Brevet FR3080223A1 — publié le 20191018

DD17287 - ICG090182 1 PROCEDE DE DETERMINATION D'UN DIMENSIONNEMENT D'UNE CELLULE ELECTROCHIMIQUE A PLAQUES DE MAINTIEN DE TYPE CIRCUIT IMPRIME DOMAINE TECHNIQUE [1] Le domaine de l'invention est celui des générateurs électrochimiques, tels que les piles à combustible et les électrolyseurs, comportant au moins une cellule électrochimique dont l'assemblage membrane électrodes est fixé, notamment par collage, à deux plaques de maintien, ces dernières pouvant être, par exemple, de type circuit imprimé. L'invention porte plus particulièrement sur un procédé de détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique et sur un procédé de fabrication d'une telle cellule électrochimique. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [2] Un générateur électrochimique, tel qu'une pile à combustible ou un électrolyseur, comporte habituellement au moins une cellule électrochimique dont l'anode et la cathode sont séparées électriquement l'une de l'autre par une membrane électrolytique, la cellule étant le lieu de réactions électrochimiques entre des réactifs introduits de manière continue. L'empilement des électrodes et de la membrane électrolytique est appelé assemblage membrane électrodes (AME). [3] La cellule électrochimique comporte habituellement deux plaques de maintien, au contact desquelles est disposé l'assemblage membrane électrodes. Les plaques de maintien, appelées plaques bipolaires dans le cas d'un empilement de cellules électrochimiques, sont adaptées à assurer la distribution fluidique des réactifs au niveau des électrodes et la connexion électrique de ces dernières. [4] Ces plaques de maintien peuvent être réalisées à partir de la technologie des circuits imprimés (PCB, pour Printed Circuit Board, en anglais). Ainsi, comme l'illustre la fig.IA, le document US2oo4/o22490 décrit des plaques de maintien 20 de type PCB d'une cellule électrochimique 1. Chaque plaque de maintien 20 comprend un substrat isolant 21, réalisé en un matériau électriquement isolant, dont une face interne présente des structurations formant les canaux de distribution fluidique 22. Des bandes électriquement conductrices sont disposées sur la face interne, et s'étendent le long de parois longitudinales qui séparent les canaux de distribution 22 deux à deux, en étant au contact de l'assemblage membrane électrodes 10 pour permettre la polarisation électrique des électrodes. DD17287 - ICG090182 2 [5] En fonctionnement, la pression absolue dans les canaux de distribution, en particulier du côté cathodique, peut être de l'ordre de 1 bar à quelques bars dans le cas d'une pile à combustible, et de l'ordre de plusieurs dizaines de bars dans le cas d'un électrolyseur. Pour éviter d'avoir recours à des plaques terminales de compression, le document 5 US2oo4/o224190 prévoit l'utilisation d'un adhésif à fibre de renfort permettant de maintenir les plaques de maintien assemblées l'une à l'autre de part et d'autre de l'assemblage membrane électrodes. [6] Cependant, il existe un besoin d'améliorer les caractéristiques ou les performances électrochimiques d'une telle cellule électrochimique en fonctionnement. 10 EXPOSÉ DE L'INVENTION [7] L'invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l'art antérieur, et plus particulièrement de proposer un procédé de détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique à plaques de maintien, par exemple de type 15 circuit imprimé, permettant de minimiser une surface totale de la cellule électrochimique tout en maximisant un signal électrique généré par la cellule électrochimique. Une cellule électrochimique réalisée sur la base d'un tel dimensionnement est alors en mesure de présenter de bonnes performances électrochimiques pour une meilleure densité massique d'énergie. 20 [008] Pour cela, l'objet de l'invention est un procédé de détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique permettant de minimiser une surface totale de la cellule électrochimique tout en maximisant un signal électrique généré par la cellule électrochimique en fonctionnement, la cellule électrochimique comportant : o un assemblage membrane électrodes formé de deux électrodes séparées l'une de l'autre 25 par une membrane électrolytique, et deux plaques de maintien entre lesquelles est en contact l'assemblage membrane électrodes ; o la surface totale de la cellule électrochimique étant définie dans un plan parallèle au plan de la membrane électrolytique par : - une zone active de forme allongée présentant un rapport de forme défini par une 30 longueur et une largeur, la longueur étant supérieure à la largeur, dans laquelle chaque plaque de maintien est susceptible d'être déformée suivant une direction opposée au plan de la membrane électrolytique, et par - une zone de fixation entourant la zone active, dans laquelle chaque plaque de maintien est fixée à l'assemblage membrane électrodes. [009] Le procédé selon l'invention comporte au moins les étapes suivantes : DD17287 - ICG090182 3 a. détermination d'une première fonction-coût exprimant l'évolution d'un premier paramètre représentatif de la surface totale, en fonction d'une variable d'ajustement représentative dudit rapport de forme de la zone active ; b. détermination, à partir d'un modèle physique prédéterminé de la cellule 5 électrochimique implémenté sur un calculateur, d'une deuxième fonction-coût exprimant l'évolution d'un deuxième paramètre représentatif du signal électrique généré, en fonction de la variable d'ajustement ; c. détermination d'une fonction-coût dite composée à partir des première et deuxième fonctions-coût et identification d'une valeur de la variable d'ajustement optimisant la 10 fonction-coût composée et donc optimisant conjointement les premières et deuxièmes fonctions-coût. [0010] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants. [0011] Le modèle physique prédéterminé peut fournir une évolution, pour des conditions opératoires données, c'est-à-dire prédéfinies, dudit signal électrique généré en fonction 15 d'une résistance électrique dont la valeur dépend d'une déformation locale d'une plaque de maintien dans la zone active, ladite déformation locale étant elle-même fonction de la variable d'ajustement. [0012] Le procédé peut comporter : o plusieurs mises en oeuvre des étapes a à c, de sorte qu'à chaque mise en oeuvre, le modèle 20 physique fournit une évolution différente dudit signal électrique généré, lesdites évolutions dudit signal électrique généré correspondant à diverses conditions opératoires de la cellule électrochimique en fonctionnement, plusieurs valeurs optimales de la variable d'ajustement étant ainsi identifiées ; o une étape d de sélection de l'une desdites valeurs optimales identifiées, en fonction d'une 25 valeur cible prédéterminée de la surface totale et/ou d'une valeur cible prédéterminée du signal électrique généré. [0013] Lors desdites réitérations des étapes a à c, lesdites évolutions dudit signal électrique généré peuvent correspondre à une même valeur d'un signal électrique imposé à la cellule électrochimique en fonctionnement. 30 [0014] De préférence, le premier paramètre, le deuxième paramètre et la variable d'ajustement sont normalisés. [0015] De préférence, la première fonction-coût tend à être optimisée lorsque la variable d'ajustement tend vers 1, resp o, et la deuxième fonction-coût tend à être optimisée lorsque la variable d'ajustement tend vers o, resp 1. DD17287 - ICG090182 4 [0016] De préférence, le premier paramètre est choisi pour que la première fonction-coût soit décroissante, resp. croissante, et le deuxième paramètre est choisi pour que la deuxième fonction-coût soit croissance, resp. décroissante. [0017] De préférence, le premier paramètre est choisi de sorte que la minimisation, resp. 5 maximisation, de la première fonction-coût tend à minimiser la surface totale, et le deuxième paramètre est choisi pour que la minimisation, resp. maximisation, de la deuxième fonction-coût tend à maximiser le signal électrique. [0018] De préférence, la fonction-coût composée est une norme d'un vecteur formé, pour chaque valeur de la variable d'ajustement, des valeurs correspondantes du premier 10 paramètre et du deuxième paramètre, la valeur identifiée de la variable d'ajustement correspondant à un extremum de la fonction-coût composée. [0019] De préférence, la fonction-coût composée est une combinaison éventuellement linéaire de la première fonction-coût et de la deuxième fonction-coût, la valeur identifiée de la variable d'ajustement correspondant à un extremum de la fonction-coût composée. 15 [0020] L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'une cellule électrochimique, comportant les étapes suivantes : - détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique par le procédé selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes ; - fabrication de la cellule électrochimique, de sorte que le rapport de forme de la zone 20 active est fonction de la valeur identifiée de la variable d'ajustement. [0021] De préférence, le rapport de forme de la zone active est choisi dans une gamme de la variable d'ajustement pour laquelle la fonction-coût composée présente un écart inférieur ou égal à un pourcentage prédéterminé de l'extrémum correspondant à la valeur identifiée de la variable d'ajustement. 25 [0022] L'invention porte également sur un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour exécuter le procédé de détermination selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0023] L'invention porte également sur un dispositif de détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique comprenant : 30 - un calculateur comprenant un processeur et une mémoire contenant le programme d'ordinateur selon la caractéristique précédente ; - des moyens d'entrée de données pour fournir au calculateur une valeur de surface de la zone active et une valeur de la dimension de la zone de fixation ; - des moyens de sortie d'au moins une valeur identifiée de la variable d'ajustement. 35 DD17287 - ICG090182 5 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0024] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur 5 lesquels : la figure 1A, déjà décrite, est une vue schématique en coupe transversale d'une cellule électrochimique à plaques de maintien de type circuit imprimé selon un exemple de l'art antérieur ; la figure 113 est une vue schématique en coupe transversale d'une cellule électrochimique à plaques de maintien de type circuit imprimé selon un mode de 10 réalisation ; la figure 2A est une vue schématique de dessus d'une plaque de maintien illustrant la zone active Za entourée par la zone périphérique de fixation Zf ; la figure 2B est un graphe illustrant un exemple d'évolution de la surface totale St en fonction d'une variable d'ajustement kf représentative du rapport de forme allongée de la zone active ; et la figure 15 2C est un graphe illustrant un exemple d'évolution d'un paramètre normalisé -'t représentatif de la surface totale St en fonction de la variable d'ajustement kf ; les figures 3A et 3B sont des vues en perspective de deux plaques de maintien simplifiées ayant des rapports de forme différents et subissant une déformation locale différente issue d'une même force de pression appliquée uniformément ; la figure 3C est un graphe 20 illustrant l'évolution d'une résistance électrique de contact Rcy suivant une largeur d'une plaque de maintien, pour différents rapports de forme ; la figure 3D est un graphe illustrant un exemple d'évolution de la tension électrique U en fonction de la variable d'ajustement Rf ; et la figure 3E est un graphe illustrant un exemple d'évolution d'un paramètre normalisé PU représentatif de la tension électrique U en fonction de la variable d'ajustement kf ; 25 la figure 4A est un graphe illustrant un exemple d'évolution des paramètres normalisés -'t et Pu en fonction de la variable d'ajustement Rf ; la figure 4B est un graphe illustrant un exemple d'évolution du paramètre normalisé Ptt en fonction du paramètre normalisé -'t ; et la figure 4C est un graphe illustrant une fonction-coût composée Ce comme combinaison linéaire des fonctions-coût F et G telles que -t=F('-gf ) et Pu =G(Rf ). 30 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS [0025] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les DD17287 - ICG090182 6 différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient à 10% près. 5 [0026] L'invention porte sur un procédé de détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique à plaques de maintien fixées à l'assemblage membrane électrode, notamment par collage. Les plaques de maintien peuvent être, par exemple, de type circuit imprimé (PCB, pour Printed Circuit Board, en anglais). Le procédé permet d'optimiser à la fois la surface totale de la cellule électrochimique ainsi que le signal électrique généré par 10 cette même cellule électrochimique en fonctionnement, et donc la puissance électrique fournie. [0027] On décrira différents modes de réalisation et variantes en référence à une pile à combustible, et en particulier à une pile à combustible de type PEM (pour Proton Exchange Membrane, en anglais) dont la cathode est alimentée en oxygène et l'anode en hydrogène. 15 L'invention s'applique cependant à tout type de pile à combustible, en particulier à celles fonctionnant à basse température, c'est-à-dire à une température inférieure à 200°C, ainsi qu'aux électrolyseurs électrochimiques basse température, par exemple les électrolyseurs générant de l'hydrogène et de l'oxygène à partir d'eau. [0028] La figure iB est une vue en coupe transversale, schématique et partielle, d'une cellule 20 électrochimique 1 selon un mode de réalisation, comportant des plaques de maintien 20 de type PCB. Cependant, d'autres technologies de plaques de maintien peuvent être utilisées, telles que, par exemple, les tôles métalliques embouties, ou les plaques en matériau composite chargé de graphite réalisées par moulage. [0029] On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel 25 orthogonal (X,Y,Z), où les axes X et Y forment un plan parallèle au plan principal de la cellule électrochimique 1, et où l'axe Z est orienté suivant l'épaisseur de la cellule. [0030] La cellule électrochimique 1 comporte un assemblage membrane électrodes 10 formé d'une anode 12 et d'une cathode 13 séparées l'une de l'autre par une membrane électrolytique il. L'assemblage membrane électrodes 10 est disposé entre des plaques de 30 maintien 20 adaptées à amener des espèces réactives aux électrodes 12, 13 et à assurer la connexion électrique de celles-ci. Elles sont également adaptées à évacuer la chaleur produite lors de la réaction électrochimique. [0031] Chaque électrode 12, 13 comporte une couche de diffusion (GDL, pour Gas Diffusion Layer, en anglais) et une couche active située entre la membrane électrolytique 11 et la 35 couche de diffusion. Les couches actives sont le lieu des réactions électrochimiques. Elles DD17287 - ICG090182 7 comportent des matériaux permettant les réactions d'oxydation et de réduction aux interfaces respectives de l'anode 12 et la cathode 13 avec la membrane électrolytique 11. Les couches de diffusion sont réalisées en un matériau poreux autorisant la diffusion des espèces réactives entre les circuits de distribution 22 des plaques de maintien 20 et les 5 couches actives, ainsi que la diffusion des produits issus de la réaction électrochimique. [0032] La membrane électrolytique 11 est ici une membrane échangeuse de protons. Elle permet la diffusion de protons d'une anode 12 jusqu'à une cathode 13, l'anode 12 et la cathode 13 étant en regard l'une de l'autre, les protons pouvant se présenter au sein de la membrane sous la forme d'ions H30+. Elle assure également l'isolation électrique entre 10 l'anode 12 et la cathode 13. [0033] Chaque plaque de maintien 20 est du type circuit imprimé (PCB), c'est-à-dire qu'elle comporte un substrat isolant 21 réalisé en un matériau électriquement isolant, sur et dans laquelle s'étendent des éléments de connexion électrique. Elle présente une face interne 21.1 comportant des canaux de distribution fluidique 22 séparés deux à deux par des parois 15 longitudinales 23, celles-ci étant au contact de l'une desdites électrodes et étant adaptées à lui appliquer un potentiel électrique. [0034] Le substrat isolant 21 est un substrat rigide, éventuellement flexible, réalisé en un matériau électriquement isolant. Il présente une face interne 21.1 et une face externe 21.2 opposées l'une à l'autre. La face interne 21.1 est orientée vers l'assemblage membrane 20 électrodes 10 et est en contact électrique avec l'une des électrodes 12, 13. Le substrat isolant 21 présente une épaisseur maximale qui peut être de l'ordre de quelques millimètres, par exemple comprise entre imm et 6mm, de préférence égale à 2MM. Le matériau isolant est en outre inactif vis-à-vis d'un milieu aqueux, c'est-à-dire inactif vis-à-vis de l'humidité. Il peut ainsi s'agir d'un matériau PF4, c'est-à-dire d'une résine époxy renforcée à fibres de 25 verre. [0035] Des circuits de distribution fluidique sont formés par structuration des plaques de maintien 20 au niveau de leurs faces internes 21.1. Cette structuration de la face interne 21.1 définit des canaux de distribution fluidique 22, adaptés à amener et évacuer des fluides vers et à partir des électrodes. Ces canaux de distribution 22 présentent une forme d'échancrures 30 pratiquées dans le substrat isolant 21 à partir de la face interne 21.1. Les canaux de distribution 22 sont séparés deux à deux par une paroi longitudinale 23. Les parois longitudinales 23 sont délimitées par des faces latérales 23.2 opposées l'une à l'autre et par une face d'extrémité 23.1. Les parois longitudinales 23 sont au contact de l'assemblage membrane électrodes 10 au niveau des faces d'extrémité 23.1. 35 [0036] Des portions conductrices de contact 24 sont disposées au niveau des faces d'extrémité 23.1 des parois longitudinales 23. Ces portions conductrices de contact 24 sont DD17287 - ICG090182 8 réalisées en un matériau électriquement conducteur, et sont adaptées à assurer la connexion électrique de l'électrode avec un circuit électrique externe. Les portions conductrices de contact 24 sont ainsi en contact électrique avec l'électrode correspondante. Dans cet exemple, les faces d'extrémité 23.1 sont au moins partiellement revêtues par les portions 5 conductrices de contact 24, et les faces latérales 23.2 qui délimitent transversalement les canaux de distribution 22 ne sont sensiblement pas revêtues par les portions conductrices de contact 24. Les portions conductrices de contact 24 s'étendant sur la face d'extrémité 23.1 d'une même paroi longitudinale 23 peuvent être jointes les unes aux autres et former une bande continue conductrice, ou être disjointes les unes des autres et former des plots 10 conducteurs distincts. Les portions conductrices de contact 24 peuvent présenter une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microns, par exemple comprise entre iourn et 5oourn, de préférence égale à 7ourn. Elles peuvent être réalisées en un matériau choisi parmi le cuivre, l'or, l'or nickel, le chrome, le tungstène de titane, ou tout autre matériau électriquement conducteur adapté. 15 [0037] Au moins une piste conductrice de polarisation 25 s'étend sur la face externe 21.2 du substrat isolant 21. Elle est reliée électriquement aux portions conductrices de contact 24, et assure la connexion de ceux-ci au circuit électrique externe du générateur électrochimique. La piste conductrice de polarisation 25 peut présenter une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microns, par exemple comprise entre 20 io!im et 5ooum, de préférence égale à 7ourn. Elles peuvent être réalisées en un matériau choisi parmi le cuivre, l'or, l'or nickel, le chrome, le tungstène de titane, ou tout autre matériau électriquement conducteur adapté. [0038] Le substrat isolant 21 comporte des orifices traversants 26 qui s'étendent de la face externe 21.2 jusqu'à la face interne 21.1, et plus précisément jusqu'aux faces d'extrémité 23.1 25 des parois longitudinales 23, suivant l'axe Z. Les orifices traversants 26 s'étendent ainsi dans les parois longitudinales 23 et débouchent sur les faces d'extrémité 23.1. Ils comportent des connecteurs électriques 27, sous la forme d'un matériau électriquement conducteur, qui relient la piste conductrice de polarisation 25 aux portions conductrices de contact 24. Les orifices traversants 26 associés aux connecteurs électriques 27 forment ainsi 30 des vias conducteurs. Les orifices traversants 26 peuvent présenter un diamètre de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microns, par exemple compris entre 5ourn et 5ooum. Ils présentent de préférence une forme de trous plutôt qu'une forme de tranchées, dans le sens où les dimensions transversales dans le plan XY sont du même ordre de grandeur. Les connecteurs électriques 27 peuvent présenter une épaisseur, dans le plan XY, 35 de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microns, par exemple comprise entre iourn et woum, et de préférence égale à 7ourn. Ils peuvent être réalisés en un matériau choisi parmi le cuivre, l'or, l'or nickel, le chrome, le tungstène de titane, ou tout DD17287 - ICG090182 9 autre matériau électriquement conducteur adapté. Les orifices traversants 26 sont de préférence obturés de manière étanche, notamment par les connecteurs électriques 27. [0039] Le générateur électrochimique comporte un circuit électrique externe (non représenté) qui relie électriquement les pistes conductrices de polarisation 25 à une charge 5 électrique lorsque le générateur est une pile à combustible, ou à une source de tension lorsque le générateur est un électrolyseur. La charge électrique est adaptée à imposer une valeur de courant électrique à la cellule électrochimique 1, qui en réponse applique une tension électrique U aux bornes de la charge électrique. La tension générée par la cellule électrochimique 1 peut être de l'ordre de 0,7V. Dans le cas d'un électrolyseur, la source de 10 tension est connectée électriquement aux électrodes de la cellule électrochimique 1, et est adaptée à appliquer une différence de potentiel électrique continue entre l'anode 12 et la cathode 13. La tension électrique appliquée est positive, dans le sens où le potentiel électrique imposé à l'anode 12 est supérieur à celui imposé à la cathode 13. Elle peut être comprise entre 1,3V et 3V, par exemple égale à 1,8V environ, pour une densité de courant 15 comprise entre 5omA/cm2 et 4A/cm2 environ. L'application de la tension électrique permet ainsi d'assurer l'oxydation de l'eau à l'anode 12, la circulation des électrons dans le circuit électrique jusqu'à la cathode 13, et la réduction des protons à la cathode 13. [0040] Ainsi, les portions conductrices de contact 24 sont directement connectées à la piste conductrice de polarisation 25 par les vias conducteurs 27 situés dans les parois 20 longitudinales 23, et non pas par des vias conducteurs déportés et situés hors de la zone active Za de l'assemblage membrane électrodes 10. Ce positionnement des vias conducteurs 27 dans les parois longitudinales 23 permet d'assurer une meilleure homogénéité spatiale des propriétés électriques de la plaque de maintien 20, dans le sens où chaque portion conductrice de contact 24 est reliée de la même manière à la piste conductrice de 25 polarisation 25. La résistance électrique d'accès aux portions conductrices de contact 24 est ainsi sensiblement homogène. [0041] De plus, il est possible de réaliser les portions conductrices de contact 24 sous la forme de plots distincts les uns des autres, chaque plot 24 étant relié à une piste conductrice de polarisation 25 par un via conducteur 27. Ainsi, les portions conductrices de contact 24 30 d'une même paroi longitudinale 23 ne forment plus une bande continue, mais des plots disjoints les uns des autres. Cela permet d'assurer un meilleur contact mécanique, ainsi qu'une meilleure pénétration des plots conducteurs de contact 24 avec l'électrode correspondante, diminuant ainsi la résistance électrique de contact Re. Les performances électriques de la cellule électrochimique 1 sont alors améliorées. DD17287 - ICG090182 10 [0042] La cellule électrochimique 1 présente une surface totale St dans un plan XY parallèle au plan de la membrane électrolytique 11. Cette surface totale St est définie par une zone dite active Za et par une zone dite de fixation Zf. [0043] La zone active Za s'étend dans un plan XY parallèle au plan de la membrane 5 électrolytique ii, dans laquelle est situé l'assemblage membrane électrodes 10, et plus précisément dans laquelle sont situées les électrodes 12, 13 de l'AME. Il s'agit ainsi de la zone dans laquelle ont lieu les réactions électrochimiques. [0044] Elle présente une forme allongée dans le plan XY et une surface Sa de longueur La et de largeur la. Par forme allongée, on entend une forme définie par la dimension 10 longitudinale (longueur) La et une dimension transversale (largeur) la, la longueur La étant supérieure à la largeur la. La forme allongée peut être rectangulaire, oblongue, ovale, ou autre. De préférence, la forme allongée est rectangulaire, comme illustré sur la fig.2A, c'est-à-dire qu'elle forme un quadrilatère dont les côtés sont parallèles deux à deux, les angles pouvant être droits ou arrondis. La forme allongée est caractérisée par un paramètre 15 adimensionnel kf représentatif du rapport de forme de la zone active Za, ici égal à Sa/La2. D'autres paramètres adimensionnels équivalents peuvent être utilisés, par exemple La/la. La forme de la zone active Za peut ici tendre vers une forme carrée (La-la) ou être très allongée (La» la). [0045] La surface Sa peut être prédéterminée de sorte que la cellule électrochimique 1 20 fournisse une puissance électrique souhaitée, celle-ci étant à optimiser, pour une densité de courant électrique imposée à la cellule lorsqu'elle fonctionne en régime de courant imposé, et pour une tension électrique à optimiser. [0046] Dans la zone active Za, les plaques de maintien 20 sont au contact des électrodes 12, 13 sans être fixées à ces dernières. Aussi, en fonctionnement, une pression est appliquée 25 dans les canaux de distribution 22. A titre d'exemple, la pression peut être de l'ordre de 1 bar du côté anodique et de quelques dizaines de bars du côté cathodique dans le cas d'un électrolyseur, ou de un à plusieurs bars dans le cas d'une pile à combustible. Aussi, les plaques de maintien 20 sont susceptibles de subir une déformation suivant une direction Z orthogonale et opposée à l'AME 10 pouvant se traduire par une modification locale de la 30 résistance électrique de contact Rc. La résistance électrique de contact Rc est l'une des contributions à la résistance électrique Roen de la cellule électrochimique. Cette dernière dépend notamment de la somme des résistances électriques des différents éléments de la cellule (connecteurs électriques Roe, membrane R'' électrodes RGDL) ainsi que de la résistance de contact Rc entre chaque plaque de maintien 20 et l'électrode 12, 13 avec 35 laquelle elle est en contact. La résistance de contact Rc dépend notamment de la qualité du contact mécanique entre la plaque de maintien 20 et l'assemblage membrane électrodes 10. DD17287 - ICG090182 11 Ainsi, en fonction de la pression du fluide circulant dans les canaux de distribution 22, la résistance de contact Re associée à l'interface entre une plaque de maintien 20 et une électrode 12, 13 peut présenter une variation de sa valeur locale. [0047] La surface totale St de la cellule électrochimique 1 est définie en outre par une zone 5 périphérique de fixation Zf dans laquelle est situé un matériau adhésif 2 disposé entre les plaques de maintien 20, permettant d'assurer la fixation des plaques de maintien 20 l'une à l'autre. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à des plaques terminales assurant une force de serrage des plaques de maintien 20 l'une vers l'autre. La cellule électrochimique 1 présente alors une compacité améliorée et donc une meilleure densité massique et 10 volumique d'énergie. [0048] La zone périphérique de fixation Zf s'étend longitudinalement autour de l'assemblage membrane électrodes 10, dans un plan XY parallèle au plan de la membrane électrolytique il. Plus précisément, dans cet exemple, pour chaque plaque de maintien 20, une bande de matériau adhésif 2 s'étend longitudinalement dans la zone de fixation Zf en 15 étant au contact du substrat isolant 21 et de la membrane électrolytique 11. La dimension transversale (largeur) df de la zone de fixation Zf dans le plan XY, correspondant ici la largeur de la bande de matériau adhésif 2, est prédéterminée et dépend de la tenue mécanique souhaitée de la cellule électrochimique (qui dépend notamment des propriétés du matériau adhésif utilisé). La largeur df est définie comme étant la distance entre une 20 bordure de l'assemblage membrane électrodes 10, et plus précisément une bordure d'une électrode 12, 13, et une bordure de la plaque de maintien 20, suivant l'axe X de la longueur La ou suivant l'axe Y de la largeur la. [0049] Ainsi, de par le matériau adhésif 2, les plaques de maintien 20 sont fixées l'une à l'autre dans la zone de fixation Zf et ne sont donc pas susceptibles de se déformer suivant 25 l'axe Z lors du fonctionnement de la cellule électrochimique, notamment du fait de la pression des fluides circulant dans les canaux de distribution 22. [0050] La figure 2A est une vue schématique de dessus d'une plaque de maintien 20. La zone active Za est représentée en traits hachurés, et présente une forme allongée (La>la), ici 30 rectangulaire. Comme mentionné précédemment, elle est continûment bordée par la zone de fixation Zf qui présente une largeur df constante suivant l'étendue longitudinale de la zone de fixation Zf. Aussi, la surface totale St de la cellule électrochimique 1 est formée de la somme de la surface Sa de la zone active Za et de la surface Sf de la zone de fixation Zf. Elle présente ici une forme rectangulaire de longueur Lt et de largeur lt. DD17287 - ICG090182 12 [0051] Or, il existe un besoin de limiter la masse d'une cellule électrochimique 1 à performances électrochimiques données, pour ainsi améliorer sa densité massique de puissance. Pour cela, une approche consiste ici à minimiser la surface totale St de la cellule électrochimique 1 pour une surface active Sa prédéterminée correspondant à un courant 5 électrique I imposé à la cellule électrochimique 1, et pour une dimension df de fixation prédéterminée permettant d'assurer la tenue mécanique souhaitée. [0052] On cherche ainsi à déterminer une première fonction-coût F exprimant l'évolution d'un paramètre St représentatif de la surface totale St de la cellule électrochimique, en fonction d'une variable d'ajustement Rf, ici égale à Sa/La2, représentative du rapport de 10 forme allongée de la zone active Za. Ainsi, un premier critère consiste à optimiser la fonction-coût F associée à la masse de la cellule électrochimique, c'est-à-dire à minimiser la surface totale St, tout en tenant compte d'un deuxième critère, décrit plus loin, associé aux performances de la cellule électrochimique. [0053] Pour cela, on exprime tout d'abord la surface total St en fonction de la longueur La 15 de la zone active Za par la relation suivante, ici dans le cas particulier d'une zone active de forme rectangulaire : Sa St = fi(La) = (La + 21,)(-+ 2/,) où le paramètre St est à minimiser, la longueur La étant une variable d'ajustement, la surface Sa de la zone active Za et la largeur df de la zone de fixation Zf étant prédéterminées. 20 [0054] Comme l'illustre la figure 2B, on procède ensuite à un changement de variable pour que la variable d'ajustement soit la variable normalisée Rf, c'est-à-dire une variable adimensionnelle variant entre o et 1 (bornes exclues), et représentative du rapport de forme allongée de la zone active Za. Ainsi, on note f2 la fonction exprimant la relation entre la surface totale St et la variable d'ajustement normalisée kf : 25 St = f2 (gf) pour laquelle la surface totale St tend vers une valeur minimale (St)m;n lorsque kf tend vers 1, c'est-à-dire pour une forme sensiblement carrée de la zone active Za, et tend vers l'infini lorsque Rf tend vers o, c'est-à-dire pour une forme très allongée de la zone active Za. Dans cet exemple, pour une surface active Sa de 14cm2 et une largeur de fixation df de o,5cm, la 30 valeur minimale (St). est égale à 22,5cm2 pour une forme sensiblement carrée de 3,75cm2 de côté (kf i). [0055] Comme l'illustre la figure 2C, on normalise ensuite la surface totale St pour obtenir un paramètre normalisé St, c'est-à-dire adimensionné et variant entre o et 1, représentatif de la surface totale St de la cellule électrochimique. La relation s'écrit ainsi : DD17287 - ICG090182 13 St = F (Rf) où le paramètre -5't tend vers o lorsque Rf tend vers 1 (ce qui correspond à la valeur minimale (St).tn d'une forme sensiblement carrée), et où le paramètre -5't tend vers 1 lorsque Rf tend vers o (forme très allongée). 5 [0056] Ainsi, on obtient une première fonction-coût F exprimant l'évolution d'un paramètre normalisé -5't représentatif de la surface totale St en fonction de la variable d'ajustement normalisée Rf représentative du rapport de forme allongée de la zone active Za. Cette fonction ne comporte donc qu'une variable d'ajustement, à savoir Rf, adimensionnée et variant entre o et 1, et comporte deux paramètres prédéterminés, à savoir la surface Sa de la 10 zone active Za et la largeur df de la zone de fixation Zf. [0057] Cette fonction-coût F est une fonction monotone décroissante qui exprime le fait qu'une forme sensiblement carrée (Rf -> i) tend à minimiser la surface totale St, et donc à limiter la masse totale de la cellule électrochimique pour une performance électrochimique donnée (la surface Sa de la zone active Za étant prédéterminée), tout en tenant compte des 15 contraintes mécaniques liées à la fixation des plaques de maintien l'une à l'autre (la largeur df de la zone de fixation Zf étant prédéterminée). Le paramètre normalisé -5't est ici choisi de sorte que l'optimisation de la fonction-coût F est une minimisation de cette dernière. De manière équivalente, il peut avoir été choisi de sorte que l'optimisation de la fonction-coût F est une maximisation de celle-ci. 20 [0058] Les figures 3A et 3B illustrent deux exemples d'une plaque de maintien 20 simplifiée présentant une distribution spatiale d'une flèche hxy suivant l'axe Z orientée selon une direction opposée à l'assemblage membrane électrodes 10, pour différentes valeurs de la variable d'ajustement normalisée Rf. La flèche locale hxy est définie comme la différence 25 locale de la position d'un point de la face interne 21.1 de la plaque de maintien 20 en déformation, par rapport à sa position au repos (c'est-à-dire à déformation nulle). [0059] La distribution spatiale de la flèche hxy de la plaque de maintien 20 en déformation est obtenue par simulation du comportement mécanique de la plaque de maintien par un logiciel de simulation en éléments finis, ici par le logiciel SolidWorks Simulation. La plaque 30 de maintien 20 est ici un substrat simplifié se présentant sous la forme d'une plaque ne comportant pas de canaux de distribution. Une zone périphérique de la plaque de maintien est maintenue fixe et correspond à la zone de fixation Zf. Une zone centrale délimitée par cette zone périphérique, correspondant à la zone active Za, est libre d'être déformée suivant l'axe Z du fait de l'application d'une force de pression de 1 bar uniforme. La plaque de 35 maintien 20 présente une épaisseur de 1,6mm et est réalisée en un matériau équivalent au DD17287 - ICG090182 14 matériau FR4 (résine époxy renforcée de fibres de verre) par son module d'Young égal à 241(1\l/mm2 et son module de Poisson égal à 0,136. [0060] Comme l'illustrent les fig.3A et 3B, l'application d'une pression d'une valeur uniforme de 1 bar sur la plaque de maintien 20 provoque une déformation locale de celle-ci 5 dans la zone active Za, dont la valeur maximale (hxy)max de la flèche locale hxy dépend du rapport de forme allongée de la zone active Za. Ainsi, la fig.3A montre qu'une plaque de maintien 20 de forme sensiblement carrée (kf 1) subissant une force de pression de 1 bar présente une flèche maximale (hxy)max de 3omn, soit ici 1,87% environ de son épaisseur. De plus, la fig.3B montre que pour la même force de pression, une plaque de maintien 20 de 10 forme allongée à kf=o,5 (La=2.la) présente une flèche maximale (hxy)max de 5mn, soit ici 0,31% environ de son épaisseur. Enfin, pour la même force de pression, une plaque de maintien de forme très allongée à kf=o,o7 (La=14.1a) présente une flèche maximale (hxy)max de 0,3ûm, soit ici 0,02% environ de son épaisseur. [0061] Il en ressort que la pression du fluide circulant dans les canaux de distribution peut 15 se traduire par une déformation locale de la plaque de maintien 20 suivant une direction Z opposée à l'assemblage membrane électrodes 10, dont la valeur maximale (hxy)max de la flèche locale hxy dépend directement du rapport de forme de la zone active Za. Ainsi, la flèche maximale (hxy)max de la zone active Za peut présenter un rapport 100 selon que la forme est sensiblement carrée (kf 1) ou est très allongée (kf=o,o7). Or, comme mentionné 20 précédemment, la qualité du contact mécanique entre la plaque de maintien 20 et l'électrode 12, 13 influe directement sur la valeur de la résistance électrique de contact Rc. Un mauvais contact mécanique lié à une flèche (hxy)max importante se traduit par une augmentation locale de la résistance électrique de contact Rc et donc par une dégradation des performances de la cellule électrochimique, notamment par une diminution de la 25 tension électrique U générée par la cellule électrochimique 1 pour une valeur imposée du courant électrique I. [0062] Il existe donc un besoin d'optimiser les performances électrochimiques de la cellule électrochimique 1, et ainsi de maximiser un signal électrique généré par la cellule électrochimique en fonctionnement, ici la tension U, pour une surface Sa prédéterminée de 30 la zone active Za. [0063] On cherche ainsi à déterminer une deuxième fonction-coût G exprimant l'évolution d'un paramètre Pu représentatif du signal électrique, ici la tension U, généré par la cellule électrochimique 1 en fonctionnement, en fonction de la variable d'ajustement normalisée Rf, ici égale à Sa/La2, représentative du rapport de forme allongée de la zone active Za. 35 Comme mentionné précédemment, un deuxième critère consiste à optimiser la fonction- DD17287 - ICG090182 15 coût G associée aux performances électrochimiques de la cellule électrochimique, c'est-à-dire à maximiser la tension électrique U, tout en tenant compte du premier critère, décrit précédemment plus loin, associé à la minimisation de la masse de la cellule électrochimique. [0064] Comme l'illustre la figure 3C, on peut tout d'abord déterminer la distribution 5 spatiale Rexy de la résistance électrique de contact Rc à partir de la distribution spatiale de la flèche hxy déterminée précédemment (fig.3A et 3B par ex). La fig.3C illustre ainsi la distribution transversale Re, de la résistance électrique de contact Rc suivant l'axe Y de la largeur la, suivant un plan de coupe positionné à X=La/2, pour différentes valeurs du rapport de forme de la zone active Za, et donc de la variable d'ajustement normalisée Rf. 10 [0065] On peut ainsi en déduire la valeur locale maximale (Rexy)max de la résistance électrique de contact. A titre l'exemple, pour une cellule électrochimique pour laquelle la plaque de maintien 20 ne subit pas de déformation liée à la pression du fluide circulant dans les canaux de distribution, et donc pour Rf qui tend vers o (forme très allongée), la résistance électrique de contact Rc peut présenter une valeur uniforme de référence (Rc)ref égale à 15 8,7.10-7,(2.m2 (ici pour kf=o,o7). La résistance électrique de contact Rc présente une valeur locale maximale (Rcxy)max qui augmente à mesure que le rapport de forme tend vers le carré, c'est-à-dire à mesure que Rf qui tend vers 1. Lorsque Rf tend vers 1 (forme sensiblement carrée), Rc présente une valeur locale maximale égale à 8,7.10-5,(2.m2 (ici pour Rf--1), c'est-à-dire 100 fois plus que la valeur de référence (Rc)ref. 20 [0066] Comme l'illustre la figure 3D, sur la base de la distribution spatiale Rc,,, de la résistance électrique de contact Rc déterminée précédemment pour différentes valeurs de la variable d'ajustement normalisée Rf, on exprime ensuite la valeur de la tension électrique U générée par la cellule électrochimique pour chaque distribution spatiale Rc,, de la résistance électrique de contact Rc, et donc pour chaque valeur de variable d'ajustement 25 normalisée Rf. Pour cela, on utilise un modèle physique de la réponse électrochimique de la cellule électrique, ici de la tension électrique U, pour des propriétés physicochimiques et des conditions opératoires prédéterminées d'une cellule électrochimique. Ce modèle peut être un modèle dynamique de Robin et al 2015 décrit dans la publication intitulée Development and experimental validation of a PEM fuel cell 2D-model to study heterogeneities effects 30 along large-area cell surface, Int. J. Hydrogen Energy, 40 (2015) 10211-10230. D'autres modèles physiques peuvent être utilisés. On a ainsi une relation : U = gi (Rf) où la fonction g, est une fonction continue issue par exemple d'une interpolation réalisée à partir des valeurs obtenues de la tension électrique U en fonction de la variable d'ajustement 35 normalisée Rf. Différentes valeurs de la tension U sont ici représentées, pour différentes DD17287 - ICG090182 16 performances électrochimiques de la cellule électrochimique (différentes courbes de polarisation U/I de la cellule électrochimique). [0067] On normalise ensuite la tension électrique U pour obtenir un paramètre normalisé DI, donc adimensionné et variant entre o et 1, représentatif de la tension électrique U générée 5 par la cellule électrochimique en fonctionnement. [0068] Comme l'illustre la figure 3E, de préférence, on effectue également un changement de variable pour passer du paramètre normalisé ti à un nouveau paramètre Pu = 1- D. Ainsi, la relation s'écrit : Pu = G(kf.) 10 où le paramètre Pu est sensiblement égal à o lorsque kf o, ce qui correspond à la valeur maximale de la tension électrique U (forme très allongée, donc faible (hxy)max et faible (Rcxy)max), et où le paramètre Pu est sensiblement égal à 1 lorsque Rf 1, ce qui correspond à la valeur minimale de la tension électrique U (forme sensiblement carrée, donc (hxy)max élevée et (Rexy)max élevée). 15 [0069] Ainsi, on obtient une deuxième fonction-coût G exprimant l'évolution d'un paramètre normalisé Pu représentatif de la tension électrique U produite par la cellule électrochimique en fonction de la variable d'ajustement normalisée Rf représentative du rapport de forme allongée de la zone active Za. Cette fonction ne comporte donc qu'une variable d'ajustement, à savoir kf, adimensionnée et variant entre o et 1 (bornes exclues), et 20 comporte deux paramètres prédéterminés, à savoir la surface Sa de la zone active Za et la largeur df de la zone de fixation Zf. Elle dépend également des propriétés physicochimiques et des conditions opératoires déterminées dans le modèle physique utilisé. [0070] Cette fonction-coût G est ici une fonction monotone croissante, qui exprime le fait qu'une forme très allongée (kf -> 0) tend à maximiser la tension électrique U, et donc à 25 maximiser les performances électrochimiques de la cellule électrochimique. Le paramètre normalisé Pu est ici choisi de sorte que l'optimisation de la fonction-coût G est une minimisation de cette dernière. De manière équivalente, il peut avoir été choisi de sorte que l'optimisation de la fonction-coût G est une maximisation de celle-ci. 30 [0071] On cherche ensuite à optimiser une fonction-coût composée formée à partir de la première fonction-coût F et de la deuxième fonction-coût G. L'identification d'une valeur (Rf)opt de la variable d'ajustement Rf optimisant la fonction-coût composée permet alors d'optimiser conjointement les première et deuxième fonctions-coût F et G, et ainsi de DD17287 - ICG090182 17 minimiser la surface totale St de la cellule électrochimique tout en maximisant le signal électrique, ici la tension U, généré par la cellule électrochimique 1. [0072] Comme l'illustre la figure 4A, dans la mesure où le paramètre t et le paramètre PU sont normalisés et dépendent tous deux de la même variable d'ajustement normalisée kf, il 5 est possible de tracer les deux fonctions-coût F et G sur le même graphe. La fonction-coût F est décroissante et tend à être optimisée lorsque la variable d'ajustement kf tend vers 1, minimisant ainsi la surface totale St. La fonction-coût G est croissante et tend à être optimisée lorsque la variable d'ajustement Rf tend vers o, maximisant ainsi la tension électrique U. Selon l'approche d'optimisation multicritères, la valeur (kf)opt de la variable 10 d'ajustement kf optimisant la fonction-coût composée, et donc optimisant à la fois la fonction-coût F et la fonction-coût G, est comprise entre Rf-o et Rf--1, ces valeurs étant exclues. Le fait que les fonctions-coût F et G soient l'une croissante et l'autre décroissante permet de déterminer aisément une fonction-coût composée qui s'agira d'optimiser, c'est-à-dire de minimiser ou de maximiser. 15 [0073] Comme l'illustre la figure 4B, selon une première variante, on exprime le deuxième paramètre Pu =G(kf) en fonction du premier paramètre t=F(T=1f). Autrement dit, on trace un front de Pareto dans l'espace des solutions des fonctions-coût F et G. Chaque point P(Rf) du graphe dépend de la valeur de la variable d'ajustement Rf, et ses coordonnées sont les valeurs correspondantes du paramètre Pu et du paramètre t. On calcule ensuite une norme 20 dRf pour chaque vecteur OP(kf) où O est le point de référence du repère (O, -.t, Pu). La norme dRf peut ainsi être la distance euclidienne entre le point P considéré et le point O. On obtient ainsi une fonction-coût composée Cv exprimant l'évolution de la norme dRf en fonction de la variable d'ajustement Rf, exprimée ainsi : dRf = Cv(Rf)- 25 [0074] L'optimisation de la fonction-coût composée Cv revient ici à identifier la valeur (kf)opt de la variable d'ajustement Rf pour laquelle la norme dis est minimale. Autrement dit : dRf((Rf)opt) = min(dRf). A la valeur (Rf)opt, on optimise alors conjointement la fonction-coût F et la fonction-coût G, c'est-à-dire que l'on minimise la surface totale St tout en maximisant le signal électrique U généré par la cellule électrochimique. 30 [0075] Comme l'illustre la figure 4C, selon une deuxième variante, on détermine une fonction-coût composée Ce comme une combinaison, par exemple linéaire, des fonctions-coût F et G. Autrement dit : qrlf.) = 0c(kf) = a. P(kf) + R. G(kf). DD17287 - ICG090182 18 où le paramètre '' est un paramètre normalisé, et où les coefficients ci et 13 sont des coefficients de pondération, ici égaux à 1, qui peuvent être adaptés en fonction du poids attribué à tel critère vis-à-vis de l'autre critère. [0076] On obtient ainsi une courbe qui tend vers 1 lorsque kf o, ce qui correspond à une 5 forme très allongée optimisant ainsi la fonction-coût G et donc maximisant la tension électrique U. La fonction-coût composée Ce passe ensuite par un extremum à la valeur (Rf)opt, puis tend vers 1 lorsque Rf 1, ce qui correspond à une forme sensiblement carrée optimisant ainsi la fonction-coût F et donc minimisant la surface totale St. L'optimisation de la fonction-coût composée Ce consiste donc à identifier la valeur (Rf)opt de la variable 10 d'ajustement Rf pour laquelle la fonction-coût Ce présente un extremum, ici un minimum : Ce((Rf)opt) = min(Ce(Rf)). Ainsi, à la valeur (Rf)opt, on optimise conjointement la fonction-coût F et la fonction-coût G, c'est-à-dire que l'on minimise la surface totale St tout en maximisant le signal électrique U généré par la cellule électrochimique. [0077] A titre d'exemple, pour une surface Sa de la zone active Za de 14 cm2 et une 15 dimension df de 0,5 cm de la zone de fixation Zf, la valeur (Rf)opt de 0,10 donne une longueur La de 11,7cm, conduisant à une surface totale St de 27,9 cm2 et une tension électrique de 0,6 V. Il s'agit effectivement d'une valeur optimisant à la fois la surface totale St et la tension électrique U dans la mesure où il s'agit d'un compromis entre une forme sensiblement carrée minimisant la surface totale (St=22,5 cm2) mais ayant une tension électrique 20 dégradée (U=0,48 V) d'une part, et une forme très allongée maximisant la tension électrique (U-0,7 V) mais ayant une surface totale élevée (St=32 cm2 pour Rf = 0,1). [0078] Ainsi, le procédé de détermination d'un dimensionnement de la cellule électrochimique permet effectivement d'identifier une valeur optimale du rapport de forme de la zone active allongée Za pour laquelle la cellule électrochimique présente conjointement 25 une masse limitée et donc une meilleure densité massique d'énergie ainsi que de bonnes performances électrochimiques. [0079] Un procédé de fabrication de la cellule électrochimique comporte ainsi une phase d'identification de la valeur (Rf)opt de la variable d'ajustement kf pour laquelle la surface totale St et les performances électrochimiques sont optimisées conjointement, puis de 30 fabriquer la cellule électrochimique en fonction de la valeur (Rf)opt identifiée. La zone active Za peut ainsi présenter la valeur (Rf)opt identifiée ou en variante présenter une valeur Rf comprise entre une gamme allant de (ft' ) à (ft' ) ,-- -f,mm - ,-- -f,max- Comme l'illustre la fig.4C, cette gamme peut être déterminée pour laquelle la fonction-coût composée Ce ou Cv présente un écart inférieur ou égal à un pourcentage prédéterminé, par exemple 20%, et de préférence 35 10%, de l'optimum correspond à la valeur identifiée (Rf)opt de la variable d'ajustement kf. DD17287 - ICG090182 19 [0080] Des modes de réalisation particuliers viennent d'être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l'homme du métier. [0081] Ainsi, il est possible d'identifier la valeur (gf)opt de la variable d'ajustement Rf optimisant la fonction-coût composée Ce; Cv pour différentes conditions opératoires de la 5 même cellule électrochimique en fonctionnement, comme décrit précédemment, et ensuite de sélectionner une valeur parmi les différentes valeurs optimales (kf)opt identifiées, en fonction d'une valeur cible prédéterminée de la surface totale St et/ou d'une valeur cible prédéterminée du signal électrique généré, ici la tension U. Cela revient à effectuer certaines étapes du procédé pour différentes courbes de polarisation de la même cellule 10 électrochimique en fonctionnement, les courbes étant représentatives de différentes conditions opératoires appliquées à la cellule électrochimique, telles que, par exemple, la température, les débits des fluides etc... Une courbe de polarisation exprime l'évolution de la tension électrique U en fonction de la densité de courant i de la cellule électrochimique. Une telle courbe est ainsi fonction des caractéristiques physico-chimiques intrinsèques à la 15 cellule électrochimique et des conditions opératoires. [0082] Pour cela, le procédé comporte la mise en oeuvre, itérative ou simultanée, des étapes suivantes : a. détermination de la première fonction-coût F exprimant l'évolution du premier paramètre -'t représentatif de la surface totale St, en fonction de la variable d'ajustement kf ; 20 b. détermination, à partir du modèle physique prédéterminé de la cellule électrochimique 1 implémenté sur un calculateur, de la deuxième fonction-coût G exprimant l'évolution du deuxième paramètre Pu représentatif du signal électrique généré, ici la tension U, en fonction de la variable d'ajustement kf ; c. détermination d'une fonction-coût dite composée Ce; Cv à partir des première et 25 deuxième fonctions-coût F, G et identification d'une valeur (gf)opt de la variable d'ajustement Rf optimisant la fonction-coût composée Ce; Cv et donc optimisant conjointement les premières et deuxièmes fonctions-coût F, G. [0083] Lors de chaque mise en oeuvre des étapes a à c, le modèle physique fournit une évolution différente du signal électrique généré, qui est fonction de conditions opératoires, 30 celles-ci étant différentes d'une mise en oeuvre des étapes à l'autre. Il peut ainsi s'agir de la variation de la température d'entrée d'un fluide caloporteur de la cellule électrochimique, des débits des fluides réactifs, ou de tout autre paramètre appliqué à la cellule électrochimique en fonctionnement. De préférence, les différentes évolutions du signal électrique généré U par la cellule électrochimique correspondent à un même signal 35 électrique imposé à la cellule électrochimique, ici une même valeur de la densité de courant i. DD17287 - ICG090182 20 [0084] Ainsi, à la suite des différentes étapes c, plusieurs valeurs optimales (Rf)opt de la variable d'ajustement Rf étant identifiées, qui sont associées à différentes conditions opératoires de la cellule électrochimique en fonctionnement, de préférence pour une même densité de courant imposée à la cellule électrochimique. Le procédé comporte ensuite une 5 étape d de sélection d'une valeur de la variable d'ajustement kf, parmi lesdites valeurs optimales (gf)opt identifiées. Cette étape de sélection prend notamment en compte une valeur cible prédéterminée de la surface totale St et/ou une valeur cible prédéterminée du signal électrique généré par la cellule en fonctionnement. Ainsi, le procédé permet alors d'adapter la valeur de la variable d'ajustement kf optimisant à la fois la surface totale St et 10 la puissance électrique fournie par la cellule électrochimique en fonctionnement, ici pour une même valeur de la densité de courant i imposé, en adaptant les conditions opératoires appliquées à la cellule électrochimique en fonctionnement. 21 REVENDICATIONS3, Dp0Sitif d détermination dm dmen.. onneme.nt - une cellule électrochimique (1) comportant ) un assemblage membrane électrodes (to) formé de deux électrodes (12, 1 éparés rune de l'autre par une membrane eiWetrolytique (u), et deux plaques de maintien (2o) entre lesquelles est en contact lessemblage membrane électrodes (io) ; C' une surface totale csa de la cellule électnichimique (1.) .tint définie dans im plan parallèle au plan de la membrane électrolytique (n) par : e une zone active (7,a) de forme allongée présentant un rapport de forme défini par une longueur (1,,,) et une largeur (h), la longueur étant supérieure à la Imeur (h), dans laquelle chaque plaque de maintien (2o) est susceptible. d'êtr, déformée suivant une direction opp*e au plan de la membrane électrolytique (n), et par une ume de fixation (ZO entourant la zone active (74 dans laquelle chaque plaque 15 de maintien (2o) est fixée à l'assemblage membrane électrodes (io); le dispositif comprenant : - un calculateur comprenant un processeur et une mémoire contenant un programme d'ordinateur comprenant des ineructions pour exécuter un procédé de détermination permettant de minimiser la surface totale (Se) de la cellule électrochimique (1) tout en 20 maximisent un signal électrique (U) généré par la cellule électrochimique (1) en fonctionnement, le procédé comportant les étapes suivantes : a. détermination d'une premiere fonction-coût (F) exprimant l'évolution eun premier paramètre CO représentatif de la surface totale (SI), en fonction d'une variable d'ajustement (ko représentative dudit rapport de forme de la zone active 25 (7$ ; b détermination, à partir d'un modèle physique prédéterminé de la cellule électrochimique (I) implémenté sur un calculateur, d'une deuxième fonction -coût (G) exprimant l'évolution d'un deuxième paramètre (Pu) représentatif du signal électrique généré (U), en frmetion de la variable d> ajustement (ft) ; 30 e. détermination d'une fonetion-coût dite composée C.,) à Partie des Première et deuxième fondions-coût (F, G) et identification d'une valeur ((i1f),") de la variable d'ajustement (Rf) optimisant la fonction-coût composée (CV; CV) et donc optimisant conjointement les premières et deuxièmes fonctions--coût (F, G), des moyens d'entrée de données pour fournir au calculateur une valeur de surface (Se) 35 de la zone active (Za) et une valeur de la dimension (de) de la zone de fixation (Zt) -- des mu eus de sortie d'au moins une valeur identifiée de la variable d'ajustement (Ri), 22 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le modèle physique prédéterminé, dudit procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur, fournit une évolution, peur des conditions opératoires données, dudit signal électrique généré (U) en. fonction d'une résistance électrique (R.,,,a) dont la valeur dépend d'une déformation locale d'une plaque de maintien (20) dans la zone active (Za), ladite déformation locale étant elle-même fonction de la variable d'ajustement (RD. 3. Dispositif selon, la revendication 2, dans lequel, le procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur comporte o plusieurs mises en oeuvre des étapes a à e, de sorte qu'à chaque mise en oeuvre, le modèle 10 physique prédéterminé fournit une évolution différente dudit signal électrique généré (U), lesdites évolutions dudit signal électrique généré (U) correspondant à diverses conditions opératoires de la cellule électrochimique en fonctionnement, plusieurs valeurs optimales ((kf),,,t) de la variable d'ajustement (Rf) étant ainsi identifiées o une étape d de sélection de l'une desdites valeurs optimales (t-tilva identifiées, en 15 fonction d'une valeur cible pré détermine de la surface totale (SJ etfou d'une valeur cible prédéterminée du signal électrique généré (U). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel, lors desdites réitérations des étapes a à c du procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur, lesdites évolutions dudit signal électrique généré (U) correspondent à une même valeur d'un signal électrique (i) imposé à la cellule électrochimique en fonctionnement, 5. Dispositif selon rune quelconque des revendications t à dans lequel le premier paramètre (I), le deuxième paramètre (u) et la variable d'ajustement (ii) du procédé de détermination destiné être exécuté per le calculateur sont normalisés, 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la première fonction-coût (F) du procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur tend à être optimisée lorsque la variable d'ajustement (iii) tend vers 1', resp o, et la deuxième fonction-coût (G) tend à être optimisée lorsque la variable d'ajustement (g.f) tend vers o, resp t. 7» Dispositif selon l'une quelconque des revendications t à 6, dans lequel le premier paramètre Cd du procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur est 30 choisi pour que la première fonction-catît (F) soit décroissante, resp» croissante, et le deuxième paramètre u) est choisi pour que la deuxième fonction-coût (G) soit croissance, resp. décroissante, 23 8, Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier paramètre CO du procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur est choisi de sorte que la minimisation, resp maximisation, de la première fonction-coût (F) tend à minimiser la surface totale (Si). et le deuxième paramètre (n) est choisi pour que la minimisation, resp maximisation, de la deuxième fonction-coût (G) tend à maximiser le signal électrique (U). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications t à 8, dans lequel la fonction coût composée (C,) du procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur est une norme (de) d.'un vecteur (OP()) formé, pour chaque valeur de la variable d'ajustement (fi), des valeurs correspondantes du premier paramètre Co et du deuxième paramètre (11), la valeur identifiée ((R.f)) de la variable d'ajustement (fi) correspondant à un extremum de la fonction-coût composée (C), to. Dispositif selon l'une quelconque des revendications t à 8, dans lequel la fonction coût composée (CV) du procédé de détermination destiné à être exécuté par le calculateur est une combinaison éventuellement linéaire de la première fonction-coût (F) et de la deuxième fonction-coût (G), la valeur identifiée (Old) de la variable d'ajustement (k) correspondant à un extremum de la fonction-coût composée (C,), n. Procédé de fabrication d'une cellule électrochimique (1), comportant les étapes suivantes - détermination d'un dimensionnement d'une cellule électrochimique (1) par le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ; fabrication de la cellule électrochimique (i), de sorte que le rapport de forme de la zone active (Za) est fonction de la valeur identifiée ((Rate) de la variable d'ajustement (R). 12. Procédé de fabrication selon la revendication n, dans laquelle le rapport de forme de la zone active (Za) est choisi dans une gamme ((ftan,i, ; (Ra.) de la variable d'ajustement (R) pour laquelle la fonction-coût composée (CV; C,) présente un écart inférieur ou égal à un pourcentage prédéterminé de l'cxtrémum correspondant à la valeur identifiée ((fi)) de la variable d'ajustement (R),30