description effec- tuée ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple. Bien que la batterie de piles à combustible décrite ci-dessus néces- site l'emploi d'un combustible contenant de l'hydrogène et de l'air en tant que gaz réactif contenant de l'oxygène, il apparaîtra clairement que la batterie de piles à combustible peut également utiliser des hydrocar- bures,tels que le propane ou l'essence solvante légère,comme le font des batteries de piles à combustible bien connues. Conformément à l'invention, de minces plaques froides plates sont dis- posées entre chaque paire de sous-empilages 10 de façon à être en contact électrique et thermique avec les plaques terminales 28 de chaque sous- empilage. Les plaques froides ont été désignées par les références 40 et 42 et elles font partie des moyens de refroidissement du module de pile à combustible. Les plaques froides 40 et 42 sont positionnées alternative- ment entre les sous-empilages à des fins qui apparaîtront ultérieurement. Comme représenté sur la Fig. 1 à laquelle on se référera, les feuil- lets de pile des sous-empilages 10 sont montés électriquement en série de façon à avoir une borne cathodique commune et une borne anodique commune entre les sous-empilages 10 adjacents. Le sous-empilage divisé 10' dispo- sé au sommet et à la base du module est agencé conformément à cette dis- position,comme il apparait clairement sur la Fig. 1. Les plaques froides 40 et 42 sont construites pour former des pas- sages de refroidissement permettant l'écoulement d'un liquide frigorigène non conducteur et elles sont fabriquées en une matière électriquement con- ductrice,telle que l'aluminium. Un liquide frigorigène convenable est le liquide"Therminol 44",un liquide d'échange de chaleur du commerce fabriqué par la société Monsanto Chemical Co. Les plaques froides 40 constituent, en effet, des plaques formant bornes anodiques pour l'agencement empilé représenté sur la Fig. 1 tandis que les plaques froides 42 constituent des plaques formant bornes cathodiques pour cet agencement. Les plaques froides 40 et 42 peuvent être construites de diverses manières bien connues dans la technique. Un type de construction de plaque froide a été représenté de manière détaillée sur les Fig. 4 et 5. Cette plaque froide comporte un couvercle supérieur 41, un couvercle in- férieur 43 et une partie intermédiaire 44 construite de façon à former un passage de refroidissement sinueux 46 entre les couvercles 41 et-43. Deux tubes 48 sont montés sur une partie d'extrémité de la plaque froide de façon à communiquer avec les extrémités du passage de refroidisse- ment-46, comme représenté sur la Fig. 5. Les tubes 48 servent de con- duits d'entrée et de sortie pour la plaque froide comme on le décrira plus complètement ci-après. Les moyens de refroidissement du module de pile à combustible représenté sur la Fig. 1 comprennent également des tubulures à liquide frigorigène pour per- mettre l'écoulement du liquide frigorigène dans les plaques froides 40 et 42 et hors de ces plaques. A cette fin, il est prévu des tubulures d'arrivée et d'évacua- tion du liquide frigorigène 54 et, respectivement, 56 de polarité positive qui coopèrent avec les plaques froides 40. La tubulure d'arrivée 54 reçoit du liquide frigori- gène par un orifice d'entrée 58 pour alimenter les plaques froides 40 et la tubulure d'évacuation 56 évacue le li- quide frigorigène provenant des plaques froides 40 par un orifice de sortie 59. Le module comporte également des tubulures d'arrivée et d'évacuation du liquide frigori- gène 64 et, respectivement, 66 de polarité négative qui coopèrent avec les plaques froides 42. La tubulure d'ar- rivée 64 reçoit du liquide frigorigène par un orifice d'entrée 68 afin d'alimenter les plaques froides 42 et la tubulure d'évacuation évacue le liquide frigorigène pro- venant des plaques froides 42 par un orifice de sortie 69. Grâce à cette construction, les plaques froides et 42 et les tubulures 54, 56, 64, 66 constituent un moyen commode pour prélever la tension du module de pile à combustible. Ainsi, les tubulures à liquide de refroidis- semnent de polarité positive, 54 et 56, sont munies d'une connexion de prise de courant 70, et les tubulures néga- tives.64 et 66, d'une connexion de prise de courant 72. Par conséquent, les sous-empilages 10 sont con- nectés électriquement en parallèle et sont adaptés pour fournir une puissance de sortie correspondant à la tension des sous-empila; es 10 au moyen d'une connexion électrique aux prises de courant 70 et 72. Il est évident que, conformément à l'invention, les plaques froides 4e et 42 servent à la fois de collec- teurs de courant et de plaques de refroidissement. Si désiré, de minces plaques qui ne servent que de collec- teurs de courant peuvent être utilisées à la place des plaques froides 40 et 42. Il entre également dans le cadre de l'invention d'utiliser les plaques froides 40 et 42 en combinaison avec de minces plaques collectrices de courant. Sur la Fig. 3, on a représenté un module de pile à combustible construit conformément à l'invention et qui comporte, à titre d'exemple, deux empilages de piles élémentaires à combustible désignés par les réfé- rences générales 80 et 82. Chacun des empilages 80 et 82 est composé d'éléments construits et agencés d'une manière semblable à celle de l'empilage de piles à combustible représenté schématiquement sur la Fig. 1, de sorte qu'on a utilisé les mêmes références pour désigner les éléments semblables. Yn outre, les empilages 80 et 82 sont construits tous deux de la même manière de sorte qu'on ne décrira ici en détail que l'empilage 80. On notera que divers éléments du module de pile à combustible représenté sur la Fig. 3 ont été omis pour la clarté de l'illustration. Par exemple, des parties de tubulures ont été supprimées pour permettre une illustration claire et précise de l'agencement des prises de tension des plaques froides. L'empilage 80 comprend une série de sous-empilages 10 de piles à combustible élémentaires, chacun comportant six feuillets de pile connectés en série chacun limité par des plaques bipolaires comme décrit en se reférant à la Fig. 1. L'un des sous-empilages 1t' est divisé en deux groupes de trois feuillets de pile au sommet et trois fenil- lets de pile à la base, comme décrit en se référant à la Fig. 1. Les sous-empilages 10 et 10t sont maintenus assem- blés dans une disposition empilée au moyen de six goujons d'assemblage 12 qui s'étendent entre des barres de retenue supérieures 14 et des barres de re&enue inférieures 16. Un conduit 84 d'arrivée d'air est disposé entre les extrémités en vis à vis des empilages 80 et 82 et des tubulures 86 d'arrivée d'hydrogène sont disposées adjacentes aux autres extrémités des empilages 80 et 82. Des plaques froides 40 et 42 sont utilisées pour le circuit de refroidissement et ces plaques sont disposées alternativement entre les sous-empilages 10, comme représenté sur la Fig. 3. Les feuillets de pile des sous-empilages 10 sont agencés de façon à avoir une terminaison cathodique commune et une terminaison anodique commune comme décrit en se reférant à la Fig. 1 de sorte que les plaques froides 40 forment des plaques termina- les anodiques et les plaques froides 42 forment des plaques terminales cathodiques pour l'empilage 80. Les tubulures d'arrivée et d'évacuation 54 et 56 de polarité positive sont raccordées aux tubes 48 des plaques froides 40 de sorte que la tubulure d'arrivée 54 distribue le liquide frigorigène qu'elle reçoit d'une canalisation d'alimentation 55 au passage 46 (Fig. 4) des plaques froides 40 et que la tubulure d'évacuation 56 évacue le liquide frigorigène du passage 46 des plaques froides 40 dans une canalisation de retour 57. Les tubulures d'arrivée et d'évacuation 64 et 66 de polarité négative sont raccordées aux tubes 48 des plaques froides 42 de sorte que la tubulure d'arrivée 64 distribue le liquide frigorigène qu'elle reçoit d'une canalisation d'alimentation 65 au passage 46 (Fig. 4) des plaques froides 42 et que la tubulure d'évacuation 66 évacue le liquide frigorigène du passage 46 dans une canalisation de retour 67. Une prise de courant positive 90 du module est connectée à une barre omnibus 92 laquelle est, à son tour, connectée aux tubulures 54 et 56 de polarité positive de chacun des empilages 80 et 82 par les bar- rettes 70 de prise de courant. De la même manière, une prise de courant négative 91 du module est connectée à une barre omnibus 93 qui est, à son tour, connectée aux tubulures 64 et 66 de polarité négative de chacun des empilages 80 et 82 par les barrettes 72 de prise de courant. De cette manière, les plaques froides 40 et 42 et les tubulures 54, 56 et 64, 66 qui coopèrent avec elles fourni s sent des moyens commodes pour prélever la tension du module de pile à combustible représenté sur la Fig. 3. L'agencement est tel que les sous-empilages 10 sont connectés élec- triquement en parallèle de sorte que le module de pile à combustible pro- duit une tension de sortie qui correspond à la tension d'un sous-empilage 10. La grandeur del'intensité dépend naturellement del'intensité de chaque sous-empilage et du nombre des sous-empilages connectés en paral- lèle. A titre d'exemple, un module de pile à combustible tel que celui représenté sur la Fig. 3 utilisant des plaques froides entre des sous- empilages comprena nt six piles élémentaires chacun dans lesquels chaque pile élémentaire a une tension nominale de 0,6 V en courant continu, four- nit une tension nominale de chaque sous-empilage de 3,6 V ce qui donne au module une tension nominalede 3,6 V. Une intensité désirée du module de 6000 ampères sera fournie, par exemple,par un total de 40 sous-empi- lages connectés électriquement en parallèle dans le module,chaque sous- empilage ayant un courant de 150 A. Conformément à l'invention, il peut être prévu un agencement de com- mutation de sorte que des modules d'une batterie de piles à combustible peuvent être ajoutés de la manière nécessaire pour accroître la tension de sortie. Un agencement de ce type a été représenté schématiquement sur la Fig. 6. Dans l'agencement de la Fig. 6, cinq modules 100 de pile à combus- tible du type représenté.sur la Fig. 3 sont connectés en série entre eux, chacun des modules 100 comprenant deux empilages 80 et 82 et fournissant une tension de sortie de 3,6V. Les modules 100 sont connectés à des bornes 106 de sortie du courant par des moyens decommutation qui comprennent cinq interrupteurs101 à 105 qui permettent la connexion d'un nombre variable de modules 100 de pile à combustible aux bornes 106 de sortie de courant d'une manière graduelle pour accroître la tension de sortie par incré- ments jusqu'à un maximum égal à la somme des tensions des cinq modules. Ainsi, avec cinq modules, par exemple, dont chacun fournit une tension nominale de 3,6 V, lorsque seul l'interrupteur 101 est fermé, une diffé- rence de potentiel E de 3,6 V est fournie entre les bornes de sortie 106. Lorsquç seul l'interrupteur 102 est fermé,on obtient une différence de potentiel E0 de 7,2 V entre les bornes de sortie 106. Lorsque seul l'interrupteur 103 est fermé,on obtient une différence de potentiel Eode , 8 V entre les bornes de sortie 106. Lorsque seul l'intermpteur 104 est fermé,on obtient une différence de potentiel E de 14,4 V entre les bornes de sortie 106. Lorsque seul l'interrupteur 105 est fermé,on ob- tient une différence de potentiel E. de 18 V entre les bornes de sor- tie 106. On notera que si de plus petits incréments de tension sont néces- saires, on peut ajouter des prises de tension intermédiaires de la ma- nière requise. En outre, on peut également utiliser des agencements de commutation plus compliqués dans lesquels toutes les parties de la bat- terie de piles à combustible partagent toujours la charge. De tels agen- cements de commutation sont de la compétence des spécialistes de la tech- nique. La batterie de piles à combustible de la présente invention peut simplifier l'alimentation en courant électrique des installations élec- trochimiques grâce à la fourniture directe de courant continu qui ne né- cessite pas un redressement et évite les pertes d'énergie. En outre, du fait de la construction modulaire, la batterie de piles à combustible de l'invention peut être conçue de façon à s'adapter directement et naturel- lement aux besoins en courant d'un processus électrochimique donné. La Fig. 7 représente une combinaison typique d'une batterie de piles à com- bustible selon l'invention avec une batterie de cellules d'affinage élec- trolytique et la Fig. 8 montre comment l'adaptation naturelle entre les batteries est effectuée. Comme représenté sur la Fig. 7 à laquelle on se référera, la batte- rie de piles à combustible représentée et désignée par la référence 108 comprend une alimentation en courant à pilesà combustible comprenant sept modules 110 de pile à combustible qui peuvent être du type repré- senté sur la Fig. 3. Les modules 110 sont électriquement interconnectés conformément à la représentation schématique de la Fig. 6, les modules étant connectés en série et associés à un sélecteur 112 de prise de ten- sion qui est adapté pour pouvoir être placé dans l'une quelconque de sept positions différentes pour connecter un nombre quelconque des modules de pile à combustible aux bornes de sortie positive 114 et négative 116 de l'alimentation en courant 109. La batterie 108 de pilesà combus- tible comprend également un équipement classique, tel que desmoyens d'a- limentation en hydrogène,qui comprend une canalisation d'alimentation 118 qui fournit de l'hydrogène gazeux aux modules 110 de pile à combustible par l'intermédiaire d'une pompe de dosage 120 et une série de robinets de commande 122 dont l'un est associé à chaque module 110. Les bornes de sortie 114 et 116 sont connectées par des lignes 124 et,respectivement,126, pour fournir du courant à une batterie de cellules * électrolytiques 130, aux bornes d'entrée de courant 131 et 133. La batte- rie de cellules électrolytiques 130 comprend une série de cellules d'af- finage électrolytique 132. Bien que deux cellules 132 seulement aient été représentées sur la Fig. 7, il y aurait normalement huit cellules 132 de ce type dans une installation réelle semblable à celle de cet exemple. Ainsi, il est prévu une cellule d'affinage 132 de plus que le nombre des piles à combustible 110 utilisées,étant donné que dans des conditions ty- piques de fonctionnementil y a au moins une cellule d'affinage 132 hors service à des fins d'entretien ou de réparation. A chacunedes cellules d'affinage 132 est associé un circuit de con- tournement 134 qui peut être utilisé pour court-circuiter la cellule d'af- finage associée 132 lorsqu'elle est hors service. L'agencement représenté sur la Fig. 7 est construit pour permettre une commande par gradins de la tension de façon qu'elle corresponde aux besoins en tension incrémentiels de chaque cellule d'affinage électroly- tique 132 du fait de la modularisation de l'alimentation en courant 109 à piles à combustible. Ainsi, l'alimentation en courant 109 à piles à combustible est réalisée sous forme de modules 110 connectés en série, chaque module étant conçu pour fournir une tension de sortie équivalente au besoin de tension désiré d'une cellule d'affinage 132 et chaque module pouvant être indépendamment branché ou débranché du circuit d'alimen- tation en courant. En outre, la'tension de sortie totale de la batterie de piles à combustible est choisie de façon à correspondre aux besoins totaux en tension des cellules d'affinage qui peuvent être en fonction- nement à un moment donné quelconque. L'intensité de fonctionnement dési- rée est obtenue en ajoutant les uns aux autres les groupes de sous- empilages de même tension connectés en parallèle à l'intérieur de chaque module pour répondre aux besoins des cellules d'affinage. En service, le sélecteur 112 est réglé de façon qu'un nombre approprié de modules 110 de pile à combustible soit connecté aux bornes de sortie du courant 114 et 116 de façon à correspondre au nombre des cellules électrolytiques 132 qui doivent être alimentées. La Fig. 8 montre comment la réalisation d'une adaptation naturelle conformément à l'invention est effectuée dans une installation de cellules d'affinage électrolytiques telle que représentée sur la Fig. 7. Une cel- lule d'affinage électrolytique nécessite des conditions de tension et d'intensité optimales pour fournir la production maximale qui est une fonction de l'intensité de la cellule, à une puissance minimale, qui est une fonction de la tension requise. Le point de fonctionnement tension- intensité spécifique de la cellule d'affinage électrolytique est effec- tivement une fonction de sa résistance interne qui varie, c'est-à-dire s'accroît, pendant son fonctionnement. Les courbes de points de fonction- nement tension-intensité pour les cellules d'affinage électrolytiques ont été représentées sur la Fig. 8 sur laquelle les courbes de"Début de vie" (DV) et de "Fin de vie" (FV) représentent des limites de fonctionnement basées sur des décisions en ce qui concerne les conditions de fonctionne- ment désirées des cellules d'affinage. Une pile à combustible a sa propre courbe de fonctionnement tension- intensité caractéristique qui est dictée par ses conditions nominales et de fonctionnement électrochimique spécifiques (y compris la température et la charge externe). Une courbe de fonctionnement d'une unité d'alimenta- tion à piles à combustible est, en outre, déterminée par sa configuration électrique d'ensemble, comme décrit ci-dessus. Une courbe de fonctionne- ment de pile à combustible typique a été représentée sur la Fig. 8. Comme représenté sur la Fig. 8, une caractéristique de fonctionnement de pile à combustible typique donnée varie avec le temps, c'est-à-dire que la tension diminue pour une intensité donnée dans des conditions de fonc- tionnement données. Les courbes de fonctionnement "Début de vie" (DV) et "Fin de vie" (FV) à la fois de la pile à combustible et de la cellule électrolytique sont utilement définies en fonction des besoins nominaux de l'ensemble. Ces courbes telles que représentées sur la Fig. 8 ne signifient pas que l'un ou l'autre élément cessera de fonctionner à des conditions de fonctionnement données mais seulement que certains niveaux de conditions de fonctionnement ne présentent pas d'intérêt pour une installation particulière. Lorsque l'alimentation en courant à piles à combustible et les cellules d'affinage électrolytiques sont connectées, un point d'équilibre du transfert d'énergie est très rapidement atteint. Ce point est une con- dition de fonctionnement naturellement commune et représente l'intersec- tion de leurs courbes de fonctionnement effectives à ce moment. Si une alimentation en courant à piles à combustible est convenablement conçue pour s'adapter aux conditions de fonctionnement requises de la cellule d'affinage, ce point d'équilibre sera alors un point intensité-tension qui répond aux besoins aussi bien de l'alimentation que de la cellule qui sont basés sur l'économie, sur le taux de production, sur la durée de vie utile, etc... Si la batterie de piles à combustible est conçue d'une manière telle qu'elle fournit une caractéristique de fonctionne- ment qui intersecte de manière satisfaisante la caractéristiquede fonc- tionnement des cellules d'affinage électrolytiques, la batterie fonc- tionnera avec une adaptation naturelle entre l'alimentation en courant et la batterie de cellules électrolytiques. Par conséquent, il n'est plus besoin d'utiliser un quelconque dispositif de conditionnement du courant tel qu'un régulateur de tension ou analogue et l'agencement est en fait auto-régulateur. En d'autres termes, la charge placée sur la batterie de piles à combustible est telle que la tension et l'intensité de la batte- rie se placent à un point de fonctionnement désiré,c'est-à-dire dans la région de fonctionnement des courbes représentée sur la Fig. 8. Etant don- né que les caractéristiques de la charge et de l'alimentation en courant varient au cours du fonctionnement, le point de fonctionnement change mais reste à un certain point à l'intérieur de la "Région de fonctionnement" (RF) représentée sur la Fig. 8. Sur la Fig. 9, on a représenté un agencement d'un module de pile à combustible qui comprend une série de sous-empilages 10, tels que précé- demment décrits, dans lequel les sous-empilages sont électriquement con- nectés en série et dans lequel des moyens de commutation sont utilisés pour connecter un nombre présélectionné des sous-empilages 10 aux bornes de sortie du module de pile à combustible. Le module de pile à combustible représenté sur la Fig. 9 est composé d'éléments qui sont les mêmes que ceux utilisés dans le module de pile à combustible représenté sur la Fig. 1 de sorte qu'on a désigné les éléments semblables par les mêmes réfé- rences. Le module de pile à combustible comprend une série de sous-empi- lages 10 de piles à combustible élémentaires maintenus assemblés dans une disposition empilée au moyen de goujons d'assemblage 12 et de barres de retenue 14 et 16 et qui sont munis de plaques 18 et 19 formant bornes, la barre de retenue 14 étant électriquement isolée de la plaque 18 for- mant borne. Chacun des sous-empilages 10 comporte une série de piles à combustible élémentaires 20 connectées électriquement en série et cha- cune limitée par des plaques terminales 28. Des plaques froides 40 sont disposées entre les sous-empilages 10 et servent de moyens pour former une borne cathodique à une extrémité de chaque sous-empilage de piles élémentaires connectées en série tandis que des plaques froides 42 forment des bornes anodiques aux autres extrémités des sous-empilages de piles à combustible élémentaires connectées en série, ces plaques froides fournissant un moyen pour connecter les sous-empilages en série. Il est prévu un circuit électrique, comme représenté sur la Fig. 9, pour produire entre les bornes de sortie 150 et 152 du module une inten- sité correspondant à l'intensité d'un sous-empilage 10. Il est également prévu des moyens de commutation pour connecter un nombre présélectionné de sous-empilages 10 aux bornes de sortie de courant 150 et 152. A cette fin,il est prévu un sélecteur 154 qui est agencé de façon à pouvoir être placé dans l'une quelconque de plusieurs positions différentes pour con- necter un nombre quelconque des sous-empilages 10 à la borne de sortie de courant 152. La borne de sortie de courant 150 est connectée, à l'extré- mité inférieure du module, à la plaque 19 formant borne. Grâce à cet agencement, le courant électrique comporte une série de prises de courant connectées aux bornes A, B, E, F et G (comme représenté sur la Fig. 9) aux plaques froides 40, et à la plaque 18 formant borne. Les prises de courant sont agencées suivant des tensions croissantes la plus faible tension étant produite à la borne A et la plus forte tension étant pro- duite à la borne G dans l'agencement de la Fig. 9. Bien que cinq prises de courant seulement aient été représentées sur la Fig. 9, il est évi- dent qu'une prise de courant est prévue pour chaque sous-empilage du mo- dule de pile à combustible. Il apparaîtra que l'on peut apporter divers changements à la cons- truction et à l'agencement des éléments sans sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1 - Une batterie de piles à combustible,caractérisée en ce qu'elle com- porte: un module de pile à combustible comprenant une série de sous- empilages (10) de piles à combustible élémentaires (20) maintenus as- semblées dans une disposition empilée; chacundes sous-empilages compor- tant plusieurs piles à combustible élémentaires connectées électrique- ment en série entre elles; des moyens (40) formant une borne cathodique à une extrémité des piles à combustible élémentaires connectées en série; des moyens (42) formant une borne anodique à l'autre extrémité des piles à combustible élémentaires connectées en série; et des moyens (54, 56, 64, 66) pour connecter électriquement les bornes anodiques (42) des sous-empilages entre elles et, les bornes cathodiques (40) des sous- empilages entre elles,en parallèle; ladite batterie de piles à combus- tible produisant aux bornes de sortie du courant une tension de sortie correspondant à la tension d'un sous-empilage. 2 - Une batterie de piles à combustible selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les bornes cathodiques et les bornes anodiques sont formées par des plaques froides (40, 42) positionnées entre les sous- empilages (10, 10'), ces plaques froides comportant des passages (46) pour l'écoulement de circulation de liquide frigorigène dans les plaques froides. 3 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 2, caractéri- sée en ce que les moyens servant à connecter électriquement les bornes cathodiques et les bornes anodiques en parallèle comprennent des tubu- lures (54, 56) de polariténégative à liquide frigorigène connectées aux plaques froides (40) formant bornes cathodiques et des tubulures (64, 66) de polarité positive à liquide frigorifie connectées aux plaques froides (42) formant bornes anodiques. 4 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une prise de courant (70, 72) connectée à chacune des tubuluresà liquide frigorigène de polarité négative et positive. - Batterie de piles à combustible selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle comporte une série de modules (100) électriquement con- nectés en série et des moyens de commutation (101-105) pour connecter un nombre choisi des modules aux bornes de sortie (100) de courant de la batte- rie de piles à combustible. 6 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les bornes cathodiques (40) et les bornes anodiques (42) sont situées dans une disposition alternante dans l'agencement empilé pour former une terminaison cathodique commune et une terminaison ano- dique commune entre des sous-empilages adjacents,les pilesàcombustibles élémentaires (20) de chaque sous-empilage étant agencées avec leur anode et leur cathode dans une disposition correspondant à celle del'agencement à terminaisons cathodiques et anodiques communs. 7 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que les bornes cathodiques et les bornes anodiques sont formées par des plaques froides (40, 42) positionnées entre les sous-empilages (10, 10'),ces plaques froides Comportant des passages (46) pour l'écoule- ment de circulation de liquide frigorigène dans les plaques froides. 8 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 7, caractéri- sée en ce que les moyens servant à connecter électriquement les bornes cathodiques et les bornes anodiques en parallèle comprennent des tubu- lures (54, 56) de polarité négative àliqjiiic frigorigène connectées aux plaques froides (40) formant bornes cathodiques et des tubulures (64, 66) de poéJarité positive à licpide frigorigène connectées aux plaques froides (42) formant bornes anodiques. 9 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 8, caractéri- sée en ce qu'elle comporte une prise de courant (70, 72) connectée à cha- cune des tubulures à liquide frigorigène de polarité négative et positive. - Batterie de piles à combustible selon la revendication 9, caractéri- sée en ce qu'elle comporte au moins deux modules comportant plusieurs sous-empilages de piles à combustible élémentaires (20) montés dans une disposition côte à côte. Il - Batterie de piles à combustible selon la revendication 9, caractéri- sée en ce qu'elle comporte une série de modules (100) électriquement con- nectés en série et des moyens de commutation (101-105) pour connecter un nombre choisi des modules aux bornes de sortie (106) de courant de la batterie de piles à combustible. 12 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 2, caractéri- sée en ce que chacun des sous-empilages (10) des piles à combustible élé- mentaires comprend des plaques bipolaires (30) de chaque côté des piles à combustible élémentaires etdesplaques de terminaison (28) situées aux extrémités des sous-empilages, les plaques froides (40, 42) étant posi- tionnées en contact électriquement conducteur avec les plaques de ter- minaison. 1 8 13 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 2, caracté- riséeen ce que chacun des sous-empilages (10) comporte le même nombre de piles à combustible élémentaires et en ce qu'elle comporte un sous- empilage supplémentaire (10') ayant le même nombre total de piles à com- bustible élémentaires qui est divisé avec certaines de ses piles à combustible élémentaires disposées au sommet de l'agencement empilé et le reste de ses piles à combustible élémentaires disposées à la base de l'agencement empilé. 14 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 3, caractéri- sée en ce que les connexions des tubulures (54, 56)depolarité négative à liquide frigorigène et des tubulureSdepolaritépositive àliquidefrigo- xeneavecles plaques froides (40, 42) comprennent des conduits (48) qui s'étendent entre les plaques froides et les tubulures et forment des passages permettant l'écoulement du liquide frigorigène dans les plaques froides et hors de ces plaques. - Une batterie de piles à combustible caractérisée ence qu'elle com- porte une série de sous-empilages (10) de piles à combustible élémentaires (20) maintenus assemblés dans un agencement empilé, chacun des sous-empi- lages comportant plusieurs piles à combustible élémentaires (20) connec- tées électriquement en série,des moyens (40) formant une borne cathodique à une extrémité des piles à combustible élémentaires connectées en série et des moyens (42) formant une borne anodique à l'autre extrémitédes piles à combustible élémentaires connectées en série,des moyens connectant élec- triquement en série les sous-empilages, la batterie de piles à combustible produisant à des bornes de sortie de courant (150, 152) une intensité cor- respondant à l'intensité d'un sous-empilage et des moyens de commutation (154) pour connecter un nombre présélectionné des sous-empilages aux bornes de sortie de la batterie de pils à combustible. 16 - Batterie de piles à combustible selon la revendication 15, caractéri- sée en ce que les bornes cathodiques et les bornes anodiques sont formées par des plaques froides (40, 42) positionnées entre les sous-empilages (10, 10') ces plaques froides comportant des passages (46) pour l'écoule- ment de circulation de liquide frigorigène dans les plaques froides. 17 - Une installation caractérisée en ce qu'elle comporte, en combinaison: une batterie (108) de piles à combustible qui comprend un module (40) de pile à combustible pour engendrer un courant continu à des tensions et intensité présélectionnées et fournir ce courant à des bornes (114, 116) de sortie de courant; un ensemble électro- chimique (130) ayant des caractéristiques de demande de tension et d'intensité de fonctionnement, les tension et intensité présélectionnées du module de pile à combustible correspondant aux caractéristiques de de- mane de tension et d'intensité de fonctionnement de l'ensemble électro- chimique et des moyens (112) pour connecter électriquement les bornes de sortie de courant (114, 116) de la batterie de pilesàcombustible-aux bornes d'entrée de courant (131, 133) de l'ensemble électrochimique de telle sorte que la batterie de piles à combustible fait fonctionner l'en- semble électrochimique à des conditions de tension et d'intensité de fonctionnement désirées. 18 - Installation selon la revendication 17, caractérisé een ce que la batterie (108) de piles à combustible comporte plusieurs modules (110) de pile à combustible dont chacun engendre du courant continu à la tension et à l'intensité présélectionnées et en ce qu'il comporte des moyens de commutation (112) pour connecter un nombre présélectionné des modules de pile à combustible aux bornes de sortie de courant (114, 116) de la batte- rie de piles à combustible, l'ensemble électrochimique (130) comprenant une série de cellules électrochimiques (132) dont chacune a les mêmes caractéristiques de demande de tension et d'intensité de fonctionnement, la tension et l'intensité présélectionnées de chacun desmodules de pile à combustible correspondant aux caractéristiques de demande de tension et d'intensité de fonctionnement des cellules électrochimiques. 19 - Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les modules (110) de pile à combustible sont connectés en série et en ce que les moyens de commutation comprennent un sélecteur (112) de prise de tension adapté pour connecter un nombre variable de modules de Piles à combustible aux bornes desortie de courant (114, 116) pour fournir une tension de sortie variant par gradins.