Brevet FR2576382A1 — publié le 19860725

DISPOSITIF D'ETANCHEITE AUX GAZ, ELECTROLYSEUR, PILE A COMBUSTIBLE ET REACTEUR CHIMIQUE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention a principalement pour objet un dispositif d'étanchéité aux gaz, un électrolyseur, une pile à combustible ainsi qu'un réacteur chimique comportant un tel dispositif. On sait qu'un électrolyseur est souvent constitué de plusieurs cellules d'électrolyse modulaire mises en série. L'interface entre deux cellules consécutives est alors constituée par une paroi métallique bipolaire. Pour la plupart des applications, il est important que les produits de rélectrolyse obtenus aux anodes et aux cathodes soient complétement séparés, en particulier quand ltélectrolyse a pour objet la préparation de gaz, par exemple l'oxygène et l'hydrogène. Dans les électrolyseurs bipolaires de type connu, l'étanchéité, au niveau des parois métalliques entre les cellules successives est assurée par un joint réalisé en matériau plastique ou élastomère. La réalisation de cette étanchéité est difficile, et de plus, se dégrade rapidement avec le temps. En effet, les élastomères présentent une résistance à la corrosion limitée. Par contre, les matériaux comme par exemple le PTFE (polytétrafluorure d'éthylène), sont hydrophobes, et assurent une meilleure séparation des liquides que des gaz. Le dispositif selon l'invention utilise pour assurer l'étanchéité entre cellules d'électrolyse successives, au niveau des parois métalliques, un ruban de matière fibreuse hydrophile. La matière hydrophile s'imprègne d'électrolyte par capillarité et assure une excellente étanchéité aux gaz. L'invention a principalement pour objet un dispositif d'étanchéité aux gaz pour électrolyseur, principalement caractérisé par le fait qu'il est réalisé en matériau hydrophile susceptible de s'imbiber d'électrolyte par capillarité. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci après et des - figures annexées données comme des exemples non limitatifs, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe éclatée d'un électrolyseur bipolaire; - la figure 2 illustre un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 3 illustre un second exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 4 illustre un troisième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur les figures 1 à 4, les mêmes références ont été utilisées pour désigner les mêmes éléments. Sur la figure 1, on peut voir un électrolyseur 24 bipolaire. L'électrolyseur 24 comprend N cellules 23 modulaires d'électrolyse, mises électriquement en série. Seules la première et la dernière cellule comportent un dispositif 4 d'alimentation électrique. L'électrolyseur 24 comporte des parois 1 par exemple en polysulfone. Chaque cellule 23 est partagée par un diaphragme 9 par exemple en amiante. Le diaphragme 9 sépare les gaz se dégageant à l'anode des gaz se dégageant à la cathode d'une cellule 23. Dans l'exemple illustré par la figure 1, la paroi métallique 6 supporte une anode 7 et une cathode 8. L'ensemble 5 comprenant la paroi 6, l'anode 7 et la cathode 8 est souvent appelé électrode, l'anode 7 et la cathode 8 étant appelées préélectrodes. La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité aux gaz entre cellules 23 d'électrolyse. Le dispositif selon la présente invention est placé sur le pourtour des parois 6. Les figures 2, 3 et 4 représentent l'extrémité 10 des ensembles 5 agrandie. Sur la figure 2, on peut voir un premier exemple de réalisation du dispositif d'étanchéité selon l'invention. L'étanchéité aux gaz est assurée par un ruban 11 de matière hydrophile fixé à la périphérie de la paroi métallique 6. Le ruban Il est par exemple collé sur la paroi 6. Dans une variante de réalisation on fixe un ruban 11 sur chaque face de la paroi 6. Après montage de l'électrolyseur 24 de la figure 1 la paroi 6 et le ruban Il sont comprimés. A partir de ce moment la colle ou un liant ne joue plus aucun rôle et leur éventuelle disparition ne compromet pas l'étanchéité aux gaz. Le ruban 11 est réalisé dans un matériau hydrophile fibreux comme par exemple l'amiante, la laine de roche, le granite filé. Le matériau est adapté à l'électrolyte de façon à présenter une grande résistance à la corrosion. Par capillarité, le ruban 1-1 s'imbibe de l'électrolyte et devient complètement étanche aux gaz dégagés aux électrodes. Sur la figure 3, on peut voir un second exemple de réalisation du dispositif d'étanchéité selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation le ruban 11 en matériau hydrophile est plié en deux et recouvre les deux faces de la périphérie de la paroi métallique 6. Dans ce cas il n'est plus nécessaire de coller le ruban 11 sur la paroi métallique 6. Sur la figure 4, on peut voir un troisième exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation l'étanchéité est assurée par un tore il de matière hydrophile. Dans une variante de réalisation, on dispose d'un tore 11 sur chacune des deux faces de la paroi 6. Avantageusement, les parois 1 de l'électrolyseur 24 comportent des encoches au niveau des tores ou des rubans Il. Ces encoches ont une taille permettant un positionnement précis des tores Il mais ne gênant pas leur compression lors du montage de l'électrolyseur 24. Dans le cas de l'électrolyse de l'eau, avec un électrolyte comportant 30% de potasse, à 383 K, sous une pression 4 x 105 Pa avec des électrodes en nickel et des rubans Il en amiante de 2 mm d'épaisseur, la pureté de l'oxigène est de 99,96% et celle de l'hydrogène est de 99,98% Le dispositif selon l'invention est destiné uniquement à assurer Irétanchéité aux gaz des cellules 23 de l'électrolyseur D. Il est bien entendu que, d'autre part, l'électrolyseur 24 comporte des moyens non illustrés assurant Pétanchéité aux gaz et aux liquides dudit électrolyseur 24 avec l'extérieur. L'invention s'applique principalement aux électrolyseurs, réacteurs chimiques et aux piles à combustible REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité aux gaz entre compartiments (23) d'un électrolyseur (24) comportant des parois (6) métalliques, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en matériau hydrophile (1 I) susceptible de s'imbiber d'électrolyte par capillarité. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau hydrophile (11) se présente sous forme de ruban. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau hydrophile (11) a une forme torique. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le matériau hydrophile (11) est présent sur deux faces de la paroi (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un ruban unique est présent sur les deux faces de la paroi (6). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matériau hydrophile (11) est de l'amiante. 7. Electrolyseur, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'étanchéité aux gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Pile à combustible, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif d'étanchéité aux gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 9. Réacteur chimique, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif d'étanchéité aux gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.