Brevet FR2865578A1 — publié le 20050729

Les systèmes de pile à combustible sont constitués d'un assemblage de cellules élémentaires générant chacune un courant électrique (en général entre 0,5 et 1 V) ainsi que de la chaleur. Ces cellules doivent être refroidies de manière à ne pas avoir de courant de fuite interne et de sorte que la pile ait une bonne isolation électrique. De ce fait, chaque cellule comporte au moins un passage de fluide caloporteur relié à un circuit extérieur de circulation de fluide caloporteur. Le fluide caloporteur le plus communément utilisé est l'eau déminéralisée, qui présente toutefois l'inconvénient que, pour que sa conductivité soit maintenue à un niveau faible, typiquement 5 pSlcm, des moyens encombrants et onéreux de traitement de l'eau dans les systèmes de pile à combustible doivent être prévus. De plus, l'emploi de l'eau déminéralisée ne permet pas d'exposer le système pile à combustible à des températures négatives à cause du gel. De plus, les solutions aqueuses présentent une température d'ébullition relativement basse nécessitant de veiller à éviter la formation de points chauds. Il a par ailleurs été proposé d'utiliser, comme fluide caloporteur, des alcools ou des composés fluorocarbonés, dont les constantes électriques sont toutefois généralement insuffisantes. La présente invention a pour objet de proposer un système de pile à combustible utilisant un fluide caloporteur bon marché, à très faibles conductivité électrique et à faible viscosité, utilisable dans une large gamme de température, présentant une chaleur spécifique convenable, un point d'éclair supérieur aux températures d'utilisation de la pile, ainsi qu'une très faible toxicité pour l'environnement. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le fluide caloporteur utilisé dans le système de pile à combustible est un hydrocarbure insaturé, typiquement un alcène, avantageusement une alphaoléfine, présentant typiquement une conductivité électrique inférieure à 10-2 pSlcm, avantageusement inférieure à 10-3taS/cm, typiquement inférieure à 10-4pS/cm, et présentant un point d'ébullition supérieur à 200 C, une température de gel inférieure à -30 C, un point d'éclair supérieur à 75 C, une chaleur spécifique supérieure à 2200 J/kg/K, et une viscosité à l'ambiante inférieure à 2 cSt, avantageusement inférieure à 1 cSt. La demanderesse a découvert que les hydrocarbures insaturés, en particulier les alcènes à double liaison terminale en Cao+ présentaient les caractéristiques physiques et électriques optimales pour l'application comme fluide caloporteur dans les systèmes à pile à combustible. Ainsi, une alpha-oléfine C12, telle que celle commercialisée sous l'appellation Neodene (Shop) C12 par les sociétés Sheil et Caldic Belgium, présente une très faible conductivité électrique (inférieure à 10-4 p S/cm), une faible viscosité autour de la température ambiante (de l'ordre de 1,84 cSt à 20 C (pour 1,07 cSt à 60 C) une chaleur spécifique élevée (2270 J/kg/K), une masse volumique convenable (atteignant 0,75 kg/l), une température de gel d'environ 35 C et une température d'ébullition d'environ 207 C, un point d'éclair de 78 C (supérieur à la température maximum généralement observable dans les systèmes de piles usuels), et une température d'auto inflammation supérieure à 250 C, le tout pour un coût très faible (inférieur à environ 3 par kilo) . Sur la figure unique, on a représenté schématiquement un mode de réalisation d'un système de pile à combustible conforme à l'invention. La pile comprend essentiellement un empilage ( pack ) 1 de cellules élémentaires parallèles 2 disposées par exemple verticalement et séparées par des plaques bi-polaires 3 formant chacune une portion d'un passage de fluide de réfrigération 4, les différents passages étant reliés, en parallèle, à une boucle 5 de circulation, via une pompe 6, de fluide caloporteur emmagasiné dans un réservoir 7. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Système de pile à combustible comprenant un assemblage de cellules élémentaires (1) comportant chacune au moins un passage de fluide caloporteur (4) connecté à un circuit (5) de circulation du fluide caloporteur, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est un hydrocarbure insaturé. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est un alcène. 3. Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide caloporteur a une conductivité électrique inférieure à 10-2pS/cm. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur a une conductivité électrique inférieure à 103pS/cm. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur a un point d'ébullition supérieur à 200 C. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur a une chaleur spécifique supérieure à 2200 JIkg/K. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur a une viscosité inférieure à 2 cSt à la température ambiante. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur a un point d'éclair supérieur à 75 C. 9. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est une alpha-oléfine C12.