Brevet FR3117275A1 — publié le 20220610

Plaque bipolaire imprimé pour réacteur électrochimique Plaque bipolaire (1) pour réacteur électrochimique, comportant trois tôles conductrices (10a, 10b, 10c) empilées les unes sur les autres, chaque tôle conductrice comportant une première face (101) et une deuxième face (102) et des canaux de distribution de fluide réactif (11) et/ou des canaux de refroidissement (11'), les canaux de distribution de fluide réactif (11) et/ou les canaux de refroidissement (11') étant imprimés, notamment par sérigraphie, seulement sur la première face (101) de chaque tôle conductrice (10a, 10b, 10c). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Plaque bipolaire imprimé pour réacteur électrochimique La présente invention concerne un réacteur électrochimique, notamment une pile à combustible ou un électrolyseur, constitués d’un empilement de plaques bipolaires et d’assemblages membrane-électrodes (aussi appelés AME). L’invention porte plus spécifiquement sur une plaque bipolaire comportant des tôles métalliques imprimées ménageant des canaux et sur un procédé de fabrication d'une telle plaque bipolaire. Cette invention s’applique notamment au domaine des piles à combustible. L’invention peut s’appliquer aux piles à combustible alimentées avec de l’hydrogène comme combustible, mais elle peut également s'appliquer pour d'autres combustibles, comme le méthanol par exemple. Une pile à combustible est un empilement de cellules élémentaires dans lesquelles a lieu une réaction électrochimique entre deux fluides réactifs, le combustible et le comburant, qui sont introduits de manière continue. Le combustible est apporté au contact de l’anode, le comburant au contact de la cathode. La réaction est subdivisée en deux demi-réactions, à savoir une oxydation et une réduction, qui ont lieu en présence d’un conducteur ionique entre les deux électrodes, l’électrolyte, et d’un conducteur électronique, le circuit électrique externe, d’une part à l’interface anode / électrolyte et d’autre part à l’interface cathode / électrolyte. Chaque cellule élémentaire est constituée d’un cœur de pile ou assemblage membrane-électrodes (AME), associé à des plaques bipolaires assurant à la fois la distribution des fluides réactifs, la collecte des produits, la transmission de l’énergie électrique et thermique produite, et la séparation physique des différents compartiments (anodique, cathodique et de refroidissement), parfois avec l’aide de joints. La demande FR 3 085 800 porte sur un procédé d'impression de guides d'écoulement d'une plaque bipolaire. Cette demande ne décrit pas d'étape de pliage des tôles La demande DE 10 2014 205543 décrit un procédé de pliage d'une plaque bipolaire profilée. Cette demande ne décrit pas d'étape d'impression de canaux. Il existe un besoin pour simplifier la fabrication d'une plaque bipolaire pour réacteur électrochimique. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : La est une vue en section transversale, schématique et partielle d’une plaque bipolaire selon l'invention, la est une vue analogue à la illustrant une plaque bipolaire de l'art antérieur, la est une vue en perspective, schématique et partielle, des tôles de la plaque bipolaire de la , et la illustre les étapes du procédé de fabrication de la plaque bipolaire des figures 1 et 3. Plaque bipolaire (1) pour réacteur électrochimique, comportant trois tôles conductrices (10a, 10b, 10c) empilées les unes sur les autres, chaque tôle conductrice comportant une première face (101) et une deuxième face (102) et des canaux de distribution de fluide réactif (22) et/ou des canaux de refroidissement (22'), les canaux de distribution de fluide réactif (22) et/ou les canaux de refroidissement (22') étant imprimés, notamment par sérigraphie, seulement sur la première face (101) de chaque tôle conductrice (10a, 10b, 10c), au moins deux tôles conductrices étant reliées entre elles par une ou plusieurs liaisons (12,12'). Plaque selon la revendication précédente, les trois tôles conductrices étant reliées entre elles par une ou plusieurs liaisons (12,12'), notamment par au moins une ligne de pliage. Plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'impression des canaux de distribution (22) se faisant par sérigraphie, notamment par sérigraphie rotative ou à plat, flexographie, héliogravure, et/ou pulvérisation par aérosol. Plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, les canaux de distribution de fluide réactif (22) étant imprimés avec un premier matériau, ce premier matériau comportant un matériau conducteur, notamment comportant du graphite. Plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, les canaux de refroidissement (22') étant imprimés avec un deuxième matériau, le deuxième matériau étant différent du premier matériau. Plaque selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, comportant, sur au moins une des trois tôles conductrices (10a, 10b, 10c), un ou plusieurs joints déposés par impression d'un troisième matériau, notamment un troisième matériau différent des premier et/ou deuxième matériaux. Plaque bipolaire pour réacteur électrochimique, comportant trois tôles conductrices (10a, 10b, 10c) empilées les unes sur les autres, chaque tôle conductrice comportant une première face (101) et une deuxième face (102) et comportant des canaux de distribution destinés à distribuer des fluides réactifs (22) et/ou de refroidissement (22'), les canaux de distribution des fluides réactifs (22) étant imprimés avec un premier matériau seulement sur la première face (101) de chaque tôle conductrice (10a, 10b, 10c), les canaux de distribution de fluide de refroidissement (22') étant imprimé avec un deuxième matériau seulement sur la première face (101) de chaque tôle conductrice (10a, 10b, 10c), le deuxième matériau étant un matériau non conducteur. Procédé de fabrication d'une plaque bipolaire à partir d'un substrat formant une tôle conductrice de droite (10a), une tôle conductrice du centre (10b) et une tôle conductrice de gauche (10c), chacune des tôles conductrices comportant une première face (101) et une deuxième face (102), le procédé comportant les étapes suivantes : (a) Imprimer sur les premières faces (101) des tôles conductrices des canaux de distribution de fluide réactif (11) dans un premier matériau et/ou des canaux de refroidissement (22') dans un deuxième matériau, (b) Plier une première fois le substrat de sorte que la deuxième face (102) de la tôle conductrice de gauche (10a) soit en regard de la deuxième face (102) de la tôle conductrice du centre (10b), (c) Plier une seconde fois le substrat de sorte que la deuxième face (102) de la tôle conductrice de droite (10c) soit en regard de la première face (101) de la tôle conductrice du gauche (10c). Procédé selon la revendication précédente, la ou les étapes d’impression étant effectuées sans déplacement du substrat. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, des canaux de refroidissement (22') étant imprimés sur la tôle de gauche (10a). Procédé selon l'une des trois revendications précédentes, le premier matériau étant un matériau conducteur. Procédé selon l'une des quatre revendications précédentes, les premier et deuxième matériaux étant identiques, étant notamment tous deux conducteurs. Procédé selon la revendication précédente, l'impression des canaux de distribution de fluide réactif (22) dans le premier matériau se faisant simultanément à l'impression des canaux de refroidissement (22') dans le deuxième matériau. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, les premier et deuxième matériaux étant différents, le premier matériau étant notamment conducteur et le deuxième matériau étant notamment non conducteur, l'impression des canaux de distribution de fluide réactif dans le premier matériau ayant lieu avant et/ou après l'impression des canaux de refroidissement dans le deuxième matériau. Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 14, dans lequel on imprime également un troisième matériau sur au moins l’une des tôles, notamment sur les trois tôles, Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, comportant l'étape supplémentaire suivante : (d) séchage des canaux de distribution de fluide réactif (22) et de refroidissement (22'), cette étape (d) de séchage étant mis en œuvre après l'étape (a) d'impression et avant les étapes (b) et (c) de pliage.