Brevet FR3042511A1 — publié le 20170421

Lci I - es .,1X utilisés dans pinte I HJ à combustible. les systèmes ou ànpceittr's En part^culia, ,-.u.-Icer-Ke un tissu, .-idLdmment ayant un fabc çirammage, son pbà de fabrication et son L.0.7.'hua comme support dans une couche de dif de la te Une pHe à - IiL:He cHe bpne P (de eifcHn Probn Excbeeqe Membrane Rte ,) est un généx;. ....1Dur2it dont e principe de fonctionnement reposI sur chimique en énergie électrique ',action catalybuue ctun contbi.istible (généralement H2) et d'un comburant Cette prod',..Ktion d'énerq ci Pà donc p. conversion électxocttmique. Une piln errd rrniru ; cellule rujiimique, mais icus généralement un cmplen b'une série de plusieurs celluk.;:s élect,-e,cmiques pou rài;:cnd eue esoins des applications, connectà à un :3eurs collecteur; pend un assembla- Chaque sie électrochimique i assure ia rr2-électrodes con. 'sion électroc ° In assemblage brEnm= Huer ftodes (AME) est composé d'une ri)errbrane coricluctr't forme un necuuic de deu,: couches rodes anode et catric les r e cHu miquec; ces sont si-Luées de ci n - de ici bipolaires ; de deux cduch,as de ' en al ais Gaz Diffusion (GDL)) chacune état-ilt cHu eHue me couche active et une bipolaire. En gériec le membrane conductrice est à ..se d'un ou .r.dusi .rs polymères cr Hum ou iorcimbres, Jénéralemer ase d'un polyr 're pfucmcîHunré de e Nation®. Elle sévre code de Hu cu±cde et ne laisse ï):.:; p3sser les e ionscL !es gaz. EDE?, e enciuH Hue protonE. 3042511 2 Les électrocis sont formées d'un c ur (généraement du pl:jr-- de carbone( :-,t k)nore Elles permettre le transport des protons vers la membrane., le trTinsport -ons vers les collecteurs de courant !es couches de diff.tr:.;;cin et te,n'daques bipo!?!res et le transport des pro au et , Les placs dipolaires rrnettE T assurer ' eri-Dution des gaz q VT , des en excÈ des ceunali-x -iénéralenseï-0.-. rriHme (lues, Lit- conduis3nt . Elles grr"iite non-'eux ou tain matériau wnipüsite carbone- 10 polymè Les couches - s'on ont plusieurs . , ions dans ur doivent notamment permeUre- ment combue::tin: et comburant) et évenb ïïen- T1 eur d'eau, de à plaque bipo lu'à la couche acu e l'eau liquide et de la vapeur ; la 15 c duction du coura jit de 12 :he activ Ta plaque bipolaire ; nrodu,'.. niveau cje acte le fo°°,7 'qu( .nsemble a:ives. Pour :Eissuer ces dif,. rrl-es fonctions, une couche ( - diffusil doit 20 ,,,/oir cl.pï'Dpriétés efficaces eri as de ma: cique, d'épaiss le conductivité élenrre'. de té therrn1tiue,. e perri.)é:L'at l'air, d'h càlcrce, stabil - - Leri. et de stabO:é --'4)tamment, les couches de diffw ,1 doivent être sut cia servir de renfort AME, du faits as plaques 25 :11e5 e Fr: rn 'eux gaz, afin u assurer les euue c,:)uches iY et le- polaires et suffirsamrp-nt poreuses à l'eau, afin cliass',gsss:::FE évacuation vers les Maques bik11 sans empêcher l'humidification des couches actives tavehser i":7 transfert 30 Les couches d :0 mprennent oénéra5 T 1 sous la fon-ne d'un renfont de fibres de carbor ou reutre qui est en: te reric1J lydrophobe par un le" L,;--; tel traitement 3042511 3 ditTWstte est, par exemple, décrit la --t'Inde US t:.,tttelt /025581. En gés - gt: une couche micropereuste est également: es.q' 11 sur ces besperts. La ce:eiche microporeuse est consiitte, de pores diarr: cet de l'ordre du micromètre. Ces pores,. scnt de plus petite taille que ceux du s,..t!tten-,trt de la couche microporeuse e u:erfeise e u la couche ciE cirffusion et. couche active. L'ajout d'un: ::cru trcropciruuse au nippc u ne couche de diffusion permet d'a rf-liorers FM aces d fant une action sur la gestion Isie ir.eatL Une Co ufn microporeuse est, r cYtesnede, tle,:,site. dans le document US 10 201r- 205919. La .conception d'une (.7ouche clifusion donc complexe, car ses ,s dépendent de Pystirnts.,:sitacir- entre les propr-- W'" du tràlent hydropl coi ctie rnetstporeuse et et: ocessabi l'ensemble de ce Composants. La processabilité cf,e, 15 l'aptitude d'un support à passer dans différentes II .d'etts1..tettor capacité à être passer sur :-Juicuux et à être tu-ire, ue à r veau) sens se rmer de manière significative. process, ,'.port est estimee r de sa tenue mécanique t capacité coeur, te te i.prégnat' an1-ttlér,atttetlerl: siu 20 traitement hydrop ,,ettrttents se sont intéressés 71, d® 'st.; et à son améliorzWan pour une utilisa tlans Le doc'L-nent EP 445g. ir .ttitpport tissé f'..bres de: P01 servir de couche et?, bpn ire su est formé de fils de et 25 i trame en un t rs.:u'..ir c. rbone: ont une masse -i. al J,u05 !,.....7, densité des fils est de 20 /cm. L.- ->e E - Co, d -2, ,c, lns ce document va 150 g/m2. Ce suppo. E:-:..ttit ubtenu ...t.,r une g. ve. de -press!_!ds3tion, dans le sers de l'épaisseur, .un tissu s en pré :._ --- Jr de bres t'.e, c 30 suia:i L'une étape de caJonisation du tissL ..... dbtenir ,tte: tissu en fbres carbone. L'étape de press uritaticin permet d( 1 .)port. Ce tissu est légèrement. ''tqs-'able en compr s 3042511 4 fabrication de ce 1-)sé sont très fins, donc chers à 1:4,.t et Tstgiles. Ces t7ls peuvent se casser facilement ce qui stste. potenbE7W7?,ment !1,',itesse. de fabncation du support tissé et sa processabiltté. Le document V'+i'0 2011/131737 décrit suppe't pour une couche de diffusion, le support étant formé d'une r 1111:ai s de fils de carbone superposées et liées » elles rd. Ln enci 1.uchi. fils de cas5ene oblienu pur aiguille Les uppes unidi sont supe s unes sur k tres, raiterint de chacune des nappes. L'aiguiiictP: ,.:-.scsictue d direct;on 10 l'épaisseur de la nappe multiaxiale Lsrsr :e supr .'.' couche de diffujen Mique,p..,---cyct d'en er res s le cas de tel enforts &,ut.E Pres arap(:..-2.1,-:.:rnerit l'épaisseur, nombre ,)acts craiguiiies par c support est nécessaire. Malgré le niveau st 15 )pligué sur la superposition de nappes unidirectior. "ter, reste difficilement pluees: e - .ESS post-traitemen e .tior de son transport. Or, les agents isetE,Tp:rit p lent diminuer les performances de la cotys..ti--: dinusio cot Hes de diffusion con - u::::,alisées actuch,--;.;rnent Dnt tiles, C .e papier, non ou tissé fabriques' de fi te. Les meilleures pr iétés sont aujourd spors de type papier et nor-h T if4,3iS, l'utilisation de la'J"..:)ports 1.-ttpe papier et non-tissé 25 présentent: LY:-;ieurs incortvéniert°, Dans ces , les :ipres de carbone entées de ms-enière Ceci peut about' une rod on e«. tinriale des caractàistkr4 du support de de union ieF-00,-)orts de type papier non-tlFç, es à lobrnme rti: brsqu'ils ont grammage 100 30 a procesdab ' des addlit' que des 1:d1--1Ls ou gents stabilisab Or, CE ; :polluer la n dirnlnuer r(.1:-.1-rnano:F Une 3042511 étape de brion eFt nécessaire pour pouvoir TTa couche dtT, uston, ce qui augmente le coût et la complexité de leur procédé d fabication. Il exisi.ct donc, un besoin de fournir un su pour une coi che de ayant l'a\istsu ie d'une borrK:a onassabiKé p7.71S, le performances &.:31-' couche de _ .-..iotamrnent an turnes de courant. Dans ce contexte, l'invention se propose de répondre: au.. ,:tiusrlement cons'dtués, de fils de carbone. 7sque les tissus re sont pas compos(-gr 'eyrrlusivernent 10 de fils de carbone, es au plus 10c../::, niasse du peuve,a- cornnosés d'ensirrqc e nnlymère d'autres rnposarit lesclits tissus q.'a peuvent :re riment des fils de verre, de.se s fils hybrkles ver . lymère. n s ue Ut JC préférence, tous deF 15 de (J.,....u-lyDne. En particulie laine sont des fils iderf,---des et le de tra., s,Int de carbori identiqu' et 17'1 e 'cous identiques, cïE--F.-bone est d'un ensemble Iéne, 000 à 80 O00 ; (on paru. rit de 180 20 ava de 3 000 filam V filament vent déplacer le' ,,' rort aux auu-es. dr du-2, carbone. Un fiL:Ernent est c "actérisé par une tr, . leur, ifrar:,", de fibre continue. .,Wanta la masse linéique d'un notamrroE:71t d'un fil de 25 caris.,fflia tr'r:1-11: a"-mme. de 0,03 à , -.(1..wence à la gamme ailàrs- le 0,2 à 2 y/m. usement, le .nornlY-re de fils en chaîne ou en tramru?. app indépenaan-ii.n. l' rgarrry-: 0,4 à 2 fils/cm. Les tissus rinvElltic)11 CÎ:wactérisés par prése _s 30 discontinues s'ét-nda':. rtir. d"au rm:rins une partie des fils corlitutif-S du Une fibre d corrEspc',,r,' DrneraF,. encore ratte: 'au fil, mais ayant été cc tout en rornt. ar,)'iobjse ' Une fibre scontinue 3042511 3042511 9 s'étend n rient à la direct cont elle est issue. On parle alCMTS o,lentatibn rie I, par rapport au fil (font issue uE: eiL s'end. Cette désorientation cerrespon un ch 7- d 7n dans un fil de carbone `711' ns un filament du 5 f s coupure -._ donc de la création d'une fib tinue, rn._-,t7,Tr.,rnrFrt hors _J plan du tissu et/ou hors des lignes du tiçsage. De manié. _ le clnengement d'orientation d'au rnoris un coupé cerrespctn:717Int à une 'libre OSr:ontinue dans un urbone, s'etY.,e1,:ue hors d c'est-à-dire se,,-_)n son épaisseur. 10 Par 5 qu(i.: certaines des '-es discontinues se trouent (JDns l'é. ssetii- du tissu, comme illustré Fi! 1B et SU ie zoom ..w.re 1C., 1,,..eF fibres s.ti.rOUV,' `paisseur d pavent s'étendre para Mà,,,?nllent pdan (lu tissu selon l'épaisseur du 25 tu, c'est- iHr E,mer: plan du )n dit qu'une fibre s'étend selon «ltueur tlLe forme avec le pian tjU 1: - -u =le quelconclit7, non ui, qui peut il à 90° ou ..t.:orrespondre à toute comprise ente G et 90°. L'orientation des fibre- oiscontinu selon le playlu tissu ou selon l'épaisseur du tissu, c'est- re s'éte ", Jans In pla.n 'LW différent du plan du tissu, fleLvent être c deL,,iho_3 r.,:g-L:3; au microscope. 3042511 10 Les fibres discontinues présentes en surface s'étendre, quant à elles, de préférence majoritairemen u du tissu ou émargent de la surface du tissu, conférant ainsi une :los tissu. Les fibres discontinues au .e;i1 du tissu et la désorion,alioi-i de ces fibr©s 5 par rapport aux fils dont el s peuvent êt n rues par rup mécanique, de certains fila__ 'ant les fils de c-_..bone, réalisée - pénétration d'au moins un élémem: poncb,72 UP cru aiguille, et:- aiguille, notamment de type aigu d'un fluide te' c u Vea'e, Ce id,Vr'e de technir 1érnedtOEfle 7Lf 10 CL jet), est pommé agd :ratien, PU la pression du fluide perr-H, le dénonenter les filaments et d'orienter les els{:.:(..)ntinues nteue c:LEms plusieurren Avantageusement, eetage permet aire pénétrer au des fibres discontinues obtenues l'épaisseur W. su, U Unie 15 c s dernières s'étendent selon Icipenteseur du tissu. Par « tissu aiguilleté », ene un tissu ayant subi une opération d'aigeetage. Le résultat dn enutlet e est, notamment, que le tissu st compo__ de fils, notamme.. dc ftc dc arbone, aant certains des film sont coupés et forment des fibres discontinues s'étendant partir c lit 20 filament coupé , manière non parallèle à la direction généq d fil nUes sont issue d;, ,du moins une de ce- fibres discoltnues trouvent dans l'épaisseur U u Certa n des fit s discii)irn..:,s se trouvent en surface du tissu, duWu ce rn ip tissu ,,:.wi)rS que certaines des fibres cf:codlnues se troue . .s.:7[J., comme illustré 25 Une ccuca trnsvers d'un tissu aiguillE est ,sentée sur la are 1A. Ce tissu -in entrecroisement et un enicreàoere;1: fils rie chaîne 1 et de f;is de trame 3. Les fils de chaîne 1 et IerdU de tri 30 respectivement. L'épaisseur c_. s'étend selon Ufl plan P, le races s du tissu (également norr rposés de fils 4 :disée par la d- e_te ftecu 3042511 11 grande face) : parallèles à ce plan, conipte tenu de I 7,7.:-AJr constante du tis:1:; L.T. D., 'r « plan du tissu », on entend le plan médian du tissu s'étendant parallèlement à ces deux grandes faces (par opposition aux autres faces du s5.;eur,. elles,. nommées ,, ,-',-,:,res faces, 73eur e dimension du tissu). ,.,:, corrc Une CC:Wip ansversi tissu après aigu' , C.,r. schématic Ji-s un nnt sur la :". B. Ce tissu corrprend entrecroisement et un entrelace-rieot des f c chaîne I, E:t, des fils de trame 3. Des fliD-!--::s (----)rient des fir les fils de (:,fi,:.,.:Îne et des fi tran-er'. le, pl - tissu ou dans .5(,)n (sn-u,,n,:eu, , E t présenté ri" lE on distin,îue des fibres dis t,,,z.intru' lui s'étendent parallèlement. :-- du tissu, , - ; fibres discontinu L,,,,p '± d:7,11',., 7alon l'épaiss--- '''ssu, 15 tout en restant dans 'épaisseur j.tiiss:? et (., ,:,' i',-T,ires d )nt --Ji s'étendent selon l'ép-c-,eur du ticcii an sort de lu surface de ce ',.....'. lsement, le tissu ivention ,.-,-?.rst.: aiguilleté avec LHie der; d'impacts apr,Darnant à la gar e allant 50 à 650 -12/f n-.,..., ,- de notamm,:,,r.nt: ..jarl: une ga , ..e 55 à 300 )ac ni 20 préféra .',..', t:,':.,E,,Tft'rE:: une gammE c' 60 à 14C 'rrip, 31cr -éalisés a parLir d'une seu a uSU ou à de ses De façon préférez. le cadre de venLion, des fils carbone de 1 à 48K, par exemp e de -3K 6K, 12K ou 24K, et 25 pu,-férentiellement de 3 à 24K, sont utilisés. Par exemo e titre des fils de cardon . Hsés dans le- est c une 0 nme allant de 100 à 3200 Te,' notamment -ne de 200 à 16(:).C.x. Le tissu peut "LùUt type de fils carbone, par exemple, cies fils Haute Ré: °nit moduhF:: en traction est 30 compris entre 220 et 241 GF est généraiernen",-. corn' 'se L. et 5uOu MPa c:es t'Us de Plodue Intermédiaire (IM) dont e en tr:(7.i:-.1on 7STD roment en traction 3042511 12 300 GPa et dont la coritssinte rupture en traction est csn sq. entre ,T,'450 et 6201 MPa et des fils Haut M) dont e module en tr-Dctg.-) 7' st Compris entre 301 et r- GPa e nt la co à la rupture en traction est comprise entre 3450 et 5520 Pa (d'après le "a section 7,1 selon "iiniii,eiit'tion .7,ap tissu aiguille: l'invention, cillr,E au tissu obter, à Ils, de uilleta^o. 10 ie -don .n a.. -',,lsjet de I -concerre une CC,i . diffuskliiin r[ à cortibustinkiiiLi rL L:HU Clans le caare de 'ention ou suscE dan- le caclrE, - P ( 2ilrication tel que- - iuveiuvfl, ledit LIJDU Lui ueriant au moins un 15 r mie iydrophobe. ar « reW - nt », on entend au moins un élément qui iiVre au r partiellement, de préférence --alitë' rnons une sitriu, tis voire les deux, et qui rintérieur érentiellement à coeur, 20 de coeur. Par « reviT qui repouss,,-,2 rophobt,i Le - 25 Veau un créan izoles pi la r nédiane du tissu, uice moins !ln revêtement COM prE:- d M.7À '15 un agent ermet à la cie:i',lChe i",2au liquide. Le : hydron. obe » revêtement hydrophobe pr v-iter l'agçbm&ati^.°7i. ', l'eau dans les pores de la c êch l'obstruction du passage des ga7 r :tif .1 membr...2 et les soucft,:s sclives. Le revêt( - 71 obtenu à une ,170MpOSltiOn 30 I qui serr Avant son ,i.;11)ôt, cetl.:e composition liqL compre.nc! ri moi^ un agent hydrophobe en suspension dans un 3042511 20 ant tel que l'eau, l'éthan vopanol, l'éth I et leurs L'agent hydrophobe peut nobrnment être chols parmi le tétrafluoroéthylène (PTFE ou en a;-glais l'éthylène propylène fluoré (FEP ou en Fru- Dans un moc réalisation, ment hya des nanofi ce en au e -!,t la pnIvTetraFluorrFth»1y et - luorir Ethylen, 10 roins un - -)ersant. Avantageuserr:ETt- carbene et d'a - it hydrophobe pernieJ: d'auuiee-," cOn ca'il)one sont,: prési.tes II IF.1 éliorer le )ucne ae Par « nanofibres i arbone », on entend Je carbone dord: diamètre appartient lamme aiiani. Lie 20 à 1000 nm, 15 préférence à la gamme allant 500 m et ,,,ant une cnmnrise notar . _ans la gi JJant à1r0 , de la gamn« anl le 50 100 p nanofibres de - particulièrement: - ites sont (Vapor Grown Carbon notamment es V(CF.,.)-H commercialisées p7r odia (Frarp>.-...,;.. Par 20 ,ersant on entend tout agent chimique lte l'agglomération de iles de carbone, notamment des n Le dispersant peu tre choisi parmi les surfactants non ou anion es comme le tritc.. X100, le nafion ou le Brij. Après de la cornp-c)-::Ition, T )port est à en 25 therrnjcuF2, expV, loin, corv:sidisant au r,,,vaemeni.,: .)e final, qui peut être qualifie de sec. Dans un mode de réalise n, le revêtement hydrophobe comprend notamment de 10 à 100 % en flç de préférence de 40 à 50 % en poids ri-p,jr1.1 - 7op i-dx:i ipport au poids to revêUrnent autre naje, de réalisation, le revêtement hydr:elObe corry.7 d notamment, VCJTE de de 20 à 25 % (-l'au moins 1e70 :10 3042511 21 à 90 % e 7TE-.7nce de 75 à 80 % en 'n7d7, -r; de carbone par tiTj p to.17, du revêtement hydrol--)be. Ces ulticrents % correspondent au support sot après les dpes tr:eitement thermique qt conduisent à des autres corn' r.ts dans apr quée, comme l'agent disi sant. vantaceurnent, le revêtement ;é sur le représe-tz à' Trren,. 7 à '2%, en poids pau- rapport au r avant traiteTlent. Cette arUté permet d'obtenir une cou e ayant 'onnes perfo-rviarices en de cond. 10 'J'igue. Dans u- Je réa la couche d Usion de eut c.a.ne - notamment, 3 U il': couche poreuse. tïantend une coi Clam des pore:.:, ,;1,clite couche rruccoporeuse est notammeHe 15 gamme aqi.:Îlt de 0,01 10 pm, de préfér dans une 0,1. à 1 pm, , _es pores esL FP, eSUr. rricroscopie Je à balaya s pores de la s- de plus pet que cer o.,... co ne de fusion, La c icrcq:::,(:)re:LF:7.:'. sert chnter-f::::::e entre la couche de diffusie et Ï:),.i-.:11-net Îes 20 p ,:-Drrnances de la pile, en er>:,/ant L netien sur la ,o'...lon de augmentationh nerformenre Obtenu par le.,; dff .'n es la couche microp,:DrEu ihmrnerit. par les pores mic des pores permet d'obten ire répartition .st,..rface de la r 25 Pu tissu de :;kim et c. 3 COUC croporeuse permet uno accélération du passage des gaz et donc une diminution de la co,ndensation. La couche rnicropc,ri:inJse ' auss couche de diffa.m. 30 principalement nc:- Ile facilite électrons de la couche active au réseau extér 7-ce à une bonne corn ibilité .77,17,7 la couche active et la couche _ 'a couche mïcr000reuse a - Tique!:,: Jaz sur toute la mores entre ceux '._ctrique de la ment constituée 3042511 22 l'.nti-..Trace entre la couche active et la couche d Jsion , rue .résistance de contact entre ces deux cm.lches. Le tissu porteur du revêtement .',phobe pourra être associé à Hne couche microporeuse, sur une seule J. ses grandes faces ou sur ses cie:'.Jx Par « associé », on entend que la ou les cou(-; rnicropc ':eL. est (sont) souda V du tissu. La couche rolcroporeue est 77 7!'une corn -ition liquide st...T ie Issu porteur Jbe, comr,rendre du noir de carbnn. et notamment nr-idiFis un 10 oisi notamme 'cétrafluoroéC- iné. Le noir de carbone permet d'augmer ,,-.;er conduct,,,,,,i she de, , ,r ansfert des électrons de ta à la couccle diffusion .ent droohob dans la coi. e -e, permet d'arréift esdon de Veau dans _n effet, il 15 (fuie part, de retenir l'eau au niveau de la couche le la Ï7.)ermettant ainsi i..ine bonne hydratation ces comp._. d'autre , , 'évacuer plus ement l'eat ouvan-, de de I che de diffusion. Dr7ns un mo(,-k: de réa ,:,;,,-;JUon, la (7 use peut notamment 20 convi:).-.e.erdre, en outre, des nanofibres carbone' Les ri s de ,,..rbon. '4E,,tt le craquèlement du dépôt de rnicroporeL » du solvant - nt. dans la ',:nrr.sitir r :1éposü2 ,)nt. cor__ .17r-Lictiu altérer sa conauct,,,,e, 2.L r casie sor noli.,:enment 25 choisies parmi le- GCF (Vap dq»uP seron_ nt des VGCF0-1-1 con-irr7:'-n:.àisées par ll:hod,d rance). Dans un mcie de réa adon, la couche microporeuse peut comprendre notamment, voire être ,constituée' de 30 à 45 % en poids. de préférence de 35 à 40 % en poids de de carbon,..,, e 5 à 20 % e 30 de préférence de 8 à 15 % en poids cl'àu moins un 721," .1.t: hydrophoty?,, et de à 65 % en e préfre.r7r. de i40 à 60 e- poids de ranefibres de carbone, les pourcorts2,:anto rimés pE 7 n total 3 0 4 2 5 1 1 23 couc r--cropprause. Là encore, ces % __pondent au ,oft après les étapes de traitement thermique ui cornu coruu ation cies autres composés présents dE.,7 --Huon ap uée,,,Dur former la couche de diffusion, comme 5 Dans un rlsoc!e de ,Isatif' q,'rantité de couche nc use déposée sur le U.5.,E-;u ayant: un nt hydrophobe r lent dr - ,,E,--er,2 2,3 et 2,7 lé de cation c la cot ienticn fabrication d'une 10 couche Ge ditti.non a :U tap sdivaltes mouv, un tis,3t. 7,e ,D n Lwention ou défini dans le obUeriu selon ie procédé tel que invention, disposer d'EL,: une composition our former un 15 revêtement D e, déposer ;tir ledit thermicuierrent: t -iel )osée. L- pour former un - htement nydropnobe 20 amme obter rplangei. t en me nt au hydronh.obe en su., ...i, dans un ;--lvant tPl .F.'.'ndant le traitement, le tissu pe ,..',frlir une déterminf:J: de préférence ct:,r de 100 à T.7('7,70r,t1- u-)rnpositir,,n rOrmer le revêtement ydrophobe, corr 'autres ingréciients U de l'agent hydroh est obt notamment de la manière c nte: au moins un anofib de carhnne sont utés à l'agent hvdrophot le Ce horry,]énéisee C ,'1 25 30 r, suspension. de 'KDrnoger :or enceq ,le manière à obte une :éiseu[ peut r exemple, un dispermat: 1'..'àrbre tourne à une \A notamrri,,,,i'.n,=-'. comprise entre 3042511 24 2 JO tours/min,. avec une pression résiduelle dans 1 eneehl 1,4.7irtena, gamme albnt de -700 à -950 mbar, préférence -900 mbar, par rapt la pression atriosph,...rique. La comppc5joriliq )eut être homogé pendant u = durcie ;-,otamment comvise antre 1.5 et 25 min. reste d'homoc -ion permet notamment de c sserle.s agrégats :3 et ; az qui pourraientétra piéc L ns la composition. une con-,4 on dispersée et Tior visité e compri =:reCO3 et 1,1 mPa.s. Cette notarumenr., Dbtient ment un revêtement ne urle-1,:sstruu,-,,unt,... de support, 10 i nod éalisatioi a composition liquide. ,f0PTP:Firit. eut ,ssq.-riprendre F-1,-.)tamreen 1 e 2 à 4% en pohls d'au moins m agi 92 Vo en 15 tata inns rE- érenc 1 en a 'I moins c- à 9 le solviintr pouit.ent . en poids éta1 t. exprwies par t at,," )osition liquide. autre mode de réalisation, la composition liquide ,,..;uu - le ydrophc,)b comprendre de 0,5 à s, de 1,5% en moins 0,01 à -ence I a 0,5% en cfc; d'au moisis )ersaï de 1 à 5 % en p 0 préférence L 2 à 3% en r offtees e carbone et de Fi1 Vo en poids, de préférence El, ds de solvant tel qu es pourcrages en poids étant ii.y,:li:Lpûrt au poids to mposiL: riulde et leur somme préférenc ..1.00u/o. 25 La c isitimitre enst..ite dans de l'inventio- ou susCeplie ')Literiu selon le :é lé tel ni dans le cE - le l'invention, "?,pôt est L plus souven1 les deux, grancPs faces du tissu Une imr coeur. La ffectuer selon -irentes tecli 30 bel iT:tnnues de l'homme rcdie Vin on à CrPur,ju 3 à une im 7»7 s7-.)ray, un dépôt en surface pa .7-se à rouleau.: . De manière préférée, le dé p d- la composite 3042511 25 pour le revêtement , être effectué par .égnatign et corsiste à immerge- dans dri bain de ladite composition liquid , le tissu d_ nerdion, de préférence aiguilleté, par exer-r-L-.:q(,.., pendant une - _e coniï:»ilse entre 10 et 300 secondes. I temps de contact entre le tt !.7 sition liquide, ainsi que ia de L c: Wide, perrr"p7It le contrôler la quantité de cor, 3:ion liquide tissu. L'iT2Ape de th7JH.F.:nie,ot, then ut- s'effect,,, à une temre'e--'-' ire cerne dans une gar rns 10 e dans L imme allant 25 350°( pernict consolidaticn revêt _ ..ydrophobe, 450°c de lir. Cette r fritt «agent hydropllobe, ainsi que i'evaporation des additifs tei dispersant présent). Selon un mode de réalisation préféré, la couche de diffusion 15 comprendre, en outre, une couche microporeuse. Dans la cou .. diffusion peut être obtenue selon le procédé c s é :es. es suivan - disposer d'au 0ns une composition liqui )ur former une couche micro -se, 20 déposer l, (T)ri.lposition 'friur au moins une grancl,..: -t'ace du tissu l'étape de -l:rafternenftl-rrnioue, - traiter thermiquement ledit tissu SV la cornpot, Ion est déposée. La composition qui va former la couche microperou-s,e est 25 f:j né ra leme nt dépos une seule grande face du support poi le revête t 17. hyuruphoue. C'est cette. grande face. o. sera positionnée d ns la GDL c ctrode. E aérai, le tr71ternent- thormique devant conduire final frittage ét e inten de la cceriposition; 30 tissu sLii :pet la con La composit. ndre au rr fre oécnage du fticn. dépc)sél. puur Orrner une couche r-jc oporeus- '..,,,drophoi: du noir de carbone et au :71.15 3042511 26 un solvant, tel que 'e - le propanol, 'étnr et leurs mélanges. L'agent hy;ludphobe e ent choisi , ,rn e t. oroéthylène (PTFE ou en iqis Po!vT .7.o.Ethylen- et étny ène pïupylène fluoré 5 (FEP ou en ani- FIL Orft'H-71 Pi Les ce-.-actéristiques sont, de préférence., les mêmes ,ellesrnFistioT.T.e,E....:, pis n7hhobe de la corne liquide permettant n eni nbe. Nti u prése ns composition pour la référence, choisi parmi 10 CC rr n de la e il se l'eau tivanuie ylène glycol et leurs rning.,e , composition liquide peut COMpreF de 2.5 /0 en po1s cnoin5 a 4 % enneidsle noir de carbone 'r;..t de 15 70 à 95 % en pu de à 85 à 90 % en poids d'au mf..É-17 t i eau es étant rnës r.7, 3r r tuonlposition eur somme étar préférence, é un mode u.'e r(: liquide pour former une 20 c n1.,Hnoporeuse peut, E.-1 ou , cÀ.Drnpr,:::idre notamment, au moins un agent viscosifiant, au moins t moins des nanofibres de carbone. Les na de rhele sont notamment de u Je carbone dont le diamètre appartie ;::my , à la gamme allan( à 1000 . de 25 préférence à la gamm de 100 à 500 r : notamment à la gamme ne 0,01 à 10 prn, de préference à nm liant de 0,1 à 1 um. Des i-er - de carbone , el.ft.ulièrement intéressante5 t les VGCF (Vapor Giown Carbon Fiber), et noU..-Irnment les VGCF( -hdia (Fru -.le). Le permet 30 notamment '',...eer la .... uerlon de. ible des constituants de la composition e es composition Le spersent cl: ch( 3042511 27 les surfactants non ioniques C i7J ncuï:21; comme le triton X100, le Les cara Uns nnnnnbre. de carbone et de l'agent disv..nt sont, de les i'nêmes nue celles rnenUnrs pour les nana et l'agent hydrophobe. L' ant ï -emet ment d'épaiss iint de la comp'..., torl 'Derrylettant: d'obtenir le revêtement à dépo-.- :endre visqueuse en ,. -ment 10 de, 3on dépt viscusifiant oct chois net elulose, la carboxy Den e5 rr de de £ation, :omposition couche comprend not r r .nce ae 2,5 à 3,5 en toUe dieu moir):::; un agent hycirophube, de 1 à 15 6 % en poids, de préfértlp_.e mie 22 U roids de noir de carbone, de 0,1 à 5 % poids, de préfeience de 0 % en 20ev moins un persant, de 0,5 à 3 % en poids, rie préfére de 1 ' 2 Io en poids d'au nn.nns un agent viscosifiant'. de 2 à 8 clio en toUe, de p ,rence de 4 5 % En poids de nanofibre:5 dr carbone or de 80 à 99 % en pot. 'igen 20 do 25 2 15 % en po1--,:b; d'au rbbYts un solvant tel exprimés -apport au poids, 117l de la r omnet, leur sr,rnri(--, de préférE.: Le ,tlo;' liquide sur au moins une grande fe abtin orefremoentyclrophobe ctue par des technique 25 c r telles que dépôt par spray, le dé-' sengraphie, r pa rutoedon. iode d'enduction qui une grande face du De ienmoce, le dépôt s'efEetn Der cnïte 'nier la corr7:»ntlon Pquide sur u mm eu ayant un revêteme! e ri ement du trarislabon 30 e bn - ou d'une racle. F ' gérer la Lp,.. ' de la comp - bon Unn, , sur ..KR: Usu, on joue notamment sur l'épaiss,'r Hietage de la barre .... 3nduction ou sur la hauteur de la racle permntant ails] fbbt,..,elr les - 1-iSS 8f artii un n ainsi cl:73ns ledit lissu parrffi la ellulose Vydroxynrd)p,ydi KDse. former fb en mc1ds, de 3042511 28 E..!r23 de la compositicT . cet cbtenir la couche microporeuse Après l'étalement de la cc.,i-np-,-::,,sjtion liquide sur ledit tissu, celui-ci peut être séché, par exemple, dfrecement sur la barre d'enduction à une température appartenant à une gamme allant de tYC à 1CtC. Le temps de séchage peut notamment tx compris dans une gamme n t de 0,5 à rn'---,utes. Le séchage pf:',--.7nettre notamment de soetTer ' couche :oporeuse en évaperan: ht solvant. Le c,,..bentité de couche °poreuse; '2:lest notamment comprise 1tut une gamme illan17 de I7.71 7 10 'i4érence ë,-Ëq uilleté, ayant ufêter:lent srin 5pnLE1LLU. peuvent urs -ubft un trài-nent rul::-riment per .int 30 à 2 130 heures et neten u; nnt à une appu c,enent une gamme ant d P de 250 ' 350°C, sous air. Cette ipe i;? ' consoho:':itio;. 15 le t nicroponeuse (notamment par frittac Dbe ainsi Li: - .:.niaporation de Ls les additifs (ageii, -viscosiC' 1...11I. etc.) pee ne laisser qu constituants finaux de la couche microponnIse (anent hyd s.)phobe, fibr noir de cuebone). combustit 20 Un autre de t'invention est une pile à combe - comprenant au moins une ccuchc diffusion, que nc danst l'invention F,....i3ceptible obterue e ans le ci3c, Par « pile P cncco:.tsdble », on entend un convcisseur rçjie. 25 chimique en ér Contrairencnt. une Pater qui su Ht cies cycles de chu - de ciecharge, une pile à (2C.MT brUStite for:tionner en continu tant (.:»cdoest alimentée Euce s. La pile P corn b'):'1;t: peut être nommeric une pke à combusU à o (SOK; pour Solid Carb,.'D 2 .te fondu (MCFC pour 1,11-2ecornbustihP 3cide phL,horio Fuel Cep, une p2e c combustible à membrary7. - C pour Proton Exchange Membrane Fuel C 3042511 29 une pile à C: ,rnbue,Ubîe 3 LI rn .ët pour Direct M::» Fuel Cell) ou une r (.-ombu,..,,ibie alcaline AllT,aline Fuel Cell). De préférence, la pile corn bus, de . ?.ntion est incLe à combustible à membr--- nge de pretons. unE- vile à corr- ben l'i _ntir'..-Dr,.ri particul.ar rAe à com.L., ?. à membiare protons, comprenant notamment mcfrr,3 une 7, anU..e zt ro chimique 22 et au F3.imentation éle 3. ctrochimique 22 comprend au moin7. 10 d'une d' i."oins une e e F tin joint ell'"tenche>i lt c t en che de oénéral. deu, UES , et ai, 6 teT/e que dal l'invt.,i:ntion ou :.-,uscepi 15 d'être L le procédé je I eux couches de diffus,,,,, telle. que défiiii)); cadi sr. ou susceptll..:::', ?.nues par le prou.- définl Invention. SSeF b ,T1,p e rn bran 'Iode (AME) 24 con -noirs une 20 mer l-Dran 1.01 au moins ir de 108, en deux éle r 'entier,et à présent détriFe dans les exemples de . suivanlis Ch)nnés lent illustratif, et ne sauraient être 25 inte Ï.,-)ow- en limiter ée. :és Les !3!'Ipport5 ccuhe de diffusion qu nnt soit un non tiss, je type papier fibres de c:,:r.,'one, porteur d'un t hydrop be L d'une couche mic cl-s - rr ..1Alise sous l Sigracet 24 ll- FuelCells - soit des tissés' 5(..)lt un empilement de 3042511 30 unidirectionnelles. Ce support a une masse surfacique de 100g/ une épaisseur de 250pm. Les caractéristiques des tissus testés ava uilletage so iées dans le tableau I ci-clec, us. N° du tissu Armure Masse Fils de Facteur d'ouverture b avant aiguilletage surfacique 'ne (g/m2)a HR AS4 3K 2 75 IM Taffetas IM7 6K 75 , ce t de relever u' riksu suite. 3 mesures sont, réalisées par st, en rempilant différernment: les 25 mêmes plis erttrii: chaque test. La la résist. -e mesurée dans 'ISV( mesurE t C,:h2 refn 5 Lie 40x4Omm d LZD la mo e ces 3 mes t 2s. Les résultats sc jar e 3ai 30 uy Je ..'-/enne sont effectués. : > Urn?, I '-1.SSE:',.ur moyenne selon la norme 35 3042511 Une mesure d'::. ne sous przssion réduite dont le protocole est Hé ci-dessous. La mesure de l'épaisseur moyenne, selon norme 1S05084, est une mesure que moyennée et est avec une pres.:j,:::). de 10 1-Pn. rrie..7i'Te d'épaisseur moyerr, sous pression r.T., ré7- . m. :5 ponctuelles moyennées faites sous pression réduite, comme ci-dessous .dt permettent de vérifier la dispersion. Le matériel suivant est utilisé pour la mesu Ezaisseur sous p- 10 Pompe à vide Leybold :i:.-yst.erns vacuum de référence 56r- ch!rie tridirneni.r.) neHe DCC 3D » trempé, épaisseur 8rnm rie f 818260F L J Nylon 6 vert fournisseur UrnEco, Aerov:,. 15 - Bidim AB1060HA 380gsm 200°C polyester épaisseur nominale non comprimée 6mm, fournis1 r Umeco Aerovac. avec logiciel F is V42 eur 03 EfveC n déclenchement max de 0,06 N découpe type Robuso découpe 305x305 mm - Prise de vide - Joint de mise sous vide d Durnisseur Umeco AerG,iac. Le descriptd de la mesure u épaisseur sous pression réduite est le suivant : 25 - Mettre la plaque en verre avec l'empilement de trois mciri'LeTuux d'un rr l'environn 0 1-dre d s, en haut : due (11 l'homme de l'art) à tester x 305 mm L) que 0 Emr rneni: ..1.rceaux du même tissu dans la 30 r z tior1,eved les de chaine nt dans la parallèle à un bord du carré xm 36 3042511 ne pression d'un minimum de 15 Di:11>s dans la .7! à vide, de manière à placer l'empilement sa(..5. une prirQk:in 972mbar +/-3mbar. - Il faut atteindre une staesation dire ?. le l'emrjemen des trois morceaux ck?. bssr4. sous pression Laisser l'empilernPnt SOUE: cette pressc.r- =éu u moins 30 minutes 3 v2ntpri Prendre un r.K.D physique SU r a -n manuel (point blanc haut uctr: sur la 10 7 mcc,utc automp_lu,--.?. et attendre ue la mef- 3sse. Le prograi affui)Je une prise de 25 points de me son palpeur à ce!rle mesure de 25 points « à 15 n rce, ,) avide Linsi rhjérencd de ulee:,,w(-.: ntn sans nt, on ohrP,,,rit une moyerine sur l'ernpement. 20 ce la mes ue de l'épaisseur selon , ép2sseur SOU r.DrE.;i réduite sont présentés dans le perméabilité tran 25 selon la méthode décrite dans la demande de Ise:.,Y,./eti \A./C) La urrnéabi--- Hsverse peut se définir par qu'a ur à trav(.:.-rser sens tranz-,»:,-s- donc hors i du , 7r7 r,..7osure en in-. dfturs 'appar t la techniq pE..11T-1 30 « 1IémaLsiue C-,,,ï,:2; moszi fibreuses pour la fabric structures )Sites », par Romain iue à Nau urees Mires de Saint Etienne, 16 III, SC- e urées crite dans la Thè.. tribt le nsverse de pre.nr, es 37 3042511 Octobre 2009, à laquelle on pourra se référer pour plus de détails. La variation du TVF est obtenue par des \tar7.:ions successives de l'épaisseur de l'échantillon. Les eF-7,7',J7 ont pour but cl' mesurer la perm:aNLre du matériau testé à un taux volum de fibres donné. C ,,,,Feler le TVF par des diminutions (.Liccessives r.nton,,, el° l'échant Ur ( sée, pemsséab e.fectué2 Dar TVF, en er.. don n( les eas,teL;rs, 10 période de 60e eenee. Pendard cette l'échantillon est mes, pour 'ner le actuel de 7.7nUllon. Entre cPccue mesure, l'épt de tchantiUoi nuée et la rnwyeevrcree commence quN. _is lî- e isée. La mesure Pst nctamment NeH:t;ée avec un contrôle de l'épais!, 15 , peruNâ nt l'essai er nt deux chambres co-cylin permettant de Auire « race-tracking >t (passage du fluide à c;)h."?. ou « sur le côté » ,u dont la perméautev est à ttt,.surer.), Le fludu ^'.47.^!isé est de l'eau et la pro ionest de 1 ber Les résulte de puenéabilîté transverse sent ;entés clans e eal 20 correspondent à la movenle des .!-n ; effectuées. C4 La mesum 9237. sont c - -1-4.- HI. 25 Li . rt.2sure de compressibilité sont les 1c ru chine d'essEns vureole mécani :CK/RC L i de type Instron 5582 100KN, un_ . Zwick pour la réalisation de mesuri - _ en contrôle de la 30 tempérture, - ur , --expert (Compression Preforrn ,Z[ - un cadre de déformation,. eSS': -iodc rr es,res de fois les s une. épais _le fectuée selon ra --yorme EN 38 3042511 - une pièce angulaire en acier pour former un angle di c_._...iation, une - ue et une presse pour compression, - un set c clés Allen et clés 10, - un Thermocouple loype K et. un affichage Kane-May Les mesures de corn res::71bilité sont effectuées à une 1 -:ure de 23 ° C +/- 3°C et serr '3.alen-ent. 'ir7,-,suà tester a été installé sur la p api de M 'ïj S Ot Le but c1J..1 test re vitesse de 2 10 F3ide d'une presse de 1,07-nm jusqu'à un hr (TVF) iepaisseur utiseer a mesure -e ,r2Lant dite du d Em:.-fFir:tÈ..' :tire e!_ _ , sur trois rr:Irtlllorr d'un ... t's! iar es On mesure la chai C rreSP-à TVF de 47%, 15 C charg correspond au nivc,,:au d'effort .7;n7[:.:,P.:-,ssïbilité et est exprimée en newton um). On trace une droite P2 C t la ta punt: à la co, le la charrie en fonction du déplacement r P2 id à la mest rigidité en assibilité ; elle est ex - e en aur de la rigidité en compressibilité est :levee, plus import I processabilité du tissu. tif - ; sont nr°c° s dans ic -'e du 25 1.e dispositif coi. Ilann, Mesurer potence, et La larget Je me: terminée à le ')de suiva W LP3 NR,id1.381 230V 5C;r-i'L L'éCharitiikfil à ',. sur la table lumineuse, a crnérr, fixée 5 une carrera de marque SONY x, d'une table '.1-->nineluEe de. n-kgc..lue à 29cm de Ve,::-.:han-Ullo M .-ffnctic)n st l'écl eili:-)n à cm ,.ciur les 39 3042511 textiles ouverts (OF>2%), 1,17 cm pour les échantik ,., peu ouverts (0F 1500 323 230 247 10 0,283 >O'35 0,104 0,312 73,942 13,24%) 13%) 11,2 6,4 42 S-2 5-3 S-4 5-5 Charge maximale en 11,65 13,17 30,75 12,79 cisaillement (traction Rigidité en ,-37 0,361 0,239 0,412 cisaillement (en N/mm) (Tracti 45°) Mesure d'épaisseur 0,125 0 Ç. - 115 0,105 sous vide mm/pli) Mesure d'épaisseur 0,376 0,282 0,388 0,304 selon la norme 1505084 (en mm) Masse surfacique (en g/m2) (150 3374) 68,168 ;5,066 74,16- 538 Porosité %) 89,87 85,13 89,32 86,85 calculée à partir des (TVF = (TVF = (TVF = (TVF = mesures d'épaisseur 10,13%) 14,87%) 10,68%) 13,15%) selon la norme 1505084 et des mesures de masse surfacique Facteur d'ouverture 16,9 13,8 11,4 12,7 du tissu après aiguilletage (OF : Open Factor) (en °/0) Tableau III 43 3042511 desülée à former un 5 igue un r ;ion tenir une u (ou GDL), une premiè à traiter le tissu 'lleté avec une compositidn ement .Dnde étape consiste à :e tissu eu une composition liquide destinée à )nobe, suivie d'un taitentult in traitement ni :2 nures. s des cc r)ositions liq ides (C sées pour du droprt:» dans les cco'Jcs de diffusion. CRH-1 CRH-2 CRH-3 CRH-4 CRH-5 Agent hydrophobe (PTFE) 1.2% 1.2% 9.23% 1.2% 1.2% Nano-fibres de carbone VGCF-1-1 2.4% 2.4% 0% 2.4% 2.4% Dispersant (Triton X100) 0.5% 0.5% 0% 0.5% 0.5% Qsp eau 95.9% 5.9% 90.77% 95.9% 95.9% Tableau IV Les pourcentages sont des pourcentages en poids exprimés par rapport au poids total de la composition liquide. Les compositions liquides CRH-1 à 5 sont obtenue., en mélangeant les produits et en homogénéisant la suspension à t'a' d'un dispermat. Cet appareil consiste à faire tourner une roulette dentelée. 2000tours/min dans la composition liquide pour créer un phénomène de v. .x tout en appliquant une mise sous vide (P=-0.9 bar) pendant une durée de 20min. Cette étape 3042511 permet de casser les aaréqats présents et d'éliminer le gaz qui pourrait être piégé dans la 70 jon liquide. La mise en c:,,re des compo tjcns liquides CRH-1 à CRH-13 permet d'obtenir les revêtements hydrophobe,5 suivants, présentés dans le lea CRI-1-1 CRH-2 CRH-3 CRH-4 CRH-5 Agent hydrophobe 23.2% 23.2% 100% 23.2% 23.2% Nano-fibres de 76.8% 76.8% o 76.8% 76.8% carbone Tableau V Les pourcentages sont des pourcentages en poids exprimés par rapport 10 au poids total du revêtement hydrophobe s&. -Corn ucl k..r1iûpûii. aPpimuce, la corro pcLr de cett r»-J ,)poreuse avait la )sition 15 sJ.,,rite -2,67% d'agen ,,drc Tes dE F-FI de IF nocdt Rhodia) -0,99% didgent. viscosift; uoSe) in dispersant (Tritor 20 -3,1"vni;à u'e noir de e'rbone -87,32% d'eau (Q., Cette composition pli COM clili 25 byul uphobe. L en ce nie cjes se n u en u r (Je La mise en oeuvre de i7ette coril:)osition liquide permet d'obtenir la - - igeant 7,roduits et en rame. d'in li aispermat, CCATIMe, Mcrlt vent au dépôt: en vvteninrrt. poids - :més par ili? 3042511 couche mP.- -11,54% d'ag,5.71' h.ydrophobe (PTF.,) -51,12% d L)fibres de car (VGCF-I-1 de h Rhodia) -37,34% d carbone Les pour,centages sort c en poL iés par rapport a tot..r.7,1 de coudle Jtenue au fn près traitement therm Les 10 conditions ,...,toires ci-des couche de diffusion, obtenues selon préserd.:e. pour Il 0 servant: support revêtement hydrophob.: et ia co:.ne J,.1sE utilisée. Danun premier temps, Iesupports S-10 sont ; pour qu'ils aient n revêtement hvd,r,-.T. ,ne' Pour se faire, les support7 15 imr s dans un bain de IL.COMp. Sition liqi. J.,RF-1 choisie à l'aide d e mimprégnatrice. Puis, les supports,,,,sent un traitement SCd'JS air. L_. luide CL-MPL est ensuite déposée par une méthode d'enduction sur le pport précédemment i ayant un revÊ 20 hydropho prè lement de la composition sur lit support, eiii. banc d'enduction pour permettre1e 1,571' la co,uche ause. Puis, un trait thermique à us air est - 2,5 mg/m2 de couche microporeuse b 25 46 3042511 N° couche Numéro du Revêtement hydrophobe et son pourcentage en poids Couche mIcroporeuse de diffusion Support et pourcentage en poids GDL-1 SN-T GDL-2 S-2 CRH-1 75.5% 33.3% GDL-3 S-3 CRH-1 75.5% 33.3% GDL-4 S-4 CRH-1 75.5% 33.3% GDL-5 S-5 CRH-1 75.5% 33.3% GDL-6 S-b CRH-2 75.5% 33.3% GDL-7 S-7 CRH-1 75.5% 33.30/0 GDL-8 S-1 CRH-3 11.1% 25.5% GDL-9 S-6 CRH-4 75.5% 33.3% GDL-10 S-8 CRH-5 75.4% 25.5% GDL-11 S-9 CRH-3 10% 20% Tableau VI c : les pourcentages en poids sont donnés par rapport à la masse totale du tissu avant traitement. E - Mesure de densité de courarre El - Assemblage membrane rode I Les couches de diffusion GDL-1 à GDL-11 sont ensuit sées dans un assemblage membrane électrode (AME). Pour valider leurs performances dans des conditions opératoires, les couches 10 de diffusion GDL-1 à GDL-11 sont assemblées avec trois couches (mer Be correspondant à la couche de diffusion, anode et cathode) dans une mono-cellule 25cm2. Les électrodes sont composées de catalyseur et d'un ionomère type nafion. Cette mono-cellule est ensuite conditionnée et évaluée sur un banc de tests permettant de contrôler précisément les conditions de fonctionnement : Pression .:rature Stoechiométrie Humidité 47 3042511 un conditionn..._.._ 12h, les performances des GDL son. dans trois uricitions principales : automobile 80°C 5(7, /URK 1 condityl humide ut-on-Jubile) 60°C 100c/H 1,5Bar 5 nriUM1 7ISSéCh'entE71 t1O 2001 1,5Bar. Ces trois nnndrriorr permettent de varier las GDL dans un 5pectr,,,e 10 dte :minées par une cc e-he La courbe udarisation G un esser-i.,.,7,je membrane-élecicrDde nn "évolutiu de ce traversant la mono-cel H n électrochimiques cc notion de ia densité de crlt.rant onc d'évaluer 15 he est enregistrée dans ePaq,,.,e condition do fonctionnement, apf', staff des différents ponce pression, température, humidité relative ' . pendant ir ou 70 sous une ('stabilisation = 10 A excepté pour la condition initiale autnrho,,,[c.., = 25 A). 20 La vitesse balai --:st de Vb = 1 A/rrn - de la courbe de polarisation ...alisée c0rr e sen cne0rnenr u .3 densité de courî,uye du courant e ors de cq bon des données si la tension dich;nue au-dessous de id r iV ou à l'altalnt',,-L: du courant de Imax = 25 37,5A. Inriétés de )Iarisation d'Ah nprenant une couc.n, -e aim selon l'inventln (GDL-2, GDL-3, GDL-5 et CDL-7) 30 une courbe polarisation d'un comprenant une couche hors invention (GDL-1). 48 3042511 Les couches t-JF (-Ji:fusion selon l'invention sont aussi ;5rftes que la couche de L. n comme -dal La couche de diffus (,;DL-4 a des performar s légèremedd n--,EHIFues à la couche de sion commercialisée GDL-1. Les Fi ç 'es 7A, montrent les courbes de polarisation comprenant L..0 cnrh zn selon l'invention (GDL-6) et une de potarisa,1:Jor, prni,--)hnt une coucb=.--2 de diffusion hors in-v-r-2n-bon (GDL- ), mdbonrements en ten-pé7ature et en hi rente 7A : npnditionncment 80°C, 50% RFI 10 :-::,ridtionnement 100% PH et Crere,-'ft.OE,- 8 C C, 20% P ue't que soit conditior'dme.,n(d ies Frire S dE se*an, l'n^vention présent, les per-ion-ronces varrrD..tH jy 'ilaiH-,,idd la couche de diffu .1 hors Ir_ qui c la m(dUe n.irrfice co - lerciale disponible. 15 MC 11.: C urbes de polarisation d' CO 'prenant une usion selon l'invention (cf.)!':-> -t une s, de rffeusion elle le. pn,:liticri -uilletage - :é optrnisées cod..A-bes mont._ , nossibe --n4iinrer les-lues ço..).dthe de . ant les couche u selon l'in\ (GDL-6). performan,:t:e, 20 c e sur le supp.7.: duon de diff(--- étés .ntirm L Igure 25 couche revi D ntre w3ion (GDL-10) hrivenb:-.7:r d'AME c- , lu fdropro..::te varie par rapport a GDL-t:; une courT le in AM7°. couche de , ors imicribrq.---[ (- DL-1). Ces résultats montrent e. ra5T).7 rnassieu,17 hydrophoLk-;., 30 des nanofibres r1 carbone E-'t y-- dans-;.'svêtETrent hydrophobe d'une couch dlet'u -en optimiser les 'rances, mais 49 3042511 que les variatit'S- OEhtées par t à GDL-6 permet là encore , de ni-e',IF.:.q',Tes erfc lances'. p a r c rt - _ °lai une couche de dit on se PIVE -6) et une cou( hors invention (GDL. letée). L nc,, e che,,- du tiss on permet ci ameP,,,,, (-rondement ies 15 perf,,rices. Ces démontrent que l'utilr-tion d ti.t aig préconisé dans cadre de on permet citer kE,s pesta.. 5 LEI- une coucha ;:le --"ffusi h-rs invention n E3.3 es de polarl55,-3,r, (GDL-9) et une, ccuche de tissu, rr,:,DiT, non rer grandement es support utilisé une T. cl'obb.!--rr- des r . La 20 corn- q,:lon et id ,,,u271ritité ùu rnent hydH ,-,be ont également h4A optir s, en rel avec le sup : choisi. Les ':,,,,,pports selon l'inver présentent des , nriAl:s de processabilité et de manh) particulièrement REVENDICATIONS1. Tissu comprenant des fils de carbone, ayant une masse notamment surfacique dans la me 2'!nt de 4!.- 2 à 100 g/m2. 7_ri ce qu'il dans la gamme r2 2 caracir,'1- comprend des fibreu eiscontrb,'les. leuÏt. non 2. Tiuuui la -1:ation 10 discontinue e A 7éur du ,t_ssu. 3. Tsu lu-vendic>tinn ce qu'il eE-, 4. Ti 3- I selop lication 3, uctérisé en ce la lient à une uccu allant de 50 - p face, R iFT1H; nt di'une gamme allant ie 6u à 140 15 /cri-IL/par face, les in pu vant être r seuie des faces du tissu ou ù paitd de ses deux faces. 5. Tissu selon l'une quelconque des revendicabons 1 à 4, caractéris ri ce :issu est constitué de fils de chaire et de fils de 1.-Tiune, les cscontinues étant issues des fils de chaine et/ou clt.s,s fi 1:3-F3, mt'?... 20 6. Issu selon l'une quelconque des revendications 1 y a cti::-.-''.!riSé en que des s discontinues sont présentes er Irface et s. du tissu émargent de la surface du tissu férant u tau tissu. 7. Tissu selon ftcvc Loaconque des reg -2.- :ationEI 6, caractéris en ce 25 le tissu compose d'au moins 90°A n ma pire exclusivement constitué, de fils de carbon, 8. Tissu selon l'une quelco des revendicl'ions 1 à 7, caractérisé en ce que les fils de carbone ....nt nenni :es fils de carbone haute .rÉtt autti ltt, ied ie T haut module (HM) et les fils de :30 MOdile nbarrnédiaire s discontinués s'étendant à partir fils cons:v:uth du tISSU dor s ont issues E1--, s'eteriant élement à j.71reCIJOI du fi dont es sont is ce qu'au une p 51 3042511 T,rnn.,;! eiconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que k carbone sont parmi les fils de 1 à 48K, notamment de 3 2. :. 10.Tissu se;un l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce que le titre des est compris dals une arrime allant de 100 à 3200 Tex, 10-.Lamrnnt. une gamme ,J ft de à: 1600 Tex, 1 1.Tissu uel :res rever lIceon- à 10, carrai ..n ce une armure iatté ou in, depréfé r!rnure 12-Tissu -,2:vendicaic,ns ii, ra cequeletunft: nr,e1,''rvE2e-tu r garn à 8 %, de I.Dré t de 0 a 1 13.T1 vendic-.3tions ..-éseni.e une réene_.,,AH.'..-,, - rfacique r:iesL 15 ou égak. caractér, lans le pian du 14.1iss, .>r.1(.-.)n l'une nnelcon4u- revendkuu',... 13, cara,...n., sé en ce qu'il ,,,:4-.ésentl !sis mesurée dans le plan traru ese au plan du tissu et e quatre plis super _ ;és même 1-'-ferieure 20 1 5.Tissu elon l'une quelcoi vendications 1 à 14, cara "risé en ce qL présente une iisseur moyenne mesurée 1S0508,1 nféri,::::-,ure ou 400 pm, notammE,-,nt à 350 pm, Ue préférencE une gamme allant 300 pm. 16.C1 de diffusion pou combustible, caracten,;ee c,,-'; qu'elle 25 ,e au moins ',..1 dl selon l'une que,_ des revendicat 1 à 15, ledit tissu comprenant, au me rf ; n revetement hydrophot, 1 7.Couche de diffusion selon I ication 16, caractArisée er re nue le revêtement hydrophco comprend moins ant hydr hobe 30 e,,._,Déthylène e: jlène opyll-e fluoré. esInn^ norme ,u égale 52 3 0 4 2 5 1 1 sion selon qUelconque des revendicabcnr; 16 à 17, caracter°7 des nanof que le r .-nnt comprend en outre e. 1.'.!che de diffusion selon la revendication 18, caractérisée en ce que les carbone sont d F. di.ffusion selon concu_Hles''''C.E>Ve:rgrii,:::ations 18 à 19, caca n ce c ,r con-prende 10 à 30 % poids,: % d'au n(.7.,ins un agent hydrophobe _..i. àe 73 à .90 fif-- poids, de 0 ce de 75 80 % en 10 poids de nanofibresC"..t..s % ' Cii-v' .:- 1-apport au poids tot.,::5 revêtcP''..:-Tn '7)uche ' caractér re, ;ion selon ru.ne loue des re hydrophobe ce que le r 17. de "0 à 90%, en poids par à 120%, notamf,,,,, 15 rapp PC J tissu avant traiter-ert, 2 2.Coucnc dc:! diffusion selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, caractérisée en ie la le diffusion comprend en outre au nichIs une co. r(Tor)orcu.ï: , 5.Louche de dirrusbn sek.)n -Ication 2, :aractéris F:11 CC JITTle le diamètrCPC:S pores dite o :he micropor&ise est comphs dan nmme, anr. de 0,01 à 10 pm, de vu .,,neà dans une gan-ii-ne allant 24, 1 à Coi..che dL .liffusion selon 22 ou 23_ caractérisée en ce que ,a cache micr:-:,pc, c de )ne et au moins 25 ur Iror ^be -r .(lène et l'éthylène propylène fl ..uole. 25.Couche diffusion selon ' r-r:.:.andication 24, dans microporeuse comprend en (..q..11:Te des nenofibres de ci,,rbone. 26.Couc L r. .elc ico re.vEE: 22 à 25, caractrisée de c L rsée sur le ti5.:,7 :C.7 7t: un rev&---ient hydrophobe est nctàmrnent comprise entre 1 et 3 de pr en entre 2,3 et 2,7 2 53 3042511 -Procédé de irkztion ,. tissu selon Vune quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce (Ju comprend au moins les étapes suivantes : disposer d'au moins un ssu comprenant des fils de carbone et ayant une masse i dans a gamme aller à 10( notamr1nrri: ,me allant de 60 c 80 ledit tissu à partir d'au moins s grandes faces. 10 28.Proc.- selon la revendication 27, irisé e cei tissu a un facteur d'ouverture, avant l'alauffietage, dans de 0 à 5%, notamment: dans la gamme ntéle 0 à 29.Po selc la rever on 27 ou 2i hctage est effectuée )énétrn 15 lie ou par pénétra rn oins u- en ce que it o u moins une fi ie. selon l'une quulccd,,- er que l'aiguilletage est tissu sÉnultanément ou séquer 31.Proc: selon h 20 en que l'aigu d'au rri,:)ins une les revendications 27 à 29, caractérisé à partir des (jeux grandes faces du liement. K.,vendication. 27 à 30, caractérisé é de énanière horuDgène sur l'ensemble 32.Pro, selon l'une q r les rever :ations 27 à 31, caractérisé en cd en:;t réalisé avec u densité d'ir art comprise dans ut nrne allant T à 650 impacts/cm2 pa à 140 impacts/cm2 par fao -couche de diffusion scion e quelcen,4e. à 21 c(:)rnprenant au moins les étapes suivàrtes : d'au moins un tissu défini selon l'une quelconque. des r e FI d tr n i. à 1'5 SusceptilDic,. '"(UÈ(.( ri selon le 25 ur n.i-roceüt. des r)dk-e, 30 cp nque des 7 à 32» zer cl'une conip hydrophebE7., liquid- n revi_``_1' 54 3042511 - c. r liquide sur ledit tissu, - Mailer theimiquerderit edit tissu sur lequel ladite composition est déposée. ...--.,.Procédé selon la revendication 33, .sé en ce que la composition liquide pour revêterre.nt hobe comprend au moins un agent hydi l'éthy _ Dtammer p le tétrafluoroét propylène L17 et lon la re :ation 34, cara n c lue la co . dprenc! C ,-,d're au moins u1 dispei-sant, des nanohuies u 10 rbone et aui mo que l'eau, ' le propano!, éthylène gly » L ges. 36.Procédé selor havendicatihn 3- . actért; sant est choisi par s surfacUncs non ionique:; ,,onidues -e le 1^(1, le nafion, le Brij' 15 37.Proci .lon l'une quelcorqu les reverIclic,,c.r.p., 2.3 à 36, cari .risé en cd le dépôt de la r.e. par impre Dn coeur. 38. Procédé l'une quelconque des reveuJcations 33 à curactérisé en ce qu'ii comprend en outre et post' - ?urement de 20 traitement thermique, au moins les étapes sucessives suivi rilen^ d'au moins une compositior fin pour ....der une r au moins une grande face du tissu obtenu après l'étape derail 25 - traiter thermiquement 39.Procédé reverduljon cn'rtrisé en ce c7!'7.e composlUo,. )ur former Lci(:, rrjoroporeuse ,,.-:-ornprendlu noir de cui'bon et au moins ,,ntt7.phobe notamment choisi pi .- -a E - ifluoroéthylène et . propylène fluoré. 30 ).P 7 selon la reve:ndiceon 39, c en ce que composition liquj,21(::, pour tc:: nerine couche microporeuse :c 1 en 55 3042511 outre ur viscosifiant' au mcà-15 -'.ant et des nanof, carbone. 41.Procédé sOn la ravuul(:ation 40, carac,A7, en ce ce visco.9Iflant ut ch .-Jaïi-v; la ri'..;:-thylcellulose, L carboxyméthyloeue et iylcellulose. 42.Pile 'prenant au moins une couche à 7ure - ' - ions 16 à 26. ucle couche de diffusion, notammei-ii pour une plie à 10 combusdUe. I .'une des revendicaions 1 à 1.- a