FR 2102287 A1 19720407 FR 7125897 A 19710715 71 25897 1 2102287 La présente invention concerne un appareil constitué d'un ensemble de piles à combustible entassée? et de moyens pour régler l'humidité, la distribution des températures et les arrivées de combustible et d'air dans la pile.- En particulier, elle 5 concerne un système de piles à combustible autonome et fiable qui n'est pas limité, mais est spécialement adapté à la fourniture d'énergie électrique pour une opération de longue durée sans surveillance comme celle nécessaire pour des zones lointaines. 10 les piles à combustible présentent divers avantages attrayants qui les rendent, potentiellement utiles comme source d'énergie pour de nombreuses applications. Parmi les utilisations possibles, on peut citer l'utilisation comme source d'énergie primaire dans des zones lointaines où on ne dispose 15 pas des sources usuelles d'énergie et où le service et l'entretien du matériel serait limité. Des exemples dans ce domaine sont des répéteurs pour communications sans surveillance, des aides à la navigation et des stations météorologiques et océanographiques. Pour ces applications, la source d'énergie doit être 20 . autonome et la fiabilité du système est d'une importance maximale. Parmi les problèmes qui se sont posés dans les systèmes de piles à combustible, se trouvent le réglage de la température dans la pile et l'élimination des produits résiduai-25 res. Un autre problème est la possibilité peur le système de faire arriver continuellement et de distribuer les charges des -corps en réaction dans les électrodes. Il y a lieu de noter que chacun de ces problèmes est très complexe. Par exemple, dans le cas du réglage de la température, il est nécessaire non seulement 30 d'évacuer la chaleur produite dans la réaction, mais encore d'effectuer cette évacuation avec un gradient minimal de température à travers les électrodes. Il est important que la distribution des températures sur la surface de la pile soit aussi uniforme que possible, ceci maintiendra une densité uniforme de 35 courant et, par conséquent, réduira au minimum toute dégradation. Dans le cas de piles fonctionnant avec un combustible contenant de l'hydrogène et un oxydant contenant de l'oxygène, le produit 71 25897 2 2102287 est de l'eau. Le réglage précis de l'évacuation de l'eau a été longtemps un problème. La difficulté réside dans le fait que la cadence d'évacuation de l'eau doit correspondre avec précision à la cadence de formation de l'eau. Quand les gaz en réaction 5 sont utilisés pour évacuer l'eau de la pile, une distribution uniforme des gaz en réaction et de la température sur la surface active de la pile devient particulièrement difficile» Un contrôle strict de ces facteurs est nécessaire pour éviter des déséquilibres avec pour conséquence des effets nuisibles sur la 10 pile. .11 devient particulièrement difficile de surmonter ces difficultés opératoires critiques quand des limitations de dimensions, de poids et des contraintes complexes d'autonomie • sont imposées au constructeur de la source de courant. Divers moyens ont été proposés pour résoudre ces 15 problèmes. Les procédés suggérés de régulation thermique dépendaient en partie du type d'électrolyte utilisé. Par exemple, avec des électrolytes liquides, il a été suggéré de faire circu-■ 1er 1*électrolyte dans un circuit extérieur de refroidissement. Avec un électrolyte immobile, on a proposé des plaques froides 20 empilées, comme des plaques reliées thermiquement à un tuyau de refroidissement dans lequel circule un agent de refroidissement, ou des plaques bipolaires munies d'ailettes de refroidissement qui s'étendent dans une chambre de refroidissement séparée. Généralement, les moyens suggérés antérieurement pour résoudre 25 les problèmes n'ont pas été satisfaisants principalement en ce qu'ils augmentent la complexité tout en réduisant la fiabilité du système» Dans la demande de brevet des Etats Unis d'Amérique n° 859.111, déposée le 18 septembre 1969, la meilleure évacua-30 tion de la chaleur est obtenue grâce à la conception particulière des plaques bipolaires d'une haute conductivité thermique. Ces plaques comportent des ailettes de refroidissement et elles sont de dimensions définies par une formule donnée de manière à fournir un parcours minimal de transmission de chaleur de l'en-35 trée à la sortie de l'air à travers la zone active de la pile. De cette manière, les différences de température dans la pile sont maintenues basses. Il est bien connu de l'homme de l'art que pour une opération efficace, en particulier pour porter à 71 25897 3 2102287 son maximum la stabilité des performances à long terme, une densité uniforme de courant sur la surface de chaque pile est nécessaire. Les plaques bipolaires doivent donc être en une matière 5 d'une haute conductivité calorifique et le parcours horizontal de transmission de chaleur doit être maintenu court de façon que la température soit maintenue aussi uniforme que possible dans toute la pile à combustible. Bien que de telles piles à combustible aient été construites et aient fonctionné efficacement pen-10 dant de nombreux milliers d'heures, les batteries de piles doivent, par définition, être d'une configuration assez étroite et, par conséquent, comportant des limitations pratiques en ce qui concerne la capacité de production de courant. Selon la présente invention, il est prévu un système de 15 piles à combustible dans lequel la maîtrise de la température, de l'eau produite et la distribution d'assez d'oxygène aux cathodes et à travers les cathodes sont obtenues sans utilisation d'un système extérieur de refroidissement, de fluides frigorigè-nes séparés ou de dispositifs complexes. De plus, les limitations 20 mentionnées ci-dessua ont été, dans une large mesure, éliminées. Les plaques des piles n'ont pas besoin d'ailettes de refroidissement, et de plus l'épaisseur et la conductivité calorifique ne sont plus aussi critiques. En outre, la longueur du parcours de la charge d'oxydant à travers la pile dépend seulement de consi-2 5 dérations de chutes de pression, de sorte que la configuration de la batterie de piles peut être choisie de manière qu'elle satisfasse à des exigences individuelles avec seulement peu ou même pas du tout d'effet sur la distribution uniforme des températures dans toute la pile0 30 Dans la présente invention, le courant d'alimenta tion en oxydant a pour triple rôle d'évacuer la chaleur perdue et l'eau produite et de faire arriver l'oxydant aux éléments. Ceci est rendu possible grâce au type particulier d1électrolyte utilisé et au procédé perfectionné pour évacuer la chaleur des 35 piles. Cette meilleure évacuation de la chaleur est obtenue grâce à une nouvelle disposition de l'alimentation en oxydant de la batterie de piles à combustible comme décrit ci-après0 71 25897 4 2102287 - la figure 1 est une vue avec arrachement montrant la construction d'un élément du côté entrée du combustible, avec une plaque bipolaire sur la face de chacune des électrodes; - la figure 2 est une vue schématique de détail, en 5 coupe, à plus grande échelle, d'une batterie de piles, partiellement espacées} - la figure 3 est une vue en plan du côté de la plaque bipolaire qui fait face à une électrode à oxygène ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective, 10 avec arrachement, montrant les passages de circulation pour l'entrée de l'air et du combustible et le concept de circulation d'air à contre-courant de la présente invention. Dans ce mode de réalisation préféré, la circulation du combustible est orientée perpendiculairement à la circulation de l'air} 15 - la figure 5 est un schéma montrant le concept de circulation à contre-courant de l'air selon la présente invention et. le flux vertical de chaleur dans le cas d'une batterie de neuf piles disposées de manière que l'air soit réparti entre trois groupes de trois piles; 20 -Les figures 6a et 6b sont des vues schématiques, de face et de côté, d'une batterie de huit piles, toutes deux avec arrachement, montrant une façon de réaliser les branchements pour circulation de l'air pour un balayage par l'air à contre-courant dans les éléments selon la présente invention} 25 -Les figures 7a et 7b sont des vues schématiques, de côté et en bout, d'une batterie de piles à combustible, toutes deux avec arrachement, montrant une façon de réaliser les branchements pour circulation de l'air en vue d'un balayage par l'air à contre-courant selon la présente invention} 30 - les figures 8 et 9 sont des graphiques montrant le profil des températures dans les piles d'une batterie de 16 piles prévue pour circulation de l'air à contre-courant selon la présente invention, comme expliqué plus en détail dans un exemple ci-après. 35 Le système de piles à combustible de la présente invention utilise une batterie de piles formée de plusieurs piles à combustible individuelles, chaque pile comprenant une électrode à combustible, une électrode à oxygène et un système d'électroly- 71 25897 5 2102287 te liquide 'stable immobilisé. Séparant des éléments adjacents et en contact avec les électrodes, se trouve une plaque de pile imperméable et conductrice de la chaleur pour distribution des corps en réaction et réglage de la température. Cette plaque 5 présente des canaux de circulation de gaz sur les surfaces en contact avec les électrodes. De préférence, ces canaux sont sous la forme de rainures» Ces rainures communiquent entre elles dans la zone active de la pile, les canaux; de circulation des gaz s'étendent en travers de la plaque de pile sur la zone active de 10 3a pile. Sur la surface de plaque de pile qui est en contact avec une électrode à oxygène, les canaux de circulation des gaz s'étendent depuis le bord de la plaque du côté d'entrée de l'air jusqu'au côté opposé de la plaque, les canaux de circulation de gaz sur la surface de la plaque de pile qui est en contact avec 15 une électrode à combustible s'étendent depuis l'entrée jusqu'à des ouvertures de sortie dans la plaque de pile0 Les piles utilisent de préférence une charge contenant de l'hydrogène comme combustible et l'air comme oxydant. L'eau est le produit qui doit être évacué. La batterie 20 d'éléments empilés est pourvue' de moyens d'entrée et de sortie tant pour le combustible que pour l'air. Les moyens d'entrée et de sortie sont, de préférence, disposés dé manière que le combustible et l'air circulent perpendiculairement l'un par rapport à l'autre. 25 II y a lieu de noter que le système de piles à combusti ble est décrit ici principalement à propos de piles utilisant une charge contenant de l'hydrogène comme combustible et l'air comme charge contenant de l'oxygène,, Selon des systèmes bien connus de piles à combustible, le combustiHe peut être aussi un 30 hydrocarbure comme le propane ou un naphta léger. L'ammoniac aussi peut être utilisé comme combustible. La charge pour l'électrode à oxydant peut être n'importe quel gaz inerte, par exemple de l'azote ou de l'argon, qui entraine l'oxydant requis. La fonction multiple qui est décrite Ici comme 35 remplie par le courant d'air sera remplie alors par la charge allant à l'électrode à oxydant0 Selon un aspect de la présente invention, on utilise 71 25897 6 2102287 le courant d'air pour faire arriver l'oxydant, pour régler la température de la pile à combustible et pour évacuer de la pile les produits résiduaires. Selon un autre aspect de la présente invention, le 5 débit du courant d'air entrant dans la pile à combustible est réglé en fonction de la température dans la pile. Selon un autre aspect encore de l'invention, les moyens d'entrée d'air sont connectés de manière à fournir dans la pile un arrangement de courants d'air parallèles à contre-10 courant. A cet effet, on fait entrer l'air par les côtés opposés dans les piles alternées ou dans des groupes alternés de piles de la batterie. Selon un autre aspect de la présente invention, les moyens adjacents d'entrée d'air dans la pile et les moyens adja-15 cents de sortie d'air de la pile orientent l'air qui entre et qui sort du même côté de la pile dans des directions perpendiculaires, entre elles. Selon un autre aspect encore de la présente invention, la batterie d'éléments de pile à combustible est utilisée en 20 combinaison électrique avec un générateur, lequel générateur fournit un gaz contenant de l'hydrogène libre à partir d'un combustible contenant de l'hydrogène dans un état chimiquement combiné. Par exemple, on peut utiliser l'ammoniac ou un hydrocarbure comme source d'hydrogène. Dans un mode de mise en oeuvre 25 préféré de l'invention, l'hydrogène est produit par dissociation catalytique d'ammoniac anhydre et une partie de l'énergie électrique produite par la pile à combustible peut être appliquée au générateur pour lui fournir l'énergie de dissociation du combustible. l'utilisation d'énergie électrique pour commander la réac-30 tion dans le générateur à hydrogène ajoute à la fiabilité du systèmeo Ao- Electrolyte liquide stable immobilisé. Une particularité importante des batteries de piles à 35 combustible de la présente invention est l'utilisation d'un électrolyte liquide stable immobilisé. Comme indiqué ci-dessus, c'est l'utilisation de ce type d'électrolyte qui permet la réalisation 71 25S97 7 2102287 d'une pile dans laquelle le couranVd'air seul peut être utilisé pour remplir la triple fonction de fournir l'oxydant et d'évacuer la chaleur et l'eau de la pile» Le système d'électrolyte liquide stable immobilisé 5 utilisé dans une pile de la présente invention est caractérisé par la stabilité chimique et physique dans les conditions opératoires de la pile, c'est-à-dire dans une pile à combustible à intervalle modéré de températures et en présence d'air,, Il est caractérisé aussi par une basse pression de vapeur et une faible 10 variation de volume quand il est soumis aux conditions opératoires de la pile. Bien que la pile ne soit pas limitée à ce propos, on a trouvé que l'acide phosphorique concentré, par exemple un acide phosphorique de 90 à 100$, convient particulièrement comme électrolyte pour le système de pile à combustible de la présente 15 invention. On a trouvé, par exemple, que les propriétés de l'acide phosphorique concentré, en ce qui concerne sa relation avec la circulation de l'air, sont telles que les exigences de débit pour l'évacuation de la chaleur sont "très supérieures au débit nécessaire pour l'alimentation en oxydant et pour l'équilibre de 20 l'eau. Ainsi, le débit d'air peut être réglé de manière qu'assez d'oxydant soit introduit dans la pile, qu'une quantité suffisante de l'eau produite puisse être évacuée de la pile et qu'une quantité suffisante de chaleur puisse être évacuée pour maintenir la pile dans des conditions opératoires optimales sans altérer 25 les propriétés physiques et chimiques de 1'électrolyte et pour que des caractéristiques électriques stables soient établies dans le système. Un exemple d'un, élément-éléctrolyte spécialement approprié en ce qui concerne l'équilibre de la chaleur et de l'eau dans la pile est la membrane-électrolyte du brevet des 30 Etats Unis d'Amérique n° 3.453.149» B.- Plaques de piles. Les charges d'air et■de combustible entrant dans la batterie de piles à combustible sont distribuées aux électrodes 35 par les canaux de circulation de gaz sur la surface des plaques de"cellule. Comme indiqué ci-dessus, des"plaques conductrices de la chaleur séparent chaque élément adjacent dans la batterie de piles et sont en contact avec les électrodes. 71 25897 8 2102287 Les plaques sont formées de matières conductrices de la chaleur et ont des canaux de circulation de gaz sur les surfaces en contact avec les électrodes. Dans le choix d'une matière appropriée pour la fabrication des plaques de piles, on doit tenir compte 5 de l'environnement corrosif de la pile, de la conductivité électrique et calorifique de la matière, du prix de la matière et du prix de fabrication» Quand le poids est aussi un facteur à considérer, la plaque est commodément en aluminium ou magnésium par exemple, avec un revêtement protecteur, par exemple en or. 10 D'autres matières appropriées comprennent le titane, le niobium, le tantale, leurs alliages, le graphite, des substances composites formées de matières plastiques contenant du carbone, etc. Jusqu'à présent, le graphite n'était pas une matière préférée en raison de considérations thermiques. C'est un avantage particu-15 lier de la pile à combustible de la présente invention qui utilise une circulation d'air à contre-courant que le graphite peut être utilisé efficacement pour la fabrication des plaques de piles. Le graphite se compare avantageusement à des métaux de construction appropriés en raison de son plus bas prix et de 20 la facilité de fabrication d'une structure rainurée appropiâée, ainsi que de sa haute résistance aux environnements corrosifs de la pile. Les plaques de piles peuvent comporter des ailettes de refroidissement, mais, quand la distribution de l'air est arrangée de façon à fournir une circulation d'air à contre-courant 25 dans la pile, les ailettes de refroidissement ne sont pas nécessaires» Les piles et les plaques de piles peuvent être disposées de manière que le courant provenant de la batterie puisse être recueilli avec les piles montées en parallèle ou en série 30 ou en utilisant une combinaison de piles montées en parallèle et en série. Il sera évident pour l'homme de l'art qu'on utilisera des plaques unipolaires ou bipolaires suivant l'arrangement électrique particulier désiré. Dans un mode de réalisation, par exemple, pour un montage en parallèle, on sépare les piles adja-35 centes, en utilisant des plaques de cellules unipolaires et en alternant des plaques de piles qui sont en contact avec des anodes sur les deux surfaces avec des plaques de piles qui sont, en con- 71 25897 9 2102287 "tact avec des cathodes sur les deux surfaces. Dans un mode de réalisation pour montage en série, les piles adjacentes sont séparées par des plaques bipolaires qui sont en contact avec une anode sur une surface et avec une cathode sur l'autre surface# 5 Pour des raisons, de commodité, la discussion ci-après concerne principalement des "batteries de piles à combustible connectées électriquement en série et utilisant des plaques bipolaires. Toutefois, il sera évident pour l'homme de l'art que les principes décrits à propos de ce mode de réalisation peuvent ■JO être appliqués aux diverses combinaisons de piles utilisant des plaques unipolaires qui sont connectées en série, en parallèle, ou une combinaison de ces montages. C.— Circulation"d'air à contre-courant. 15 Par circuUdiion d'air à contre-courant, on veut dire que l'air est introduit dans les piles individuelles ou dans des sous-sections de la batterie de façon à fournir un modèle de balayage par l'air à contre-courant dans la: batterie de piles* le modèle de contre-courant peut concerner des éléments alternés 20 ou des groupes d'éléments, l'air entre dans la pile, de préférence à la température ambiante, effectue un balayage sur l'électrode, fournissant de l'oxygène et recueillant l'humidité et la chaleur, et sort de la pile du côté opposé de la pile. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, pour rédui-25 re au minimum l'échange de chaleur entre l'air qui entre et l'air-qui sort du même côté de la pile, l'alternance concerne des groupes de piles individuelles plutôt que les piles isolées, et l'entrée et la sortie de l'air de chaque côté de la batterie sont orientées perpendiculairement entre elles. 30 l'avantage principal du type de circulation d'air de la présente invention réside dans l'évacuation efficace de la chaleur perdue de la pile avec un faible gradient de température<> On ne saurait assez mettre l'accent sur.l'importance de cette évacuation efficace de la chaleur. Comme spécifié plus haut, 35 l'uniformité de la température améliore beaucoup la durée de vie de la pile. En fait, elle est essentielle pour ia réalisation d'une pile à combustible pratique des points de vue dimensions» 71 25897 10 2102287 poids et prix, car l'uniformité de la température est également impérative pour un fonctionnement à haute densité de courant. La circulation d'air à contre-courant selon la présente invention utilise la conductivité calorifique tant horizontale 5 que verticale dans la "batterie de piles. Ainsi, en plus du flux de chaleur horizontal à travers les plaques de piles de la sortie vers l'entrée pour chaque courant d'air dans la zpne active des piles, il «xiste ici un deuxième trajet "bien plus court verticalement à travers les piles particulièrement prononcé au voi-10 sinage de la zone où les piles commencent, de sorte que les températures des courants d'air entrant et sortant s'égalisent verticalement à travers les piles et produisent ainsi une distribution relativement uniforme de la chaleur dans la zone des piles. Comme résultat, la densité uniforme de courant désirée et 15 une consommation uniforme de combustible sur la surface totale de chaque pile sont obtenues dans la batterie. En raison du flux de chaleur supérieur et amélioré, on a trouvé que les ailettes - de refroidissement ne sont pas nécessaires et qu'on peut utiliser des plaques de cellules relativement épaisses d'une conductivité 20 calorifique modérée, par exemple en graphite, La circulation d'air à contre-courant selon la présente invention sera plus complètement comprise par référence aux dessins et aux exemples donnés ci-après. Sur la figure 1, chaque pile. (1 ) comprend une électro-25 de à combustible (2), une électrode àoxygène (3) et un organe à électrolyte (4) qui consiste en un électrolyte immobilisé, par exemple de l'acide phosphorique de 85 à 100%, retenu dans une matrice microporeuse, par exemple du polytétrafluoroéthylène, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 30 3.453.149» Des électrodes utiles pour cette structure de pile ssnt construites en polytétrafluoroéthylène poreux catalysé par un métal du groupe du platine métallisé sur les surfaces et dans les pores par un revêtement d'or. Des électrodes de ce type sont décrite dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique 35 n° 685.220 déposée le 27 septembre 1967 et dans un article du Dr 0. J» Adlhart dans Engelhard Industries' Technical Bulletin Volo YIII (1967) à la page 57. Les piles utilisant une membrane 71 2S897 n 2102287 et des électrodes comme décrit ci—dessus"fonctionnant à une température comprise entre 100 et 200°C environ et, de préférence, à 125°C environ, la figure 1 montre les éléments (2), (3) et (4) qui constituent la pile (1 )', appelée ici également pile du type 5 stratifié, entre des plaques "bipolaires (5) et (6). les plaques "bipolaires sont des plaques imperméables, conductrices de la chaleur et de l'électricité, par exemple en graphite ou en alu-rrfniiim revêtu d'or, qui séparent des piles adjacentes et, comme représenté sur la figure 2, chaque plaque se trouve entre une 10 électrode à combustible d'une pile, par exemple , ; la figure 3 montre le dessin entre-croisé de la plaque bipolaire (6) sur la surface (13) qui est en contact avec line électrode à oxygène. Comme représenté sur la figure 3, les rainures (16) s'étendent du bord extérieur (14) au côté opposé (15) 25 de la plaque bipolaire (6). les rainures (18), perpendiculaires aux rainures (16), forment un dessin entre-croisé pour la distribution de l'oxydant sur l'électrode à oxydant. Bien que lés canaux de circulation de gaz soient représentés sous la forme de rainures dans les modes de réalisa-30 tion des figures 1, 2, 3 et 4, il y a lieu de noter que les canaux peuvent prendre d'autres formes, par exemple la plaque peut être repoussée ou des tamis ou des structures en métal déployé peuvent être placés sur la plaque bipolaire. Dans les piles à combustible qui utilisent des tamis métalliques conducteurs de 35 l'électricité sur la surface des plaques de cellules, il n'est pas nécessaire que les plaques de cellules soient conductrices de l'électricité. Toutefois, dans Tin mode de réalisation préféré, 71 25897 12 2102287 les canaux pour la distribution de la charge sont des rainures dans les plaques de cellules, les plaques de cellules sont conductrices de l'électricité et les plaques de cellules servent de collecteurs de courant ainsi que pour la distribution de la 5 charge sur les électrodes et pour l'évacuation de la chaleur de la pile. Egalement, le dessin entre-croisé, représenté par exemple sur la figure 1, n'est qu'un exemple d'un certain nombre de configurations appropriées pour la surface de la plaque» 10 Le rôle du dessin entre-croisé est de distribuer les charges de corps en réaction sur les électrodes. Une particularité importante des rainures entre-croisées est que les passages de circulation de gaz communiquent entre eux pour une bonne distribution des gaz sur la surface active de la pile0 On a fait 1 5 observer ci-dessus que dans le système de piles à combustible de la présente invention, on peut utiliser du graphite comme matériau de construction. La graphite peut être moulée dans la configuration désirée. La figure 2 montre la disposition des éléments des 20 piles et des plaques bipolaires dans une batterie. Il y a lieu de noter que les rainures de la plaque bipolaire du côté faisant face à l'électrode à oxydant sont plus profondes que les rainures du côté faisant .face à l'électrode à combustible. Par exemple, dans une plaque d'aluminium revêtue 25 d'environ 3,2 mm d'épaisseur, les rainures sur la surface de l'électrode à oxydant ont environ 0,76 mm de largeur sur 1,27 mm d'épaisseur sur des centres de 1,27 mm. Sur la surface du côté du combustible, les rainures ont 0,76 mm de largeur sur 0,76 mm de profondeur sur des centres de 1,27 mm. Le but des rainures 30 plus profondes sur la surface à oxydant de la plaque est de réduire au minimum la chute de pression du côté de l'oxygène sans sacrifice concernant la conductivité calorifique effective de la plaque. Ce type de circulation d'air est spécialement avantageux en ce qu'il réduit la contrepression même à des dé-35 bits élevés et la contrepression sera comprise entre 2,5 mm et 5 cm environ de HgO suivant la densité de courant et les dimensions des piles. 71 25897 13 2102287 Une "batterie de piles à combustible de la présente invention utilise plusieurs des piles individuelles représentées sur les figures 1 et 2 "boulonnées ensemble extérieurement avec des plaques terminales (non représentées) et alignées par des 5 guides présents par exemple dans les trous (19) des plaques (5) et (6). Des cales métalliques minces et étroites (17), (17a) et (17b) sont prévues entre les électrodes et les plaques pour empêcher la pile du type stratifié de pénétrer dans les rainures. Un joint (32), qui entoure la pile du type stratifié, assure 10 l'étanchéité entre les plaques adjacenfes (5) et (6) et le périmètre de la pile du type stratifié, les figures 1 et 3 montrent des ouvertures ovales (10) et (12) dans les plaques bipolaires (5) et (6). Dans la batterie de piles, ces ouvertures ovales servent de collecteurs à combustible. Il est évidemment possi-15 ble d'avoir plusieurs ouvertures plus petites pour l'entrée et la sortie du combustible au lieu des ouvertures ovales représentées sur les dessins. Quand on empile les plaques bipolaires, ces ouvertures forment des chambres de part et d*autre de l'ensemble. On a trouvé avantageux de diriger la circulation du 20 combustible vers le batterie de piles de manière^que des groupes de piles soient en série. Ceci permet une utilisation maximale de l'hydrogène dans des courants, d'hydrogène dilué. Des arrangements pour la circulation de l'air et du combustible, selon la présente invention, sont' représentés 25 schématiquement sur les figures 4, 5, 6a, 6b, 7a et 7b. Le détail schématique d'une batterie de piles (20) représentée sur la figure 4 comprend une plaque de dessus (21) et une plaque bipolaire (22) et une pile stratifiée constituée d'une anode (25), d'une cathode (26) et d'un élément à électrolyte (27). 30 La plaque de dessus (21) comporte des passages de circulation d'air (23). La plaque bipolaire (22) comporte des passages de circulation d'air (23) et des passages de circulation de combustible (24). Comme indiqué ci-dessus, l'élément à électrolyte (27) est constitué d'un système à électrolyte liquide stable, 35 par exemple d'acide phosphorique immobilisé,, La pile élémentaire de ce mode de réalisation fonctionne comme suit : l'air ambiant entre dans chaque pile élémentaire par les rainures (23), circule à travers la pile en fournissant de l'oxygène et en recueil 71 25897 H 2102287 lant la chaleur et l'humidité et sort de la pile du côté opposé. On observera de plus sur la figure 4 que la circulation du combustible est perpendiculaire à la circulation de l'air. Bien que cgfae soit pas line particularité essentielle de la pile, c'est 5 une configuration commode pour une distribution simple des alimentations à la pile. L'air entre dans la pile du type stratifié par le bord des plaques bipolaires, circule dans la direction imposée par les rainures (23) et quitte la pile à une température élevée du côté opposé. Il y a lieu de noter que dans ce mode 10 de réalisation .une circulation d'air à contre-courant est prévue pour des piles adjacentes. Le combustible, par exemple H2» entre dans la pile par les rainures (24). Comme indiqué ci-dessus, pour un fonctionnement en régime permanent de la batterie de piles, quelles que soient la température ambiante, l'humidité 15 et l'air et les conditions de charge, on a seulement à assurer que la température reste constante. On peut y arriver facilement en faisant varier le débit d'air froid admis dans la batterie. • Des moteurs à courant continu du type sans balai qui ont une longue durée de vie et qui peuvent être commandés par un thermo-20 couple très facilement, par exemple celui dit SIEMENS 1 AD Sériés, ont été mis au point récemment et de tels moteurs conviennent idéalement pour commander la circulation de l'air dans les piles. Des obturateurs (31) sur la figure 4 empêchent l'écoulement à l'extérieur des corps en réaction. L'obturateur 25 peut être sous la forme d'un joint, par exemple en polytétrafluoroéthylène, qui entoure complètement et enveloppe la pile stratifiée constituée de la matrice et des deux électrodes. Des câles ou entretoises minces (non représentées) bien connues de l'homme de l'art sont utilisées pour empêcher les joints et la 30 pile stratifiée de boucher les rainures de la plaque bipolaire. Comme indiqué ci-dessus, c'est la distribution à contre-courant de la circulation de l'air dans la pile qui permet l'évacuation efficace de la chaleur. La figure 5, qui est une illustration schématique, montre un type de circulation d'air 35 selon la présente invention dans une batterie de neuf piles avec trois groupes de trois piles. Les groupes de piles sur cette figure sont désignés par les lettres A, B et C. Dans les groupes A et C, la circulation de l'air sur les piles stratifiées s'effectue dans la même direction ; dans 71 25897 15 2102287 le groupe B, la circulation de l'air est sensiblement parallèle et à contre-courant par rapport aux deux autres groupes de piles» le flux de chaleur vertical est représenté par les flèches désignées par Q. les courants d'air à l'entrée et à la sortie du 5 même côté de la pile sont orientés perpendiculairement entre eux. Deux manières de distribuer la circulation de l'air sont représentées schématiquement sur lès figures 6a et b et 7a et b. Dans les deux paires de figures, les circulations d'air sont combinées par groupes de deux piles. Celle d'un groupe de 10 deux piles est séparée des circulations d'air des deux groupes adjacents par de longues cloisons entre chaque paire de plaques bipolaires, les plaques bipolaires de chaque paire sont séparées entre elles par des cloisons courtes» les cloisons longues servent à former des chambres de distribution alternativement pour 15 l'air qui entre et l'air qui sort. De cette manière, la transmission directe de chaleur entre l'air qui entre et l'air qui sort est maintenue à un minimum, (la distribution du combustible n'est pas représentée sur Ices figurés). la figure 6a est une vue de côté d'une batterie de 20 piles à combustible (70) avec une arrivée d'air (71) et des orifices d'admission (72) dans la plaque d'entrée (73) pour distribuer de l'air aux piles, l'air froid entrant dans les piles par le côté opposé (non représenté) de la batterie sort à l'état d'air chaud par les orifices de sortie d'air (74) dans 25 les plaques de sortie (73a). la figure 6b est une coupe schématique suivant la ligne 6-6 de la figure 6a, qui montre une vue en coupe verticale, avec arrachement, de la batterie de piles à combustible (70). la batterie de piles (70) est composée de piles du type stratifié (75) séparées par des plaques bipolaires 30 (76) comportant des rainures (77) (représentées en lignes discontinues) et (78) pour la circulation de l'air et du combustible, respectivement, pour entrée dans la zone active des piles individuelles et sortie de cette zone active, les éléments de la batterie de piles sont maintenus ensemble entre des plaques 35 terminales à rainures (79) par des boulons (non représentés). De l'air, de préférence à la température ambiante, entre par des entrées de part et d'autre de la pile. Dans la vue de la 71 25897 16 2102287 figure 6b, l'air entre dans la batterie de piles (70) par la chambre (80) et les orifices (72) de la plaque d'entrée (73 )• Des chambres alternées de distribution d'air (81) et (82) sont formées par des cloisons longues (83) pour l'entrée de l*air 5 et la sortie de l'air, respectivement, du même côté de la batterie. Des joints (85) ainsi que des cloisons courtes (84) et les cloisons longues (83) servent à empêcher l'entrée d'air dans les passages de circulation du combustible. Les cloisons 10 sont en poïypropylène et les plaques de distribution de gaz sont en une matière isolante réfractaire imperméable comme la matière dite NEMA G-7 qui est une matière constituée de silicone renforcée et de verre fournie par la National Electric Manufac-turing Association, afin de réduire au minimum la transmission 15 de chaleur entre l'air qui entre et l'air qui sort. Les figures 7a et 7b représentent un autre mode de réalisation d'une batterie de piles à combustible avec circulation d'air à contre-courant assurée par un souffleur (non représenté). 20 La figure 7a est une vue schématique, avec arrache ment, en élévation latérale, montrant le conduit venant du souffleur. L'air entre par deux côtés de la batterie de piles (90) (dont un seul côté est représenté ici) par le conduit (91) venant du souffleur. L'air passe par les orifices (92) d'une 2 5 plaque d'entrée (93) dans des chambres de distribution (94) d'admission d'air formées par des cloisons longues (95). L'air entre dans les piles par les rainures (96) des plaques bipolaires (98). L'air qui est entré dans la batterie de piles par le côté opposé (non représenté) sort à l'état d'air chaud par dés 30 orifices (99) dans"la plaque de sortie (100). La figure 7b est une représentation schématique, avec arrachement, de la vue en bout avec le conduit du souffleur enlevé. On peut voir l'air entrant des deux côtés de la batterie de piles (90) par les orifices (92) dans les chambres de distri-35 bution (94) d'admission d'air et sortant des deux côtés de collecteurs de sortie d'air (103) par des orifices (99) dans les plaques de sortie (100). Des cloisons longues (95) de chaque 71 25897 2102287 côté séparent les collecteurs d'admission d'air (94-) et les collecteurs de sortie d'air (103) qui sont disposés d'une manière alternée de façon qu'une circulation à contre-courant soit réalisée entre deux courants adjacents quelconques d'air, l'air 5 sortant de la pile est évidemment appauvri en oxygène et a recueilli de l'humidité ainsi que de la chaleur provenant de la réaction dans les piles, les joints (102) en même temps que les cloisons courtes (101) et les cloisons longues (95) servent à empêcher l'entrée d'air dans les passages de circulation du com-10 bustible# EXEMPLE 1. Pour déterminer l'efficacité de l'évacuation de la chaleur par le système de circulation d'air à contre-courant 1 5 selon la présente invention, on construit une "batterie de huit piles d'un type similaire à celui des figures 6a et 6"b» Les piles élémentaires composées d'électrodes à air et à combustible et d'un élément à électrolyte du type matrice à acide phosphorique, sont du type décrit dans l'article précité du Dr Adlhart# 2 0 Les électrodes sont construites en polytétrafluoroéthylène poreux métallisé avec de l'or et activées par fixation d'unemin-ce couche de noir de platine,comme catalyseur, sur une surface de. la feuille métallisée. Dans la batterie de piles, la surface catalysée de l'électrode est placée adjacente.à l'élément à 25 électrolyte. L'épaisseur totale de la pile élémentaire est de 1 mm environ# Entre chaque pile élémentaire adjacente se trouve une plaque bipolaire en graphite de 4,8 mm d'épaisseur environ, formée de carbone Purebone L56 (fournie par la Pure Carbon Co., 30 St. Mary's Pa. ) imprégné de Teflon. Le but de l'imprégnation des plaques est de réduire leur porosité et de réduire ainsi au minimum la diffusion de l'hydrogène dans la chambre de cathode. Chaque plaque de carbone' comporte des orifices de distribution de combustible espacés sur les côtés de la plaque pour entrée 35 du combustible perpendiculairement à l'entrée d'air. Les plaques bipolaires sont réalisées avec des rainures, moulées dans la plaque, pour circulation du combustible et de l'air sur les 71 25897 18 2102287 électrodes. Une matière de garniture en polymère éthylène-polyé-thylène pour hautes températures durci au peroxyde entoure la pile élémentaire et sert de joint d'étanchéité entre lés plaques 5 bipolaires adjacentes. Des cloisons en polypropylène, qui mesurent 27»9 cm x 0,76 cm, appelées cloisons longues et courtes sur la figure 6b, servent aussi à assurer l'étanchéité pour empêcher l'entrée d'air dans les électrodes à combustible. Des cales minces et étroites, de 0,13 mm d'épaisseur, en laiton revêtu 10 d'or, sont prévues entre les électrodes et les plaques bipolaires pour empêcher la pile, élémentaire de pénétrer dans les rainures. La batterie de piles est serrée entre une plaque formée d'aluminium de 2,54- cm d'épaisseur et la force de serrage est fournie par des boulons de 9,5 mm. 15 Le combustible, à savoir du H2 pur, est introduit dans le collecteur de distribution du combustible à raison d'environ ,6 et 9 grammes par heure. Comme indiqué ci-dessus, la circulation de l'air est distribuée conformément au modèle représenté schématiquement sur 20 les figures 6a et 6b. On fait fonctionner la batterie de piles à une densité de courant de 20 ampères (A), ce qui équivaut à environ p 1076 ampères par mètre carré (A/m ). Après fonctionnement pendant 300 heures .environ, la pile est analysée thermiquement et .2 5 en ce qui concerne la chute de pression à diverses densités de courant, à savoir 20 A (environ 1076 A/m2), 30 A (environ 1614 A/m2) et 42 A (environ 2260 A/m2). La chute de pression est mesurée à l'entrée de la cavité à air des plaques bipolaires et à la fente de sortie du 30 collecteur à air. Les résultats sont donnés dans le Tableau I0 71 25897 19 2102287 TABLEAU 1. Courant de la batterie de piles Chute de pression à travers la fente de sortie Chute de pression à travers la plaque 20 A 42 A 1,27 mm de HgO 1,78 mm de HgO 8,89 mm de HgO 22,86 mm-de B^O Cette chute de pression est en accord avec le projet et montre que la circulation d'air et le moteur décrits précédemment à propos de la figure 4 peuvent être utilisés dans ce système# Pour déterminerl1efficacité de l'évacuation de l'air, la température de l'air aux collecteurs d'entrée et de sortie, et le gradient de température à la traversée sur la plaque de la troisième pile sont déterminés avec la pile fonctionnant avec divers déhits de courant. les résultats thermiques sont résumés dans le Tableau II. A 20 A, le gradient de température sur la surface réelle de fonctionnement est de moins de 5°C. A 30 A, le gradient est de 7°C environ. TABLEAU II. ANALYSE THERMIQUE D'UNE BATTERIE DE PILES EN CARBONE. tn Dimensions de l'ensemble : 9,5 x 20 cm environ *2? Epaisseur des plaques : 1,6 mm Fréquence des changements de sens de circulation s 2 plaques Nombre de piles s 8 Intensité délivrée par la batterie Tension Débit d'air nécessaire m-5 /min Temp. maximale °C Collecteur d'entrée; OQ Collecteur de sortie ; °C 20 5,9 0,045 128 63-70 98-105 30 5,5 0,119 128 - - 42 5,1 . 0,207 136 60-65 95-115 rv> o DISTRIBUTION DES TEMPERATURES SUR LA 3ème PILE. Distance du bord de la plaque (cm) 0 2,54 5»08 7,62 10,16 12,70 K) 20 A 121 123 126 126 124 121 °C o 30 A 121 124 126 128 - 121 °C 00 71 25897 21 2102287 EXEMPLE 2. Une batterie de piles à combustible prévue pour fonc- A O tionner à 20 Â avec 100 mA/cm ou environ 1000 A/m est formée de 17 piles élémentaires ayant chacune une surface active de 5 200 cm . Les piles élémentaires sont du type décrit dans l'Exemple 1. Entre chaque paire de piles élémentaires adjacentes se trouve une plaque bipolaire formée d'alliage d'aluminium 6061 revêtu d'or d'une épaisseur de 3,2 mm usinée avec des rainu-10 res de 0,76 mm de largeur sur des centres de 1,27 fflm dans la direction de circulation des corps en réaction et des centres de 3,30 mm perpendiculairement à la direction de circulation des corps en réaction. Les rainures ont une profondeur de 1,27 mm sur la surface de circulation d'air de la plaque et une profondeur 15 de 0,76 mm sur la surface de circulation du combustible. La plaque a environ 29,2 cm x- 18,4- cm, avec une longueur de 9,5 cm sur la surface active de la pile de l'entrée à la sortie de l'air, et 20,3 cm sur la surface active de la pile de l'entrée à la sortie du combustible, et elle comporte une ailette d'échan-20 ge de chaleur de 20,3 cm faisant saillie de 5,1 cm au-delà du' bord antérieur de la pile élémentaire. Chaque plaque comporte des orifices de distribution du combustible espacés à une distance minimale de 26,0 cm sur des côtés opposés de la plaque pour entrée du combustible perpendiculairement à l'entrée d'air 25 à-la plaque. Comme indiqué ci-dessus, il est commode et préférable qu*on ait la circulation d'air et la circulation de combustible orientées perpendiculairement l'une à l'autre et on notera que dans cette pile le parcours du combustible défini sur la plaque bipolaire entre les orifices/d'entrée et de sortie est 30 long que le parcours de l'air défini sur la suifece opposée de la plaque entre l'entrée et la sortie d'air dans la région active de la pile. Les piles élémentaires et les plaques sont assemblées d'une manière similaire à la description de l'Exemple 1. 35 De l'air à la température ambiante est introduit d'un côté de la pile seulement vers les ailettes des plaques bipolaires. ï»*air sort de la pile du côté opposé des plaques. 71 25897 22 2102287 Ainsi, un modèle classique de circulation d'air à écoulement dans le même sens est réalisé dans la batterie de piles, l'efficacité de l'évacuation de la chaleur est déterminée d'une manière similaire à celle décrite dans l'Exemple 1. 5 Avec un débit de 20 ampères à 12 volts, la tempéra ture opératoire maximale mesurée est de 133°C avec des différences de température de,11°C pour un débit d'air de 0,04-2 mètre cube par minute. Quand la demande de courant est portée à 30 ampères, le débit d'air doit être porté à 0,085 mètre cube par 10 minute et, même ainsi, la température opératoire monte à environ 156°C et les différences de température à 29°C. En opérant avec ce débit de courant et le gradient de température résultant, on peut s'attendre seulement à ce que la batterie de piles ait une durée de vie limitée. 15 EXEMPLE 3. On utilise une batterie de piles à combustible avec des plaques bipolaires de la même matière et de la même configuration qu'indiquées dans l'Exemple 2. Au lieu de faire entrer 20 l'air' sur les ailettes des plaques bipolaires d'un côté seulement et de le faire sortir du côté opposé, on inverse la direc-tion de circulation de l'air pour chaque groupe successif de trois piles élémentaires. On fait passer l'air â travers chaque groupe de piles dans une direction à contre-courant alternée 2 5 selon la présente invention. Pour le changement de sens de la circulation d'air après chaque groupe de trois piles, les plaques bipolaires sont placées de manière que les ailettes des trois premières plaques soient orientées dans une direction tandis que les ailettes des 30 trois plaques suivantes sont orientées dans la direction opposée. Les ailettes des trois plaques suivantes sont orientées de nouveau dans la même direction que les trois premières ailettes. On trouve qu'en faisant fonctionner la pile à combustible avec les circulations d'air à contre-courant, on peut 35 obtenir une distribution très uniforme des températures sur les surfaces des piles individuàles. Les mesures de distribution des températures dans line batterie de neuf piles à combustible produisant 30 ampères à 6,07 volts avec une circulation totale 71 25897 23 2102287 d'air à contre-courant de 0,07 m*5/min,. selon la présente invention, et en opérant à une température maximale de 131~132°C, montrent que la différence de température est maintenue entre 4 et 5°C dans les deux piles centrales„ 5 Dans un essai sous pression négative avec la même pi le à combustible, c'est-à-dire qu'au lieu de faire entre l'air .par l'arrivée d'air, une pompe aspirante est reliée au collecteur d'entrée et ainsi la circulation de l'air à travers les piles est complètement inversée, toutes les entrées devenant 10 des sorties et vice-versa<> De cette manière, toutes les ailettes des plaques bipolaires sont situées sur ce qui es.t devenu le côté sortie des plaques bipolaires et ainsi elles sont devenues complètement inefficaces comme moyen de refroidissement des piles, ayant la même température que l'air sortant durant 15 l'opération. On trouve que bien que les ailettes de refroidissement soient inefficaces avec la circulation inversée de l'air durant l'opération avec aspiration, la différence de température dans les piles essayées est seulement de 4 à 6°C au maximum» En 20 portant à 0,139 m^/min le débit d'air à 31°C qui entre, la température opératoire maximale est plus basse que 139°C tandis que la batteriectepiles délivre 30 ampères à 6 volts, EXEMPLE 4. 25 On construit une batterie de 16 piles à combustible avec des plaques bipolaires sans ailettes. On utilise essentiellement les mêmes matières que dans la fabrication de la pile à combustible de l'Exemple 2, mais les dimensions sont accrues de manière que la surface active par pile soit de 21,6 cm x 2 2 30 21,6 cm ou environ 466 cm au lieu de 200 cm pour la pile de l'Exemple 2, et le parcours de transmission de chaleur pour le courant d'air est porté de 9,5 cm à 21,6 cm. On fait fonctionner la pile avec du Hg pur introduit à raison de 39 grammes par heure. L'alimentation en air est distribuée de manière que le 35 sens de circulation de l'air soit inversé, pour chaque groupe de deux piles» On effectue des mesures de températures pour déterminer l'efficacité de l'évacuation de-la chaleur dans la batterie de piles» Les résultats des mesures sont présentés sur les figures 8 et 9» 71 25897 24 2102287 La figure 8 est un graphique du profil des températures sur la quatrième pile de la "batterie de l'entrée d'air à la sortie d'air» Le "paquet" de la pile désigne la surface active de la pile. Le graphique montre que la température opératoire 5 maximale mesurée est de 142°C environ. La différence maximale de température entre l'entrée d'air et le centre de la pile est de 8°C. La figure 9 compare la température de deux courants d'air à contre-courant adjacents dans la quatrième et la cin-10 quième piles. Les mesures sont effectuées au centre de la pile dans le plan de circulation de l'air et à 10 cm du centre. Les deux ensembles de mesures sont présentés sur la figure. Les résultats montrent que la circulation d'air à contre-courant, qui permet une transmission verticale de chaleur 15 à travers les piles, a tendance à égaliser la distribution des températures durant le fonctionnement de la pile. Pour comparer la capacité de la pile à combustible du présent Exemple à celle de l'Exemple 2, on fait fonctionner la pile du présent Exemple à 65 A et à environ 1 400 A/m et 20 on fait fonctionner la pile de l'Exemple 2 à 20 A avec 100 p o mA/cm ou environ 1000A/m . Avec une circulation de l'air en écoulement parallèle, on ne peut pas faire fonctionner la pile de l'Exemple 2 avec une évacuation suffisamment bonne de la chaleur à un débit de courant de 30 A, tandis que la présente 25 pile fonctionne à 65 A avec une distribution uniforme des températures et une bonne évacuation de la chaleur. Cette comparaison montre que dans la pile selon la présente invention, la distribution uniforme des températures sur la surface des piles individuelles dépend moins de la longueur des parcours 30 de transmission de chaleur dans la direction de circulation de l'air» Dans la pile selon la présente invention, dans la plupart des cas, les limites pratiques concernant les dimensions des piles seront déterminées par des considérations de chute de 35 pression pour le courant d'oxydant plutôt que par les exigences thermiques, antérieurasnt si critiques. 71 25897 25 2102287 REVENDICATIONS 1. Un système de pile à combustible comprenant : a) plusieurs piles à combustible individuelles du type stratifié empilées en batterie en relation/sensiblement parallèle entre elles, chaque pile comprenant une électrode catalytique à combustible à laquelle on fait arriver un combus- 5 tible, une électrode catalytique à oxygène à laquelle on fait arriver un gaz contenant de l'oxygène, et un élément à électrolyte entre elles constitué d'un acide liquide stable immobilisé;, cette pile ayant une surface active définie ; b) des plaques de piles imperméables et conductrices 10 de la chaleur séparant les piles adjacentes dans la batterie^ chacune de ces plaques ayant des surfaces sur ses faces opposées en contact avec les électrodes des piles de la batterie, les électrodes à oxygène étant en contact avec les surfaces de ces plaques qui sont en contact avec l'oxygène et les électrodes à 15 combustible étant en contact avec les surfaces de ces plaques qui sont en contact avec le combustible. c) des moyens pour faire arriver de l'oxygène aux électrodes sur les surfaces des plaques de piles en contact avec l'oxygène, ces moyens comprenant plusieurs passages de 20 circulation de gaz sur les surfaces en contact avec l'électrode à oxygène qui s'étendent depuis un bord de-cette surface de la plaque de pile jusqu'au bord du côté opposé de la surface ; d) des moyens pour faire arriver le combustible aux électrodes sur la surface des plaques de piles en contact avec 25 le combustible, ces moyens comprenant des orifices de distribution d'entrée du combustible et des orifices de distribution de sortie du combustible espacées dans cette plaque defcile et plusieurs canaux; de circulation de gaz sur cette surface en contact avec l'électrode à combustible, ces canaux s'étendant depuis 30 les orifices de distribution d'entrée jusqu'aux orifices de distribution de sortie j 71 25897 26 2102287 e) des moyens d'admission de l'oxydant connectés de manière à distribuer le gaz contenant de l'oxygène aux canaux sur la surface des plaques de piles qui sont en contact avec une électrode à oxygène et des moyens d'admission du combustible 5 pour distribuer le combustible à l'orifice d'entrée de combustible dans chacune des plaques de piles qui sont en contact avec une électrode à combustible ; et f) des moyens pour régler le débit du gaz contenant de l'oxygène vers les moyens d'admission de l'oxydant. 10 Un système de piles à combustible selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que les plaques conductrices de la chaleur sont des plaques bipolaires conductrices de l'électricité, ces plaques ayant une surface qui est en contact avec une électrode à oxygène et une face opposée qui est en contact avec 15 une électrode à combustible» 3. Un système de piles à combustible selon la revendi cation 1, caractérisé en ce que les plaques conductrices de la chaleur sont des plaques unipolaires conductrices de l'électricité, chacune de ces plaques ayant ses surfaces opposées en 20 contact avec des électrodes de la même polarité, l'une au moins de ces plaques étant en contact avec des électrodes à combustible sur ses surfaces opposées et au moins une autre de ces plaques étant en contact avec des électrodes à oxygène sur ses surfaces opposées. ' 25 4.. Un système de piles à combustible selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que l'élément à électrolyte est de l'acide phosphorique concentré immobilisé dans une matrice microporeuse. Si Un système de piles à combustible selon la revendica- 30 tion 1, caractérisé en ce que les moyens pour régler le débit du gaz contenant de l'oxygène consistent en un dispositif actionné par la température. 6. Un système de piles à combustible selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que les moyens d'admission de 3 5 l'oxydant réalisant une distribution communiquent alternativement avec les côtés opposés de piles individuelles adjacentes, de façon qu'un modèle de circulation à contre-courant de l'oxydant soit réalisé dans la batterie de piles» 71 25897 27 2102287 7. Un système de piles à combustible selon la revendication 6, caractérisé en ce que les piles individuelles adjacentes sont réparties en groupes de piles contenant au moins deux piles» 8. Un système de piles à combustible selon la revendi- 5 cation 6, caractérisé en ce que les moyens adjacents d'admission de l'oxydant dans la pile et de sortie de l'oxydant de la pile orientent l'oxydant qui entre et l'oxydant qui sort dans des directions perpendiculaires entre elles" IL Un système de piles à combustible selon la revendica- 10 tion 6, caractérisé en ce que les plaques de piles imperméables conductrices de la chaleur sont en graphite» 10. Une pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que le gaz contenant de l'oxygène est de 1'air. 15 1_1_. Une pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que le combustible est un gaz contenant de 1'hydrogène. 12. Dans un procédé pour faire fonctionner un système de piles à combustible qui est constitué de plusieurs piles à 20 combustible individuelles du type stratifié empilées en une batterie, le perfectionnement selon lequel on fait arriver à ces piles l'air ambiant en excès par rapport à la quantité nécessaire comme oxydant et on règle le débit de l'air de manière à maintenir une température constante dans la pile ; de 2 5 façon que l'air joue le triple rôle consistant à fournir l'oxygène, à évacuer l'eau et à évacuer la chaleur du système de piles à combustible. 11- Un procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la régulation du débit d'air est sensible à un moyen 30 actionné par la température dansla pile. 14. Un procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on fait arriver l'air à un moyen de distribution de l'air qui entre, le moyen de distribution de l'air qui entre orientant la circulation de l'air selon un modèle de circulation parallèle 35 à contre-courant dans la batterie de piles0 71 25897 28 2102287 il- Un procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le modèle de circulation à contre-courant est appliqué à des piles individuelles adjacentes dans la batterie. 16. Un procédé selon la revendication 14, caractérisé 5 en ce que le modèle de circulation à contre-courant est appliqué à des groupes adjacents de piles individuelles dans la batterie. 17. Un procédé pour évacuer la chaleur d'un système de pile à combustible à circulation d'air, ce système étant constitué d'une série de piles individuelles du type stratifié empi- 10 lées en une batterie, selon lequel on distribue l'alimentation en air entre des côtés opposés des piles dans la batterie, de . manière que la circulation de l'air soit réalisée suivant un modèle à contre-courant dans cette batterie. 18. Un procédé selon la revendication 17, caractérisé en 15 ce que le modèle de circulation d'air à contre-courant est appliqué à des piles individuelles adjacentes dans la batterie. 19. Un procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le modèle de circulation d'air à contre—courant est appliqué à des groupes adjacents de piles individuelles dans 20 la batterie.