Brevet FR3091416A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : PLAQUE BIPOLAIRE A ZONE D'HOMOGENEISATION LIMITANT LES DEBITS DE COURT- CIRCUIT pool L'invention concerne les réacteurs électrochimiques incluant un empilement de cellules électrochimiques, et plus particulièrement des plaques bipolaires d'un empilement avec des membranes échangeuses de protons. De tels réacteurs électrochimiques constituent par exemple des piles à combustible ou des électrolyseurs. [0002] Les piles à combustible sont notamment envisagées comme source d'énergie pour des véhicules automobiles produits à grande échelle dans le futur ou comme sources d'énergie auxiliaire dans l'aéronautique. Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui convertit de l'énergie chimique directement en énergie électrique. Une pile à combustible comprend un empilement en série de plusieurs cellules. Chaque cellule génère typiquement une tension de l'ordre de 1 Volt, et leur empilement permet de générer une tension d'alimentation d'un niveau plus élevé, par exemple de l'ordre d'une centaine de volts. [0003] Parmi les types de piles à combustible connus, on peut notamment citer la pile à combustible à membrane échangeuse de protons, dite PEM, fonctionnant à basse température. De telles piles à combustible présentent des propriétés de compacité particulièrement intéressantes. Chaque cellule comprend une membrane électrolytique permettant seulement le passage de protons et non le passage des électrons. La membrane comprend une anode sur une première face et une cathode sur une deuxième face pour former un assemblage membrane/électrodes dit AME. [0004] Au niveau de l'anode, du dihydrogène utilisé comme carburant est oxydé pour produire des protons traversant la membrane. La membrane forme ainsi un conducteur ionique. Les électrons produits par cette réaction migrent vers une plaque d'écoulement, puis traversent un circuit électrique externe à la cellule pour former un courant électrique. Au niveau de la cathode, de l'oxygène est réduit et réagit avec les protons pour former de l'eau. [0005] La pile à combustible peut comprendre plusieurs plaques dites bipolaires, par exemple en métal, empilées les unes sur les autres. La membrane est disposée entre deux plaques bipolaires. Les plaques bipolaires peuvent comprendre des canaux et orifices d'écoulement pour guider en continu les réactifs et les produits vers/depuis la membrane. Les plaques bipolaires comprennent aussi des canaux d'écoulement pour guider du liquide de refroidissement évacuant la chaleur produite. Les produits de réaction et les espèces non réactives sont évacués par entraînement par l'écoulement 2 jusqu'à la sortie des réseaux de canaux d'écoulement. Les canaux d'écoulement des différents écoulements sont séparés par l'intermédiaire des plaques bipolaires notamment. [0006] Les plaques bipolaires sont également électriquement conductrices pour collecter des électrons générés au niveau de l'anode. Les plaques bipolaires ont également une fonction mécanique de transmission des efforts de serrage de l'empilement, nécessaire à la qualité du contact électrique. Des couches de diffusion gazeuse sont interposées entre les électrodes et les plaques bipolaires et sont en contact avec les plaques bipolaires. [0007] Une conduction électronique est réalisée à travers les plaques bipolaires, une conduction ionique étant obtenue à travers la membrane. [0008] On distingue principalement trois modes de circulation des réactifs dans les canaux d'écoulement: [0009] -les canaux en serpentin: un ou plusieurs canaux parcourent l'ensemble de la surface active en plusieurs allers-retours. [0010] -les canaux parallèles: un faisceau de canaux parallèles et traversants parcourent la surface active de part en part. Les canaux d'écoulement peuvent être rectilignes ou légèrement ondulés. [0011] -les canaux interdigités: un faisceau de canaux parallèles et bouchés parcourt la surface active de part en part. Chaque canal est bouché soit du côté de l'entrée, soit du côté de la sortie de fluide. Le fluide entrant dans un canal est alors contraint à traverser localement la couche de diffusion gazeuse pour rejoindre un canal adjacent et ensuite atteindre la sortie de fluide de ce canal adjacent. [0012] Pour favoriser la compacité et les performances, la conception implique de réduire les dimensions des canaux d'écoulement. Le mode de circulation par canaux parallèles est alors généralement favorisé, pour limiter les pertes de charge dans de tels canaux d'écoulement de dimensions réduites, et éviter des problèmes d'écoulement de liquide de refroidissement pouvant conduire à des points chauds. [0013] Avec des canaux d'écoulement parallèles, la distribution des réactifs aux électrodes doit être la plus homogène possible sur toute leur surface, sous peine d'altérer le fonctionnement du réacteur électrochimique. A cet effet, les plaques bipolaires comportant des canaux d'écoulement parallèles utilisent fréquemment des zones d'homogénéisation pour raccorder des collecteurs d'entrée et de sortie aux différents canaux d'écoulement des plaques bipolaires. Les réactifs sont amenés au contact des électrodes à partir de collecteurs d'entrée et les produits sont évacués à partir de collecteurs de sortie connectés aux différents canaux d'écoulement. Les collecteurs d'entrée et les collecteurs de sortie traversent généralement l'épaisseur de l'empilement de part en part. Les collecteurs d'entrée et de sortie sont usuellement obtenus par : 3 [0014] -des orifices respectifs traversant chaque plaque bipolaire à sa périphérie ; [0015] -des orifices respectifs traversant chaque membrane à sa périphérie ; [0016] -par des joints, chacun interposé entre une plaque bipolaire et une membrane. Chaque joint entoure un orifice de sa membrane et un orifice de sa plaque bipolaire. La surface de contact avec une membrane est généralement plane pour bien maintenir cette membrane souple. [0017] Différentes solutions techniques sont connues pour mettre en communication les col- lecteurs d'entrée et de sortie avec les différents canaux d'écoulement. Il est notamment connu de réaliser des passages entre deux tôles métalliques d'une plaque bipolaire. Ces passages débouchent d'une part dans des orifices de collecteurs respectifs, et d'autre part dans des orifices d'injection. Une zone d'homogénéisation comprend des canaux qui mettent en communication des orifices d'injection avec des canaux d'écoulement. [0018] La zone d'homogénéisation comprend usuellement : une zone de transfert de fluide de refroidissement, une zone d'homogénéisation de circuit de comburant et une zone d'homogénéisation de circuit de carburant superposées et débouchant respectivement vers un collecteur de liquide de refroidissement, un collecteur de circuit de comburant et un collecteur de circuit de carburant. Ces trois collecteurs étant nécessairement décalés pour être isolés les uns des autres, les canaux d'homogénéisation des circuits de carburant et de comburant présentent des orientations très différentes. [0019] Les différents joints sont définis pour entourer les collecteurs et ceinturer la zone d'homogénéisation. Ces joints visent à éviter des mélanges entre les différents écoulements ou des fuites vers l'extérieur. Ces joints sont formés sur des nervures. La formation de nervures dans des tôles embouties nécessite également de ménager des gorges sur le côté. De telles gorges peuvent être parcourues par un écoulement de réactif parasite de court-circuit. Cet écoulement de court-circuit rejoint l'écoulement principal sur les bords de la zone d'homogénéisation, induisant une disparité de débit de réactif Par ailleurs, du fait des tolérances de fabrication des tôles embouties, d'autres écoulements parasites peuvent être ménagés, par exemple entre les joints des différents collecteurs. [0020] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur une plaque bipolaire pour réacteur électrochimique comprenant des première et deuxième faces externes conductrices opposées, comportant : [0021] -un collecteur d'écoulement de fluide ; [0022] -une zone réactive comportant des premiers canaux d'écoulement sur la première face externe s'étendant selon une direction longitudinale; [0023] -une zone d'homogénéisation comportant des deuxièmes canaux d'écoulement sur la première face externe ayant d'une part une liaison avec les premiers canaux d'écoulement et d'autre part une liaison avec le collecteur d'écoulement de fluide, un desdits deuxièmes canaux d'écoulement étant disposé à une première extrémité transversale de la zone d'homogénéisation, d'autres deuxièmes canaux d'écoulement étant répartis transversalement dans une zone médiane de la zone d'homogénéisation ; et ; [0024] -une première nervure s'étendant sur le côté de la zone d'homogénéisation, au moins partiellement le long du deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale de la zone d'homogénéisation ; [0025] -la liaison entre le collecteur d'écoulement de fluide et ledit deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale comporte une restriction d'écoulement par rapport aux deuxièmes canaux d'écoulement répartis dans la zone médiane. [0026] L'invention porte également sur les variantes suivantes. L'homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes suivantes peut être combinée indépendamment aux caractéristiques ci-dessus, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire. [0027] Selon une variante, ladite restriction d'écoulement inclut une excroissance d'une paroi latérale de délimitation de la zone d'homogénéisation, venant en vis-à-vis dudit deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale. [0028] Selon encore une variante, ladite restriction d'écoulement inclut un bossage s'étendant sur une partie de la hauteur du deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale. [0029] Selon une autre variante, lesdits premiers canaux d'écoulement sont des canaux pa- rallèles s'étendant sans point de rebroussement à travers la zone réactive. [0030] Selon encore une autre variante, la première face externe conductrice appartient à une tôle emboutie dont des reliefs définissent les premier et deuxième canaux d'écoulement. [0031] Selon une variante, les reliefs de la tôle emboutie définissent la première nervure, la première nervure étant séparée de la zone d'homogénéisation par une gorge. [0032] Selon une variante, ladite tôle est en métal conducteur. [0033] Selon encore une variante, la plaque bipolaire comprend en outre : [0034] -un autre collecteur d'écoulement de fluide ; [0035] -une autre zone d'homogénéisation comportant des troisièmes canaux d'écoulement sur la première face externe ayant d'une part une liaison avec les premiers canaux d'écoulement et d'autre part une liaison avec l'autre collecteur d'écoulement de fluide, la zone réactive étant disposée entre lesdites zones d'homogénéisation, un desdits troisièmes canaux d'écoulement étant disposé à une première extrémité transversale de l'autre zone d'homogénéisation, les premières extrémités transversales des zones d'homogénéisation étant disposées à l'opposée l'une de l'autre selon la direction transversale, d'autres troisièmes canaux d'écoulement étant répartis transversalement dans une zone médiane de l'autre zone d'homogénéisation ; et ; [0036] -une deuxième nervure s'étendant sur le côté de l'autre zone d'homogénéisation, au moins partiellement le long du troisième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale de l'autre zone d'homogénéisation ; [0037] -la liaison entre l'autre collecteur d'écoulement de fluide et ledit troisième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale comporte une restriction d'écoulement par rapport aux troisièmes canaux d'écoulement répartis dans la zone médiane. [0038] Selon une autre variante, la plaque comporte un joint disposé sur ladite première nervure. [0039] Selon encore une autre variante, la restriction d'écoulement est formée par un élément rapporté en matériau élastomère. [0040] Selon une variante, ledit élément rapporté et ledit joint sont formés d'un même matériau. [0041] Selon une autre variante, la première nervure s'étend sur le côté de la zone d'homogénéisation, le long de l'intégralité du deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale de la zone d'homogénéisation. [0042] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une plaque bipolaire, comprenant les étapes de : [0043] -former un collecteur d'écoulement de fluide ; [0044] -par emboutissage d'une tôle comportant des première et deuxième faces externes conductrices opposées, former : [0045] -une zone réactive comportant des premiers canaux d'écoulement sur la première face externe s'étendant selon une direction longitudinale; [0046] -une zone d'homogénéisation comportant des deuxièmes canaux d'écoulement sur la première face externe ayant d'une part une liaison avec les premiers canaux d'écoulement et d'autre part une liaison avec le collecteur d'écoulement de fluide, un desdits deuxièmes canaux d'écoulement étant disposé à une première extrémité transversale de la zone d'homogénéisation, d'autres deuxièmes canaux d'écoulement étant répartis transversalement dans une zone médiane de la zone d'homogénéisation ; et ; [0047] -une première nervure s'étendant sur le côté de la zone d'homogénéisation, le long du deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale de la zone d'homogénéisation ; [0048] -une liaison entre le collecteur d'écoulement de fluide et ledit deuxième canal d'écoulement disposé à la première extrémité transversale, la liaison comportant une restriction d'écoulement par rapport aux deuxièmes canaux d'écoulement répartis dans 6 la zone médiane. [0049] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la des- cription qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0050] [fig.1] est une vue en perspective éclatée d'un exemple d'empilement d'assemblages membrane/électrodes et de plaques bipolaires pour une pile à combustible; [0051] [fig.2] est une vue en perspective éclatée de plaques bipolaires et d'un assemblage membrane/électrodes destinés à être empilés pour former des collecteurs d'écoulement à travers l'empilement ; [0052] [fig.3] est une vue partielle de dessus d'une face d'une plaque bipolaire selon un premier exemple de mise en oeuvre; [0053] [fig.4] est une vue en coupe d'un empilement incluant des plaques bipolaires ; [0054] [fig.5] est un diagramme illustrant les pressions d'entrée au niveau de différents canaux d'écoulement selon différentes configurations ; [0055] [fig.6] est une vue de dessus d'un exemple de tôle de plaque bipolaire selon un exemple de conception de zone d'homogénéisation ; [0056] [fig.7] est une vue de dessus d'un exemple de tôle de plaque bipolaire selon un autre exemple de conception de zone d'homogénéisation ; [0057] [fig.8] est une vue de dessus d'un exemple de tôle de plaque bipolaire selon encore un exemple de conception de zone d'homogénéisation ; [0058] [fig.9] est une est une vue partielle de dessus d'une face d'une plaque bipolaire selon un deuxième exemple de mise en oeuvre ; [0059] [fig.10] est une vue de dessus d'une plaque bipolaire selon un premier exemple de mode de réalisation de l'invention ; [0060] [fig.11] est une vue en perspective d'une plaque bipolaire selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention ; [0061] [fig.12] est une vue en perspective d'une plaque bipolaire selon un troisième exemple de mode de réalisation de l'invention. [0062] La figure 1 est une vue en perspective éclatée schématique d'un empilement de cellules 1 d'une pile à combustible 4. La pile à combustible 4 comprend plusieurs cellules 1 superposées. Les cellules 1 sont du type à membrane échangeuse de protons ou membrane à électrolyte polymère. [0063] La pile à combustible 4 comprend une source de carburant 40. La source de carburant 40 alimente ici en dihydrogène une entrée de chaque cellule 1. La pile à combustible 4 comprend également une source de comburant 42. La source de comburant 42 alimente ici en air une entrée de chaque cellule 1, l'oxygène de l'air étant utilisé comme oxydant. Chaque cellule 1 comprend également des canaux d'échappement. Une ou plusieurs cellules 1 présentent également un circuit de refroi- 7 dissement. [0064] Chaque cellule 1 comprend un assemblage membrane/électrodes 110 ou AME 110. Un assemblage membrane/électrodes 110 comprend un électrolyte 113, une cathode (non illustrée) et une anode 111 placées de part et d'autre de l'électrolyte et fixées sur cet électrolyte 113. La couche d'électrolyte 113 forme une membrane semi-perméable permettant une conduction protonique tout en étant imperméable aux gaz présents dans la cellule. La couche d'électrolyte empêche également un passage des électrons entre l'anode 111 et la cathode. [0065] Entre chaque couple d'AME adjacents, une plaque bipolaire 5 est disposée. Chaque plaque bipolaire 5 définit des canaux d'écoulement anodiques et des canaux d'écoulement cathodiques sur des faces externes opposées. Des plaques bipolaires 5 définissent avantageusement également des canaux d'écoulement de liquide de refroidissement entre deux assemblages membrane/électrodes successifs. Les plaques bipolaires 5 peuvent être formées chacune de façon connue en soi à partir de deux tôles métalliques conductrices assemblées, par exemple en acier inoxydable, ou en alliage de titane, en alliage d'aluminium, en alliage de nickel ou en alliage de tantale. Chaque tôle définit alors une face externe respective. Les plaques bipolaires 5 peuvent également être obtenues par tout autre procédé, par exemple le moulage ou l'injection à partir de composites carbone-polymère. Les plaques bipolaires 5 peuvent ainsi également être formées d'un seul tenant. Les faces externes de la plaque bipolaire 5 sont alors définies par une telle pièce d'un seul tenant. [0066] L'empilement peut également comprendre des joints d'étanchéité périphériques et des renforts de membrane non illustrés ici. Chaque cellule 1 peut en outre comprendre une couche de diffusion de gaz (non illustrée) disposée entre l'anode et une plaque bipolaire, et une autre couche de diffusion de gaz disposée entre la cathode et une autre plaque bipolaire. [0067] De façon connue en soi, durant le fonctionnement de la pile à combustible 4, de l'air s'écoule entre une AME et une plaque bipolaire, et du d'hydrogène s'écoule entre cette AME et une autre plaque bipolaire. Au niveau de l'anode, le dihych-ogène est oxydé pour produire des protons qui traversent l'AME. Les électrons produits par cette réaction sont collectés par une plaque bipolaire S. Les électrons produits sont ensuite appliqués sur une charge électrique connectée à la pile à combustible 1 pour former un courant électrique. Au niveau de la cathode, de l'oxygène est réduit et réagit avec les protons pour former de l'eau. [0068] Durant son fonctionnement, une cellule de la pile à combustible génère usuellement une tension continue entre l'anode et la cathode de l'ordre de 1V. [0069] La figure 2 est une vue en perspective éclatée schématique de deux plaques bi- polaires 5 et d'un assemblage membrane/électrodes destinés à être inclus dans 8 l'empilement de la pile à combustible 4. L'empilement des plaques bipolaires 5 et des assemblages membrane/électrodes 110 est destiné à former une pluralité de collecteurs d'écoulement, dont la disposition est illustrée ici uniquement de manière schématique. À cet effet, des orifices respectifs sont ménagés à travers les plaques bipolaires 5 et à travers les assemblages membrane/électrodes 110. Les plaques bipolaires 5 comportent ainsi des orifices 591, 593 et 595 au niveau d'une première extrémité, et des orifices 592, 594 et 596 au niveau d'une deuxième extrémité opposée à la première. L'orifice 591 sert par exemple pour former un collecteur d'alimentation en carburant, l'orifice 592 sert par exemple pour former un collecteur d'évacuation de résidus de combustion et de carburant non utilisé, l'orifice 593 sert par exemple pour former un collecteur d'alimentation en liquide de refroidissement, l'orifice 594 sert par exemple pour former un collecteur d'évacuation de liquide de refroidissement, l'orifice 596 sert par exemple pour former un collecteur d'alimentation en comburant, et l'orifice 595 sert par exemple pour former un collecteur d'évacuation d'eau produite et de comburant non utilisé. [0070] Les orifices des plaques bipolaires Set des assemblages membrane/électrodes 110 sont disposés en vis-à-vis afin de former les différents collecteurs d'écoulement. Des orifices 12, 14 et 16 sont par exemple ménagés dans les assemblages membrane/ électrodes 110 et sont disposés en vis-à-vis respectivement des orifices 592, 594 et 596. Dans un but de simplification, l'orifice 596 sera assimilé à un collecteur d'évacuation de résidus de combustion de l'empilement. [0071] La figure 3 est une vue schématique partielle de dessus d'une tôle 61 d'un exemple de mise en oeuvre d'une plaque bipolaire 5, au niveau des collecteurs 592, 594 et 596. La figure 4 est une vue en coupe d'une telle plaque bipolaire 51, empilée avec une autre plaque bipolaire identique 52, et entre lesquelles une membrane 113 d'un assemblage membrane/électrodes est disposée. La coupe est ici illustrée au niveau du collecteur 596 d'alimentation en comburant. [0072] Chacune des plaques bipolaires 5, 51 et 52 illustrées inclut deux tôles conductrices 61 et 62 solidarisées. Les tôles conductrices 61 et 62 sont avantageusement réalisées en acier inoxydable, matériau très courant et adapté à de nombreux procédés de transformation industriels largement répandus, par exemple l'emboutissage, l'estampage et/ ou le poinçonnage. Les tôles conductrices 61 et 62 illustrées à la figure 4 sont solidarisées par l'intermédiaire de soudures 513. Les tôles conductrices 61 et 62 sont en relief, de façon à ménager des canaux d'écoulement de fluide au niveau des faces externes de chaque plaque bipolaire, et avantageusement entre les tôles conductrices 61 et 62 à l'intérieur de chacune de ces plaques bipolaires. Ainsi, pour chaque plaque bipolaire, des canaux d'écoulement de liquide de refroidissement (non illustrés) sont ménagés entre les tôles conductrices 61 et 62, des canaux d'écoulement de comburant 9 et d'eau 618 sont ménagés sur une face externe de la tôle 61, et des canaux d'écoulement (non illustrés) de carburant sont ménagés sur une face externe de la tôle 62. Les canaux d'écoulement de comburant 618 sont ici de type parallèle et s'étendent selon une même direction. Les canaux d'écoulement de carburant et de liquide de refroidissement sont également avantageusement de type parallèle et s'étendent selon une même direction. Ces différents canaux d'écoulement ne sont pas nécessairement rectilignes (ces canaux peuvent présenter une ondulation), leur direction étant définie par une droite reliant leur entrée à leur sortie. [0073] De façon connue en soi, les différents collecteurs traversant l'empilement com- muniquent avec des zones d'injection respectives. Dans l'exemple illustré à la figure 3, le collecteur 596 communique avec une zone d'injection 586, le collecteur 594 communique avec une zone d'injection 584 et le collecteur 592 communique avec une zone d'injection 582. Chaque zone d'injection comporte des orifices d'injection respectifs en communication avec des canaux d'écoulement respectifs. Les zones d'injection 586, 584 et 582 sont décalées latéralement. Les zones d'injection 582 et 586, comprenant des orifices d'injection respectifs, sont notamment disposées de part et d'autre d'un plan P perpendiculaire à leur plaque bipolaire et incluant la direction des canaux d'écoulement 618, de façon à pouvoir loger plusieurs collecteurs au niveau d'une même extrémité d'une plaque bipolaire. [0074] Des orifices d'injection 512 sont ménagés dans la tôle 61 dans la zone d'injection 586. Comme illustré à la figure 4, des orifices 512 communiquent avec le collecteur 596 par l'intermédiaire d'un passage 511: -traversant des nervures 612 et 622 ; -traversant des nervures 611 et 621 de support de joints 2, les nervures 611 et 621 entourant le collecteur 596 ; et -traversant des nervures 613 et 623. [0075] Les nervures 612 et 613 sont ménagées de part et d'autre de la nervure 611 dans la tôle 61, les nervures 622 et 623 étant ménagées de part et d'autre de la nervure 621 dans la tôle 62. [0076] Des communications de fluide non détaillées et non illustrées sont également ménagées d'une part entre le collecteur 594 et la zone d'injection 584, et d'autre part entre le collecteur 592 et la zone d'injection 582. [0077] Les orifices d'injection 512 de la zone d'injection 586 communiquent avec les canaux d'écoulement 618 par l'intermédiaire d'une zone d'homogénéisation 614 également ménagée sur la face externe de la tôle 61. Une zone d'homogénéisation se différencie généralement d'une zone réactive 619 incluant les canaux d'écoulement 618 : -par l'absence d'électrode surplombant cette zone d'homogénéisation dans l'assemblage membrane-électrodes ; et/ou -par la présence de canaux d'homogénéisation présentant une inclinaison par rapport aux canaux d'écoulement 618, de façon à rendre la zone d'homogénéisation 614 plus compacte. [0078] La fonction des zones d'homogénéisation 614 est notamment de limiter les dif- férences de débits entre les différents canaux d'écoulement 618 et d'homogénéiser les pertes de charges pour les différents chemins d'écoulement possibles. [0079] Avantageusement, une zone d'homogénéisation est ménagée dans la face externe définie par la tôle 62, pour mettre en communication des orifices d'injection de la zone d'injection 582 avec des canaux d'écoulement de cette face externe. Avantageusement, cette zone d'homogénéisation est positionnée en superposition avec la zone d'homogénéisation 614. [0080] La zone d'homogénéisation 614 comprend des canaux d'homogénéisation 641 séparés les uns des autres par des parois latérales. Chaque canal d'homogénéisation met en communication au moins un orifice 512 avec plusieurs canaux d'écoulement 618. L'alimentation de plusieurs canaux d'écoulement 618 par un même canal d'homogénéisation permet de façon générale d'augmenter la compacité de la zone d'homogénéisation 614. Afin d'obtenir un tel résultat sans altérer excessivement les différences de débit entre canaux d'écoulement les plus éloignés, et sans induire de trop grands gradients de pression à l'entrée de canaux d'écoulement, l'invention propose de subdiviser des canaux d'homogénéisation en plusieurs branches, en partant d'un orifice d'injection 512 jusqu'à un canal d'écoulement 618. [0081] Dans l'exemple illustré, la zone d'homogénéisation 614 est scindée en une zone d'homogénéisation 616 et une zone d'homogénéisation 617. La zone d'homogénéisation 616 forme un premier tronçon et comporte des canaux d'homogénéisation dans lesquels débouchent les orifices d'injection 512. La zone d'homogénéisation 617 forme un deuxième tronçon comportant des branches débouchant dans des canaux d'écoulement 618. [0082] Avantageusement, chaque branche de la zone 617 débouche dans un unique canal de la zone 616. Ainsi, une éventuelle accumulation d'eau dans la zone 616 est plus facilement évacuée car : -l'écoulement dans les canaux d'écoulement 618 en aval de cet éventuel canal bouché doit nécessairement passer par ce canal bouché, ce qui garantit une pression de débouchage appliquée sur l'éventuelle accumulation d'eau ; -l'homogénéité de perte de charge entre les différents chemins d'écoulement garantit une pression suffisante sur l'éventuelle accumulation d'eau pour favoriser le débouchage. [0083] De même, une éventuelle accumulation d'eau dans la zone 617 est plus facilement évacuée car le canal de la zone 616 dans lequel débouchent les branches de la zone 617 11 applique une pression homogène sur ces branches. Du fait de l'homogénéité de perte de charge des chemins d'écoulement passant par les différentes branches, on favorise une pression de débouchage sur une éventuelle accumulation d'eau. [0084] La ligne L illustrée permet de situer les embranchements entre les canaux d'homogénéisation de la zone 616 et leurs branches de la zone 617. Au niveau d'un embranchement, un canal d'homogénéisation se scinde ici en deux branches. Avantageusement, un canal d'homogénéisation se scinde au maximum en trois branches au niveau d'un embranchement, afin de ne pas accroître excessivement la perte de charge dans les canaux d'homogénéisation. Avantageusement chacun desdits embranchements est disposé dans son canal d'homogénéisation à une distance d'un orifice d'injection 512 comprise entre 0,3 *Lch et 0,7 Lch, avec Lch la longueur du canal d'homogénéisation dans lequel est situé cet embranchement. [0085] Dans l'exemple illustré, chaque branche de la zone 617 débouche avantageusement dans plusieurs canaux d'écoulement 618. Avantageusement, chaque branche de la zone 617 débouche dans au plus trois canaux d'écoulement 618, afin de ne pas accroître les pertes de charges dans la zone 616. [0086] Comme les canaux d'homogénéisation de la zone 616 sont moins nombreux que leurs branches dans la zone 617, les canaux d'homogénéisation de la zone 616 peuvent présenter une inclinaison par rapport aux canaux d'écoulement 618 supérieure à celle de leurs branches. Une telle inclinaison accrue permet de limiter la dimension de la zone d'homogénéisation 614, et donc de limiter l'encombrement général de la plaque bipolaire et de l'empilement. Les branches de la zone 617 forment avantageusement un angle d'au moins 20° par rapport aux canaux d'écoulement 618. Les canaux d'homogénéisation de la zone 616 forment avantageusement un angle d'au moins 40° par rapport aux canaux d'écoulement 618, et un angle d'au moins 20° par rapport aux branches de la zone 617. Une inclinaison des canaux d'homogénéisation par rapport aux canaux d'écoulement permet d'autre part d'utiliser une même section transversale pour les canaux d'écoulement et les canaux d'homogénéisation, alors que ces derniers sont moins nombreux. De même, une inclinaison des canaux du premier tronçon par rapport aux branches du deuxième tronçon permet de ménager un premier tronçon avec des canaux ayant la même section transversale que les branches dans le deuxième tronçon. En utilisant de mêmes sections transversales, il est possible de définir aisément de mêmes conditions d'écoulement à travers tous les chemins d'écoulement, en particulier lorsque les canaux d'homogénéisation plus courts en entrée sont compensés par des canaux d'homogénéisation plus longs en sortie de canaux d'écoulement communs. [0087] La figure 5 est un diagramme illustrant un différentiel de pression de sortie de canaux d'écoulement en fonction de leur position transversale. L'abscisse correspond à un 12 indice de canal, l'ordonnée à une différence de pression en Pascal. La figure 5 illustre des résultats de simulation avec une zone d'homogénéisation selon l'état de la technique comportant des canaux d'homogénéisation sans embranchement alimentant quatre canaux d'écoulement (courbe du haut), avec une zone d'homogénéisation selon l'état de la technique comportant des canaux d'homogénéisation sans embranchement alimentant deux canaux d'écoulement (courbe du bas) et avec une zone d'homogénéisation 614 selon l'invention (courbe du milieu). On constate qu'une zone d'homogénéisation 614 selon l'invention permet de maintenir une disparité de pressions dans les canaux d'écoulement 618 relativement réduite, tout en permettant de réduire sensiblement son encombrement. [0088] Avantageusement, la section transversale de chacun des canaux d'homogénéisation dans la zone 616 est identique à la section transversale de chacun des canaux d'écoulement 618, ce qui permet d'obtenir une compacité maximale avec un angle d'inclinaison maximal entre les canaux d'homogénéisation de la zone 616 et les canaux d'écoulement 618. Une même section transversale entre les canaux d'homogénéisation de la zone 616 permet en outre d'obtenir une bonne maîtrise des conditions d'écoulement et une homogénéité des conditions d'écoulement comme détaillé auparavant. Avantageusement, la section transversale des canaux d'homogénéisation dans la zone ou tronçon 616 est égale à la section transversale des branches dans la zone ou tronçon 617, toujours pour favoriser la maîtrise des conditions d'écoulement et l'homogénéisation des conditions d'écoulement. [0089] À la verticale de la zone d'homogénéisation 614, la plaque bipolaire peut comporter une zone d'homogénéisation pour les canaux d'écoulement de carburant, cette zone d'homogénéisation pouvant présenter une forme symétrique de la zone d'homogénéisation 614 pal- rapport à une droite perpendiculaire à la plaque bipolaire et passant par son centre. [0090] La figure 6 est une vue de dessus d'une variante de plaque bipolaire permettant d'équilibrer les pertes de charges dans les différents trajets d'écoulement passant par les canaux d'écoulement 618. Une zone d'homogénéisation 634 est formée à l'opposé de la zone d'homogénéisation 614 par rapport aux canaux d'écoulement 618 de la zone de réaction 619. La zone d'homogénéisation 634 présente une forme sensiblement symétrique de la zone 614 par rapport à un axe perpendiculaire à la plaque bipolaire. Un tel axe est identifié par le point 0 sur cette figure. Ainsi, un trajet d'écoulement passant par un quelconque canal d'écoulement 618 est identique au trajet d'écoulement passant par le canal positionné de façon symétrique par rapport à un plan médian parallèle au plan P. Avantageusement, la longueur de l'ensemble des trajets d'écoulement à travers la zone d'homogénéisation 614, les canaux d'écoulement 618 et la zone d'homogénéisation 634 est identique. Une telle homogénéité de conditions 13 d'écoulement est encore renforcée par une même section transversale dans les différents canaux d'écoulement, canaux d'homogénéisation ct branches des canaux d'homogénéisation. [0091] Pour tenir compte de conditions d'écoulement légèrement différentes entre l'entrée et la sortie de trajets d'écoulement, la zone d'homogénéisation 614 peut présenter une géométrie différente de la zone d'homogénéisation 634, par exemple avec des angles différents des canaux d'homogénéisation dans ces deux zones d'homogénéisation. Du fait des angles entre les canaux et branches des zones d'homogénéisation et les canaux d'écoulement, certains canaux ct branches d'homogénéisation sont plus courts que d'autres. Pour conserver une longueur très proche entre les trajets d'écoulement, aux extrémités d'un canal d'écoulement, plus le canal et la branche d'homogénéisation de la zone 614 débouchant dans ce canal d'écoulement est court, plus le canal et la branche d'homogénéisation de la zone 634 débouchant dans ce canal d'écoulement est long. En pratique, pour un canal d'écoulement 618 donné, le canal et la branche d'homogénéisation de la zone 614, et le canal et la branche d'homogénéisation de la zone 634 débouchant dans cc canal d'écoulement 618 sont positionnés de côtés opposés d'un plan perpendiculaire à la plaque bipolaire et s'étendant selon la direction de cc canal d'écoulement 618. [0092] La figure 6 illustre un premier exemple de conception de la géométrie d'une zone d'homogénéisation 614 ou 634. Cette conception permet d'optimiser la compacité des zones d'homogénéisation. Dans cet exemple, une ligne A-B passe par les extrémités des canaux d'écoulement 618. Une ligne A-C est tracée, sécante à la ligne A-B au point A. Les embranchements sont ménagés le long de la ligne A-C. La zone d'homogénéisation 617 est donc positionnée entre les lignes A-B et A-C, et plus précisément délimitée par un triangle ABC. Dans cet exemple, une ligne A-D définit la jonction entre la zone d'injection 586 et la zone d'homogénéisation 616, cette ligne étant sécante à la ligne A-B au point A. La zone d'homogénéisation 616 est donc positionnée entre les lignes A-D et A-C, et plus précisément délimitée par un triangle ADC. De façon similaire, la zone d'homogénéisation 634 est scindée en une zone d'homogénéisation 636 délimitée par un triangle A'B'C', et une zone d'homogénéisation 637 délimitée par un triangle A'D'C'. Les zones d'injection pour le liquide de refroidissement et pour le comburant peuvent être positionnées respectivement sur les segments BC et CD par exemple. [0093] La figure 7 illustre un deuxième exemple de conception de la géométrie d'une zone d'homogénéisation 614 ou 634. Comme dans l'exemple précédent, la zone d'homogénéisation 634 présente une forme sensiblement symétrique de celle de la zone 614 pal- rapport à un axe perpendiculaire à la plaque bipolaire. Un tel axe est identifié par le point 0 sur la figure. Ainsi, un trajet d'écoulement passant par un quelconque 14 canal d'écoulement 618 est identique au trajet d'écoulement passant par le canal positionné de façon symétrique par rapport à un plan médian de la plaque bipolaire parallèle au plan P. Les zones d'homogénéisation 616 et 617 sont ici délimitées par des quadrilatères. Les canaux d'homogénéisation de la zone homogénéisation 614 présentent alors des longueurs dont l'ordre de grandeur est relativement proche, de sorte que les pertes de charges de l'écoulement les traversant sont relativement proches. [0094] La figure 8 illustre un troisième exemple de conception de la géométrie d'une zone d'homogénéisation 614 ou 634. Dans cet exemple, les embranchements entre les canaux d'homogénéisation de la zone 616 et les branches de la zone d'homogénéisation 617 sont positionnés sur une ligne courbe. Une telle configuration est par exemple destinée à s'adapter à des collecteurs 596 ou 591 de section circulaire ou ovale, comme illustré sur cette figure. [0095] TI est aussi possible de prévoir des zones d'homogénéisation non symétriques, pour tenir compte des différences de pertes de charges des différents écoulements. Par exemple, les canaux d'homogénéisation pour du carburant de type dihydrogène peuvent présenter une inclinaison supérieure aux canaux d'homogénéisation du comburant. Ainsi, les collecteurs 596, 592 et 594 illustrés à la figure 3 peuvent être intervertis, comme illustré dans un exemple à la figure 9. [0096] La figure 10 est une vue de dessus d'un premier exemple de mode de réalisation d'une plaque bipolaire 51 selon l'invention. La plaque bipolaire 51 est ici illustrée au niveau d'une zone d'homogénéisation 614 et illustre sa liaison avec une zone réactive 619 et sa liaison avec une zone d'injection 586 comportant des orifices d'injection 512. Le collecteur d'écoulement de fluide 596 est en communication avec la zone d'injection 586. La ligne en pointillés illustre une direction transversale de la zone d'homogénéisation 614. La direction transversale est ici illustrée au niveau de la liaison entre les canaux d'écoulement 641 de la zone d'homogénéisation et les canaux 618 de la zone réactive 619. Les canaux d'écoulement 618 de la zone réactive 619 ne sont illustrés que partiellement mais s'étendent selon une direction longitudinale, perpendiculaire à la direction transversale. Les canaux d'écoulement 618 sont ici de type parallèle et s'étendent sans point de rebroussement jusqu'à une autre zone d'homogénéisation, au niveau d'une autre extrémité longitudinale de la plaque bipolaire. [0097] La zone d'homogénéisation 614 comporte une zone médiane 67 et des extrémités transversales 65 et 66. Des canaux d'écoulement 641 sont répartis transversalement dans la zone médiane. La zone d'homogénéisation comporte par ailleurs des canaux d'écoulement 643 et 644 disposés respectivement aux extrémités transversales 65 et 66 de la zone d'homogénéisation 614. [0098] Des nervures 71 et 72 s'étendent sur le côté de la zone d'homogénéisation 614, inté- gralcment le long des canaux d'écoulement 643 disposés aux extrémités transversales 65 et 66 respectivement. Les nervures 71 et 72 sont séparées de la zone d'homogénéisation par des gorges 73 et 74 respectivement. Les nervures 71 et 72 sont typiquement configurécs pour servir de support pour des joints, par exemple des joints en élastomère, non illustrés ici. Les gorges 73 et 74 sont par exemple formées entre les nervures 71 et 72 et la zone d'homogénéisation 614 afin de respecter des tolérances de fabrication des tôles de la plaque bipolaire 51 lorsqu'elles sont réalisées par emboutissage, ou pour pouvoir réaliser des soudures entre tôles. Les différents canaux d'écoulement peuvent notamment être formés par emboutissage d'une tôle métallique. Les gorges 73 et 74 sont sujettes à un écoulement de court-circuit du réactif devant normalement traverser la zone d'homogénéisation 614 et la zone réactive 619. Une partie de cet écoulement pouvant pénétrer à nouveau dans les canaux d'écoulement 643 et 644 disposés aux extrémités transversales, ces canaux 643 et 644 pourraient présenter un débit supérieur à celui des canaux d'écoulement 641. Un tel différentiel de débit peut perturber le fonctionnement de la pile à combustible. [0099] Afin de pallier ce problème, la plaque bipolaire 51 comporte ici des restrictions d'écoulement 75 et 76 au niveau de la liaison entre le collecteur 596 et les canaux d'écoulement 643 et 644, par rapport à la liaison entre le collecteur 596 et les canaux d'écoulement 641. Dans cet exemple, des parois latérales délimitent les extrémités 75 et 76 de la zone d'homogénéisation et séparent les gorges 73 et 74 de la zone d'homogénéisation 614. Les restrictions d'écoulement 75 et 76 sont ici formées par des excroissances de ces parois latérales dans la zone d'homogénéisation. Ces excroissances sont ici en vis-à-vis respectivement des canaux d'écoulement 643 et 644. Ces excroissances s'étendent ici sur toute la hauteur des canaux d'écoulement 643 et 644. De telles excroissances peuvent aisément être formées par emboutissage. Les excroissances permettent de former des restrictions d'écoulement en restreignant la section de passage de fluide entre les canaux d'écoulement 643-644 et le collecteur 596. Les restrictions d'écoulement 75 et 76 sont disposées au niveau de la liaison entre la zone d'homogénéisation 614 et le collecteur 596, plutôt qu'au niveau de la liaison entre la zone d'homogénéisation 614 et la zone réactive 619. Ainsi, les restrictions d'écoulement 75 et 76 induisent une perte de charge plus importante entre les canaux d'écoulement 643-644 et le collecteur 596 qu'entre les canaux d'écoulement 641 et le collecteur 596, ce qui est compensé par un apport parasite de réactif provenant des gorges 73 et 74, le long de la zone d'homogénéisation 614. [0100] La figure 11 est une vue en perspective d'un deuxième exemple de mode de réa- lisation d'une plaque bipolaire Si selon l'invention. La plaque bipolaire 51 est ici illustrée au niveau d'une zone d'homogénéisation 614 et illustre sa liaison avec une zone d'injection 586. La plaque bipolaire 51 est ici illustrée au niveau de son extrémité 16 transversale 65. Le collecteur d'écoulement dc fluide 596 est en communication avec la zone d'injection 586. La ligne en pointillés illustre une direction transversale de la zone d'homogénéisation 614. La direction transversale est ici illustrée au niveau de la liaison entre les canaux d'écoulement 641 de la zone d'homogénéisation et la zone d'injection 586. [0101] La zone d'homogénéisation 614 comporte une zone médiane 67 et des extrémités transversales, l'extrémité transversale 65 est ici illustrée. Des canaux d'écoulement 641 sont répartis transversalement dans la zone médiane. La zone d'homogénéisation comporte par ailleurs des canaux d'écoulement disposés respectivement aux extrémités transversales de la zone d'homogénéisation 614. La zone d'homogénéisation 614 comporte ici un canal d'écoulement 643 disposé au niveau de l'extrémité 65. Un canal d'écoulement non illustré est également disposé au niveau dc l'extrémité transversale opposée de la zone d'homogénéisation 614. [0102] Des nervures 71 et 72 s'étendent sur le côté de la zone d'homogénéisation 614, le long des canaux d'écoulement disposés aux extrémités transversales respectivement. La nervure 71 est illustrée ici. Les nervures sont séparées de la zone d'homogénéisation par des gorges, notamment la gorge 73 sur la figure 11. Les nervures sont typiquement configurées pour servir de support pour des joints, par exemple des joints en élastomère, non illustrés ici. Les gorges sont par exemple formées entre les nervures et la zone d'homogénéisation 614 afin dc respecter des tolérances de fabrication des tôles de la plaque bipolaire 51 lorsqu'elles sont réalisées par emboutissage, ou de réaliser des soudures entre tôles. Les gorges sont sujettes à un écoulement de court-circuit du réactif devant normalement traverser la zone d'homogénéisation 614 et la zone réactive 619. Une partie de cet écoulement pouvant pénétrer à nouveau dans les canaux d'écoulement disposés aux extrémités transversales, ces canaux d'extrémité pourraient présenter un débit supérieur à celui des canaux d'écoulement 641. [0103] Afin de pallier ce problème, la plaque bipolaire 51 comporte ici des restrictions d'écoulement au niveau de la liaison entre le collecteur 596 et les canaux d'écoulement des extrémités de la zone d'homogénéisation 614, par rapport à la liaison entre le collecteur 596 et les canaux d'écoulement 641. Une restriction d'écoulement 78 est notamment ménagée au niveau de la liaison entre le canal 643 et le collecteur 596. Dans cet exemple, la restriction d'écoulement 78 est formée d'un bossage. Le bossage s'étend ici sur une partie de la hauteur du canal d'écoulement 643. Ce bossage est ici en vis-à-vis du canal d'écoulement 643. Ce bossage s'étend ici sur toute la largeur d'une zone d'accès à ce canal 643. De tels bossages peuvent aisément être formés par emboutissage, ou par un élément rapporté par dépôt d'un matériau sur une tôle emboutie. Le bossage permet de former des restrictions d'écoulement en restreignant la 17 section de passage de fluide entre le canal d'écoulement 643 et le collecteur 596. Les restrictions d'écoulement sont disposées au niveau de la liaison entre la zone d'homogénéisation 614 et le collecteur 596, plutôt qu'au niveau de la liaison entre la zone d'homogénéisation 614 et la zone réactive 619. Ainsi, les restrictions d'écoulement induisent une perte de charge plus importante entre les canaux d'écoulement d'extrémité transversale (643 par exemple) et le collecteur 596 qu'entre les canaux d'écoulement 641 et le collecteur 596, ce qui est compensé par un apport parasite de réactif provenant des gorges (73 par exemple), le long de la zone d'homogénéisation 614. [0104] Une restriction d'écoulement 78 sous forme de bossage rapporté pourra avanta- geusement être réalisée dans un même matériau élastomère qu'un joint disposé sur la nervure 71. [0105] Dans les modes de réalisation des figures 10 et 11, une autre zone d'homogénéisation est formée et séparée de la zone d'homogénéisation par la zone réactive. Les deux zones d'homogénéisation peuvent être le symétrique l'une de l'autre par rapport à un axe perpendiculaire à la zone réactive. Avantageusement, si on a ménagé une restriction d'écoulement pour un canal d'écoulement disposé à une extrémité transversale d'une zone d'homogénéisation, on ménagera une restriction d'écoulement pour un autre canal d'écoulement disposé à une extrémité transversale opposée de l'autre zone d'homogénéisation. Ainsi, on peut garantir des conditions d'écoulement sensiblement identique sur les extrémités transversales de la plaque bipolaire. [0106] Sur la figure 12, on a illustré un troisième mode de réalisation, variante du premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, la nervure 71 s'étend seulement partiellement le long de la zone d'homogénéisation 614. [0107] L'invention a été décrite en référence à une pile à combustible. L'invention peut également s'appliquer à d'autres types de réacteurs électrochimiques, par exemple des électrolyseurs. 18 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]