Brevet FR2504021A1 — publié le 19821022

Membrane de régulation de diffusion gazeuse, son procédé de fabrication et pile à électrode positive à diffusion gazeuse utilisant une telle membrane L'invention concerne une membrane de régulation de diffusion gazeuse ainsi qu'une pile à électrode positive à diffusion gazeuse utilisant une telle membrane, notamment une pile du type bouton. De telles piles comprennent une première coupelle métallique renfermant la masse active négative et servant de collecteur de l'électrode négative, une seconde coupelle métallique renfermant la masse active positive et servant de collecteur de l'électrode positive, un séparateur étant interposé entre les masses actives, positive et négative, un joint isolant étant disposé entre les deux coupelles embottées. La seconde coupelle est percée d'au moins un orifice permettant l'entrée de l'air, destiné à l'alimentation de la masse active positive Dans les piles actuellement connues, on dispose au fond de la seconde coupelle une couche poreuse, couramment appelée oxydiffuseur. Cet oxydiffuseur peut comprendre des couches absorbantes poreuses, par exemple en papier filtre. Il est également connu de disposer entre l'oxydiffuseur et la masse positive une ou plusieurs couches poreuses hydrophobes ou membranes, par exemple à base de polytétrafluoroéthylène, qui ont pour but d'empêcher les fuites d'électrolyte et ont accessoirement pour effet de limiter la diffusion de l'oxygène. On sait par ailleurs que la vitesse de consommation d'oxygène est différente selon le régime de décharge adopté pour la pile. On a donc avantage à adapter la vitesse d'arrivée de l'oxygène au régime désiré. La solution actuelle consiste à réguler l'aération de la masse positive, ou cathode, en faisant vivrier le nombre et le diamètre des orifices d'aération sur la coupelle positive, la surface d'entrée d'air étant plus importante dans le cas des forts débits. Cette solution implique donc l'emploi de plusieurs définitions de coupelles, ce qui entrasse une augmentation des coûts de produo- tion, et limite l'utilisation des piles aux régimes pour lesquels les coupelles ont été conçues. On pourrait également choisir des membranes hydrophobes de porosités différentes selon le régime désiré. Dans ce cas également les matériaux utilisés ne seraient pas les mêmes pour des piles destinées à des régimes différents. A la limite les sources d'apprb visionnement des membranes pourraient ne pas être les mêmes pour des porosités différentes. On peut noter que l'éventuelle utilisation de la pile à un débit moyen nécessiterait l'emploi de la version "débit élevé" dans ce cas les échanges de vapeur d'eau pourraient être incompatibles avec la durée de fonctionnement. Un but de la présente invention est notamment d'optimiser la fabrication des piles décrites ci-dessus en ne prévoyant qu'un seul type de coupelles, et en n'approvisionnant qu'un seul type de membranes. Pour parvenir à ce résultat, la Demanderesse a conçu une nouvelle membrane de régulation de diffusion gazeuse qui puisse être adaptée facilement aux différents régimes de décharge envisagés. La membrane conforme à l'invention se caractérise par le fait qu'elle présente des zones de porosité moindre, ou même nulle, régulièrement réparties, obtenues par compression d'une membrane de porosité niforme, l'étendue de ces zones étant fonction du régime de décharge envisagé pour la pile utilisant cette membrane. L'invention a également pour objet une pile à électrode positive à diffusion gazeuse, notamment du type bouton, comprenant du côté cathodique une coupelle métallique présentant au moins un orifice pour l'entrée de l'air, un oxydiffuseur assurant une répartition régulière de l'air sur toute la surface de la masse active et une membrane poreuse ayant pour but de limiter la diffusion de l'oxygène de l'air interposée entre l'oxydiffuseur et la masse active positive, caractérisée par le fait que ladite membrane présente des zones de porosité moindre, ou même nulle, régulièrement réparties obtenues par compression d'une membrane de porosité uniforme au niveau de ces zones, avant introduction dans la pile, l'étendue de ces zones étant fonction du régime de décharge envisagé pour la pile. Ainsi, si l'on considère plusieurs piles semblables, conformes à l'invention, et destinées à être utilisées à des régimes de décharge différents, ces piles ne diffèrent en fait que par l'étendue, au niveau des membranes, de ces zones de moindre porosité. Il est tout à fait compréhensible que plus ces zones seront réduites, plus importante sera l'entrée d'air dans la pile, et réciproquement. La mise en oeuvre de l'invention permet donc de n'utiliser qu'un seul type de coupelles pour tous les régimes de décharge considérés. Selon l'invention, la modification de la porosité de la membrane dans certaines zones est réalisée en compressant ou colaminant une membrane de porosité uniforme avec une plaque perforée ou entre deux plaques perforées. De ce fait les parties de la membrane en contact avec la plaque subissent un écrasement important et la perméabilité d'origine devient quasi nulle à ces endroits. Seules, les parties de la membrane au regard des perforations gardent la perméabilité d'origine. De ce fait, on conçoit aisément que la perméabilité globale de la membrane dépend du nombre de trous pratiqués dans la plaque par unité de surface et de leurs dimensions. Il suffit alors d'échanger la plaque perforée pour une autre, de perforation différente, pour obtenir une membrane diffusant l'oxygène à une vitesse différente. A la place de la compression au moyen d'une plaque perforée, on pourrait envisager, par exemple, de faire passer la membrane entre des rouleaux de laminage, présentant un relief approprié, par exemple des rouleaux cannelés. Le réglage de la porosité de la membrane par écrasement partiel permet une grande latitude quant au choix de la perméabilité désirée. L'invention sera mieux comprise en se rapportant à la des cription qui suit, en regard du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en plan d'une membrane conforme à 1' inven- tion, - la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1, - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'une pile conforme à l'invention. Sur les figures 1 et 2, la membrane conforme à l'invention est désignée par la référence 1. Elle peut être réalisée à base de polytétrafluoréthylène ou tout autre matériau similaire. Elle comporte, conformément à l'invention, des zones 2, de porosité moindre ou même nulle, et des zones 3 présentant une porosité plus importante. En fait, au niveau des zones 3, on retrouve la perméabilité d'origine de la membrane, alors qu'au niveau des zones 2 la perméabilité est très diminuée et peut même être nulle. La membrane présentant la structure décrite ci-dessus peut avoir été réalisée en comprimant ou en colaminant une membrane de porosité uniforme avec une plaque perforée dont les perforations correspondent aux zones référencées 3. Lors de cette opération, la membrane est comprimée en dehors des zones de perforations et est déformée ainsi que cela apparat clairement sur la figure 2, la porosité au niveau des zones 2 pouvant alors être nulle. Bien entendu, on peut adopter tout autre dessin pour les zones de non compression, mais il est avantageux que ces zones soient régulièrement réparties à la surface de la membrane. La figure 3 représente une coupe partielle très schématique d'une pile utilisant une membrane conforme à l'invention. La référence 4 désigne la coupelle métallique positive, présentant, dans l'exemple représenté, deux trous 5 pour l'entrée de l'air. L'air pénétrant dans la pile vient au contact d'un oxydiffuseur 6, et à travers celui-ci à la surface de la masse active positive 7, au sein de laquelle est incorporée une grille collectrice de courant 8. L'oxydiffuseur 6 peut être réalisé à partir d'un empilage de couches de papier filtre, par exemple. On dispose entre celui-ci et la masse active 7 la membrane 1 conforme à l'invention présentant des zones de porosité moindre ou même nulle, régulièrement réparties. On peut éventuellement interposer entre la membrane 1 et la masse positive 7 une couche dfarrêt, par exemple à base de polytétrafluoréthylène. L'oxydiffuseur 6 peut être omis, ce qui permet une répartition plus régulière de l'air sur la membrane selon l'invention. On peut dans ce cas disposer à sa place une grille empêchant l'écrasement éventuel de l'espace vide de la coupelle 4. Bien entendu, l'invention ntest nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1/ Membrane de régulation de diffusion gazeuse, caractérisée par le fait qu'elle présente des zones (2) de porosité moindre, ou même nulle, régulièrement réparties. 2/ Membrane selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est à base de polytétrafluoréthylène. 3/ Procéde de fabrication d'une membrane selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on fait subir à une membrane de porosité uniforme une compression au niveau de certaines zones. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la compression est réalisée en comprimant ou en colaminant la membrane de porosité uniforme avec une plaque munie de perforations dont les étendues correspondent aux zones de plus grande porosité. 5/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la compression est réalisée en faissant passer la membrane de porosité uniforme entre des rouleaux de laminage présentant un relief approprié, par exemple des rouleaux cannelés. 6/ Pile à électrode positive à diffusion gazeuse, notamment du type bouton, comprenant du côté cathodique une coupelle métallique présentant au moins un orifice pour l'entrée de l'air, un espace pour la répartition de l'air sur la surface de la masse active et une membrane poreuse ayant pour but de limiter la diffusion de l'oxygène de l'air interposée entre l'oxydiffuseur et la masse active positive, caractérisée par le fait que ladite membrane (1) présente des zones de porosité moindre, ou même nulle, régulièrement réparties, obtenues par compression d'une membrane de porosité uniforme au niveau de ces zones, avant introduction dans la pile, l'étendue de ces zones étant fonction du régime de décharge envisagé pour la pile. 7/ Pile selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'espace de répartition est occupé par des couches absorbantes poreuses. 8/ Pile selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'espace de répartition est occupé par une grille.