INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De préférence, une rainure transversale est ménagée dans le bord d’échange de la plaque terminale, la rainure transversale étant reliée à la rainure de centrage en débouchant dans l’encoche de centrage de la plaque terminale. De préférence, le joint de collecteur comprend une portion de joint transversale, qui est perpendiculaire à la direction d’empilement, qui est formée dans la rainure transversale et qui est jointe à la portion de joint longitudinale, de sorte que la portion de joint transversale est interposée entre la plaque terminale et le collecteur extérieur pour assurer l’étanchéité fluidique de la connexion fluidique entre le collecteur extérieur et l’empilement.
L’invention a également pour objet un procédé, pour fabriquer la pile à combustible telle que définie ci-avant. Le procédé comprend :
- alors que les plaques de l’empilement ne sont pas encore empilées et que le joint de collecteur n’est pas encore formé, installation d’un rail de centrage, qui est parallèle à la direction d’empilement et qui est apte à être reçu dans l’encoche de centrage respective des plaques ;
- empilement successif des plaques pour former l’empilement alors que le rail de centrage est installé, en guidant les plaques par coopération mécanique d’au moins l’une des encoches de centrage avec le rail de centrage, de sorte que le rail de centrage assure un centrage des plaques transversalement par rapport à la direction d’empilement ;
- retrait du rail de centrage, une fois que l’empilement est achevé, en déplaçant le rail de centrage à l’écart de l’empilement, transversalement par rapport à la direction d’empilement ;
- mise en place du joint de collecteur, avec la portion de joint longitudinale formée dans la rainure de centrage, une fois que l’empilement a été achevé et que le rail de centrage a été retiré ; et
- connexion fluidique du collecteur extérieur à l’empilement, une fois que le joint de collecteur a été mis en place, en rapportant le collecteur extérieur contre l’empilement de façon à recouvrir la face d’échange, avec interposition du joint de collecteur, y compris de la portion de joint longitudinale, entre l’empilement et le collecteur extérieur, pour assurer l’étanchéité de la connexion fluidique entre le collecteur extérieur et l’empilement.
De préférence, l’installation du rail de centrage comprend une fixation du rail de centrage sur une plaque d’appui appartenant à la pile à combustible. De préférence, l’empilement successif des plaques comprend l’empilement de l’une des plaques contre la plaque d’appui parallèlement à la direction d’empilement. De préférence, le retrait du rail de centrage comprend une séparation du rail de centrage de la plaque d’appui.
De préférence, la mise en place du joint de collecteur comprend :
- application d’un premier cordon, en élastomère dans un état non réticulé, dans la rainure de centrage, pour former la portion de joint longitudinale ; et
On pèse 73,31g de polymère A et on ajoute 27,14g du polymère B- 1 . On obtient une dispersion aqueuse stable de pH 2,9, d’extrait sec 25% et de diamètre particulaire mesuré de 128nm.
On pèse 66,22g de polymère A et on ajoute 34,55g du polymère B- 2 .
On obtient une dispersion aqueuse stable de pH 2,7, d’extrait sec 23% et de diamètre particulaire mesuré de 270nm.
On pèse 70,8g de polymère A et on ajoute 29,24g du polymère B- 3 .
On obtient une dispersion aqueuse stable de pH 2,5, d’extrait sec 24% et de diamètre particulaire mesuré de 174nm.
On pèse 57,8g de polymère A et on ajoute 59g du polymère B- 4 . On obtient une dispersion aqueuse visqueuse de pH 2,7, d’extrait sec 16% et de diamètre particulaire mesuré de 150nm.
On pèse 213,7g de polymère A et on ajoute 48,7g du polymère B- 5 . On obtient une dispersion aqueuse de pH 2,2, d’extrait sec 24,6% et de diamètre particulaire mesuré de 160nm.
On pèse 195,5g de polymère A et on ajoute 60,3g du polymère B- 6 . On obtient une dispersion aqueuse de pH 2, d’extrait sec 26,1% et de diamètre particulaire mesuré de 155nm.
On pèse 75,7g de polymère A et on coule dessus 25,5g du polymère B- 7 . On obtient une dispersion aqueuse de pH 3,3, d’extrait sec 26,4% et de diamètre particulaire mesuré de 135nm.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape b), une étape c) de découpe de l’empilement actif et du premier empilement d’interconnexion en vignettes.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, entre les étapes b) et c), une étape d’élimination de la première plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape d’élimination de la première plaquette et préalablement à l’étape c), des étapes de dépôt d’une couche diélectrique revêtant le premier empilement d’interconnexion et l’empilement actif et de planarisation de ladite couche.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape de planarisation de la couche diélectrique et préalablement à l’étape c), une étape de report de la structure comprenant la deuxième plaquette, le premier empilement d’interconnexion, l’empilement actif et la couche diélectrique sur une troisième plaquette par collage moléculaire du côté d’une face de la couche diélectrique opposée à la deuxième plaquette.
Selon un mode de réalisation, la troisième plaquette présente un diamètre strictement supérieur à celui de la première plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape de collage sur la troisième plaquette et préalablement à l’étape c), une étape d’élimination de la deuxième plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape d’élimination de la deuxième plaquette et préalablement à l’étape c), une étape de formation d’un deuxième empilement d’interconnexion du côté d’une face du premier empilement d’interconnexion opposée à la troisième plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape c), une étape de report des vignettes sur une quatrième plaquette par collage moléculaire du côté d’une face du deuxième empilement d’interconnexion opposée à la troisième plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape c), une étape d) de report des vignettes sur une cinquième plaquette par collage moléculaire du côté d’une face de l’empilement actif opposée à la deuxième plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape d), une étape d’élimination de la deuxième plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape d), une étape e) de formation d’un troisième empilement d’interconnexion, revêtant une face du premier empilement d’interconnexion opposée à la cinquième plaquette.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, postérieurement à l’étape e), une étape f) de report de la structure comprenant la cinquième plaquette, le premier empilement d’interconnexion, l’empilement actif et le troisième empilement d’interconnexion sur une sixième plaquette par collage moléculaire du côté d’une face du troisième empilement d’interconnexion opposée à la deuxième plaquette.
Selon un mode de réalisation, la première plaquette présente un diamètre égal à environ 150 mm.
Selon un mode de réalisation, la deuxième plaquette présente un diamètre égal à environ 200 ou 300 mm.
Selon un mode de réalisation, l’empilement actif est un empilement actif de diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation, la première plaquette est en saphir ou en un matériau semiconducteur inorganique différent du silicium, de préférence en un matériau semiconducteur III-V.
Selon l’invention, la batterie 1 comprend un système de rappel élastique 18 destiné à compresser l’empilement de cellules électrochimiques 2 d’une part et à gérer les variations de volume de ces cellules électrochimiques 2 d’autre part. La batterie 1 présente ici un premier système de rappel élastique 18 disposé le long de la première extrémité longitudinale 4 des cellules électrochimiques 2 et un deuxième système de rappel élastique 18 disposé le long de leur deuxième extrémité longitudinale 6. On comprend ainsi que le premier système de rappel élastique 18 et le deuxième système de rappel élastique 18 sont disposés sur des côtés opposés de la batterie 1, de sorte à optimiser une répartition des efforts au sein de la batterie 1. On pourrait également envisager, sans sortir du cadre de l’invention, un système de rappel élastique 18 disposé en une position centrale de la batterie 1.
L’un de ces premier et deuxième systèmes de rappel élastique 18 va maintenant être décrit en détail, les caractéristiques suivantes s’appliquant à chacun des deux systèmes de rappel élastique 18.
Le système de rappel élastique 18 relie la première plaque 12 à la deuxième plaque 14, c'est-à-dire qu’il s’étend entre ces deux plaques 12, 14 tout en étant solidarisé à elles. Dans l’exemple illustré à la , le système de rappel élastique 18 s’étend entre la portion périphérique libre 16 de la première plaque 12 et la portion périphérique libre 16 de la deuxième plaque 14, à partir des faces de ces plaques 12, 14 qui sont en regard des cellules électrochimiques 2.
Tel que cela a été évoqué ci-avant, le système de rappel élastique 18 est solidarisé à la fois à la première plaque 12 et à la deuxième plaque 14. Plus précisément, le système de rappel élastique 18 est solidarisé à la première plaque 12 par un moyen de fixation irréversible 101, par exemple par un cordon de soudage ou de colle, tandis que ce système de rappel élastique 18 est solidarisé à la deuxième plaque 14 par un moyen de fixation réversible 102, par exemple par vissage, ces moyens de fixation étant représentés schématiquement sur les figures 1 et 2. Alternativement, le système de rappel élastique 18 et l’une de la première plaque 12 et de la deuxième plaque 14 peuvent former un ensemble monobloc, par exemple réalisé par fonderie ou encore taillée dans un bloc.
Le système de rappel élastique 18 est, selon les modes de réalisation, réalisé en un matériau métallique, en un matériau composite, en fibres de carbone, ou en un matériau élastomère, suivant des degrés de souplesse et de compression souhaités pour le système de rappel élastique 18.
Une morphologie du système de rappel élastique 18 va maintenant être détaillée relativement à chacun des modes de réalisation. Pour chacun des premier, deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation, le système de rappel élastique 18 comprend au moins une arche. Le système de rappel élastique 18 comprend par exemple au moins une première arche 20 et une deuxième arche 22, qui sont toutes deux disposées le long de l’empilement de cellules électrochimiques 2, le long de l’une des extrémités longitudinales 4, 6, c'est-à-dire d’un même côté de la batterie 1. Plus spécifiquement, la première arche 20 et la deuxième arche 22 comprennent respectivement une tête 24 de forme arrondie, cette tête 24 reliant un premier bras 26 et un deuxième bras 28. Ces bras 26, 28 s’étendent, au moins partiellement, le long des plaques 12, 14 ; le premier bras 26 est ainsi au contact de la première plaque 12 tandis que le deuxième bras 28 est au contact de la deuxième plaque 14. La tête 24 d’une arche 20, 22 donnée est disposée, selon la direction d’empilement, entre ses bras 26, 28, sensiblement à équidistance de la première plaque 12 et de la deuxième plaque 14.
Au sein de la batterie 1, les arches 20, 22 sont disposées en opposition, de sorte que leurs têtes 24 respectives sont en regard l’une de l’autre tandis que leurs bras 26, 28 d’une arche 20, 22 donnée sont orientés selon un sens opposé à la tête 24 de l’autre arche 20, 22. On comprend que les bras 26, 28 des arches 20, 22 s’étendent, à partir des têtes 24, en direction des jonctions entre l’une des extrémités longitudinales 4, 6 et l’une des extrémités transversales 8, 10, c'est-à-dire des coins des plaques 10, 12, alors que leurs têtes 24 sont disposées au niveau d’une portion centrale des extrémités longitudinales 4, 6. On pourrait également envisager, sans sortir du cadre de l’invention et bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, des modes de réalisation dans lesquels à l’inverse les têtes 24 des arches 20, 22 sont disposées respectivement au niveau de côtés opposés, tandis que leurs bras 26, 28 sont disposés au niveau de la portion centrale des extrémités longitudinales 4, 6.
Tel que cela a été évoqué précédemment, le système de rappel élastique est fixé de manière irréversible sur la première plaque 12 via les bras 26 et un moyen de fixation irréversible 101 de type soudage ou collage. A contrario, le système de rappel élastique est fixé, via les bras 28, de manière réversible sur la deuxième plaque 14, avec des moyens de fixation réversibles 102 appropriés, tel que représentés schématiquement sur les figures 1 et 2, étant entendu que des moyens de fixation équivalents peuvent être mis en œuvre dans les modes de réalisation illustrés sur les autres figures. À titre d’exemple, les moyens de fixation réversibles 102 sont formés par des vis de fixation qui traversent un alésage réalisé dans la deuxième plaque 12 et qui viennent en prise dans un alésage taraudé formé dans les bras 28 des arches 20, 22.
Dans certains modes de réalisation, la première arche 20 et la deuxième arche 22 sont par ailleurs jointes par une portion de liaison 30, qui est une partie du système de rappel élastique 18 qui lie cette première arche 20 et cette deuxième arche 22 l’une à l’autre.
Dans le premier mode de réalisation, illustré aux figures 1 et 2, les arches 20, 22 présentent une forme en entonnoir, avec une portion pincée entre leur tête 24 et leurs bras 26, 28. Les arches 20, 22 présentent ici une dimension de section, mesurée dans un plan de coupe vertical et transversal, qui dans l’exemple illustré et sans que cela soit limitatif de l’invention, peut être comprise entre 15 à 20 millimètres. La dimension de section des arches est fonction d’un compromis souhaité entre une souplesse du système de rappel élastique 18 et la force de compression qu’il est apte à faire passer pour comprimer les cellules de façon optimale. Il convient de noter que cette valeur de dimension de section est ici un exemple et qu’une telle valeur peut être différente selon le matériau utilisé, la pression à appliquer, et/ou les variations prévues de volume des cellules.
Dans ce premier mode de réalisation, la première arche 20 et la deuxième arche 22 ne sont pas reliées l’une à l’autre ; on comprend qu’il n’y a pas de portion de liaison entre cette première arche 20 et cette deuxième arche 22.
Dans le deuxième mode de réalisation, représenté à la , le système de rappel élastique 18 comprend des arches à la courbure simplifiée, avec un rayon de courbure dans le même sens d’un bras à l’autre, mais un nombre d’arches plus important que dans le premier mode de réalisation. Le système de rappel élastique comprend, en sus de la première arche 20 et de la deuxième arche 22, une troisième arche 32 et une quatrième arche 34. La première arche 20 est imbriquée dans la troisième arche 32 de sorte que la tête 24 de cette première arche 20 soit disposée entre les bras 26, 28 de la troisième arche 32, et de la même façon la deuxième arche 22 est imbriquée dans la quatrième arche 34 de sorte que la tête 24 de cette deuxième arche 22 soit disposée entre les bras 26, 28 de la quatrième arche 34. Les première arche 20 et troisième arche 32 sont ainsi orientées selon un même sens de la direction longitudinale L, les deuxième arche 22 et quatrième arche 34 étant orientées selon un sens opposé de cette direction longitudinale L. La troisième arche 32 et la quatrième arche 34 sont en outre plus proches l’une de l’autre que la première arche 20 et la deuxième arche 22.
Sur ce deuxième mode de réalisation, la première arche 20, la deuxième arche 22, la troisième arche 32 et la quatrième arche 34 sont reliées les unes aux autres par deux portions de liaison 30 s’étendant respectivement le long de la première plaque 12 et de la deuxième plaque 14. Ces portions de liaison 30 sont des bandes du système de rappel élastique 18 qui sont sensiblement planes, formant une surépaisseur le long de la plaque 12, 14 qui leur est respectivement associée. Tel que cela a pu être évoqué, on augmente ainsi la surface de contact entre le système de rappel élastique et les plaques, qui est ici sensiblement égale à la dimension longitudinale totale des plaques, ce qui a pour effet de répartir les efforts qui peuvent être encaissés dans les zones de fixation du système de rappel élastique sur les plaques. À titre d’exemple une partie médiane des portions de liaison 30 peut être équipée d’un moyen de fixation, par exemple d’alésages taraudés pour recevoir des vis de fixation, alors qu’aucun des bras n’est en regard de cette partie médiane.
Dans le troisième mode de réalisation, visible à la , les arches 20, 22 sont en forme de U, dans une configuration de courbure sensiblement équivalente à celle des arches du deuxième mode de réalisation. Le nombre d’arches est moindre que dans ce deuxième mode de réalisation mais avec des dimensions de section, dans un plan vertical et transversal, qui sont plus importantes que dans ce deuxième mode de réalisation. La première arche 20 et la deuxième arche 22 sont ici reliées par une portion de liaison 30 qui s’étend sensiblement à équidistance de la première plaque 12 et de la deuxième plaque 14, cette portion de liaison 30 reliant plus précisément la tête 24 de la première arche 20 à la tête 24 de la deuxième arche 22, le système de rappel élastique 18 ayant alors une forme en croix. On comprend que l’on évite ainsi aux têtes, qui sont disposées à distance des zones de fixation sur les plaques rigides, de vibrer et débattre latéralement lorsque le véhicule est en roulage par exemple, en assurant une rigidité centrale du système de rappel élastique.
Dans le quatrième mode de réalisation, qui est illustré en , la première arche 20 et la deuxième arche 22 sont chacune formées par un ressort hélicoïdal. Les têtes 24 de ces arches 20, 22 sont plus particulièrement formées par une ou plusieurs spires de ces ressorts hélicoïdaux, les bras 26, 28 correspondant à des segments droits qui s’étendent parallèlement aux première et deuxième plaques 12, 14. En raison de la présence de spires, il existe un décalage transversal entre le premier bras 26 et le deuxième bras 28, ce décalage transversal étant de plus en plus prononcé au fur et à mesure que le nombre de spires augmente. Dans ce quatrième mode de réalisation, le système de rappel élastique 18 est dépourvu de portion de liaison.
À la sixième figure est représentée une batterie 1 avec un système de rappel élastique 18 selon un cinquième mode de réalisation. Le système de rappel élastique 18 comprend ici deux portions courbées 36, 38, parmi lesquelles une première portion courbée 36 et une deuxième portion courbée 38. La première portion courbée 36 est reliée à la première plaque et présente une partie bombée qui tend à se rapprocher de la deuxième plaque 14, alors que la deuxième portion courbée 38 est reliée à la deuxième plaque 14 et présente une partie bombée qui tend à se rapprocher de la première plaque 12. Ces portions courbées 36, 38 sont jointes l’une à l’autre au niveau d’une portion centrale 39, qui correspond à un point le plus haut de leurs formes concaves. Les portions courbées 36, 38 sont associées aux plaques 12, 14 par l’intermédiaire de pions 40, 42 faisant saillie des plaques 12, 14. Chacune de la première plaque 12 et de la deuxième plaque 14 comprend plus spécifiquement un premier pion 40 et un deuxième pion 42, qui sont respectivement disposés au voisinage des jonctions entre l’extrémité longitudinale 4, 6 et les extrémités transversales 8, 10 attenantes. La première portion courbée 36 est reliée au premier pion 40 et au deuxième pion 42 de la première plaque 12, alors que la deuxième portion courbée 38 est reliée au premier pion 40 et au deuxième pion 42 de la deuxième plaque 14. Les portions courbées 36, 38 sont plus exactement reliées à leurs pions 40, 42 respectifs par l’intermédiaire de liaisons pivot, des extrémités des portions courbées 36, 38 étant enroulées autour des pions 40, 42 de façon à former ces liaisons pivot.
- Par « silicium cristallin », on entend on entend la forme multicristalline ou la forme monocristalline du silicium, excluant donc le silicium amorphe.
- Par « couche active », on entend une couche possédant un rôle dans le fonctionnement de la cellule photovoltaïque, par exemple un rôle de séparation de charges, un rôle de collecte de charges, un rôle de passivation électrique des surfaces du substrat, un rôle optique d’anti-reflets, un rôle de sous-cellule (autre que le silicium cristallin) dans le cas d’une multi-jonction etc.
- Par « passivation », on entend la neutralisation de défauts électriquement actifs aux surfaces du substrat. En effet, les surfaces d’un substrat en silicium cristallin présentent une densité de défauts (e.g. liaisons pendantes, impuretés, discontinuité du cristal…) pouvant entraîner des pertes non négligeables liées à la recombinaison en surface des porteurs dans le cas d’une application photovoltaïque.
- Par « vitesse de recombinaison de surface effective » (« effective surface recombinatio n velocity » en langue anglaise), on entend la vitesse de recombinaison des porteurs de charges pour un flux de porteurs de charges traversant une surface effective (i.e. surface ‘vue’ par le rayonnement solaire).
- Par « de manière à atteindre », on entend que les étapes b 1 ), b 2 ), b 3 ) et b 4 ) sont exécutées de sorte que le bord latéral correspondant (ou éventuellement une portion attenante au bord latéral) est exposé à l’issue de l’étape correspondante.
- Par « sous-cellule photovoltaïque », on entend une cellule photovoltaïque obtenue à partir d’une découpe dans une région centrale du substrat de la cellule photovoltaïque initiale.
est une vue schématique de dessus, illustrant un substrat d’une cellule photovoltaïque initiale utilisée lors de l’étape a).
est une vue schématique de dessus, analogue à la , illustrant une région centrale et une région périphérique d’un substrat d’une cellule photovoltaïque initiale utilisée lors de l’étape a).
est une vue schématique en coupe (de manière à montrer les premier et deuxième bords latéraux du substrat), illustrant un empilement de couches actives formé autour d’un substrat d’une cellule photovoltaïque initiale utilisée lors de l’étape a). Certaines parties de l’empilement (en particulier les parties supérieure et inférieure) peuvent comporter des couches actives supplémentaires qui ne sont pas représentées par souci de simplicité.
est une vue schématique en coupe, analogue à la , illustrant l’étape b 1 ).
est une vue schématique en coupe, illustrant l’étape c 1 ).
est une vue schématique en coupe, illustrant l’étape c 1 ) en présence d’une couche d’oxyde transparent conducteur superficielle détourée.
La illustre l’évolution normalisée de la capacité enregistrée à C/5 – D/5 (charge en 5h –décharge en 5h), à température ambiante, où la courbe 1 correspond à une électrode à base de SiO x +graphite (liant LiPAA) avec l’additif LiF et la courbe 2 correspond à une électrode à base de SiO x +graphite (liant LiPAA) sans additif. La flèche représente une multiplication par 5 du nombre de cycles avant d’atteindre 80% de rétention de la capacité de référence.
La illustre l’évolution normalisée de la capacité à C/5 – D/5, à température ambiante, avec une courbe 1 correspondant à une électrode à base de SiO x +graphite//Li 0 avec l’additif LiF, et la courbe 2 correspondant à une électrode à base de SiO x +graphite//Li 0 sans additif. La flèche représente une augmentation de 15% du nombre de cycles pour l’électrode avec additif LiF par rapport à l’électrode sans additif.
La illustre l’évolution normalisée de la capacité à C/5 – D/5, température ambiante, où la courbe 1 correspond à une électrode à base de Si-C+graphite//Li 0 avec l’additif MgF 2 , et la courbe 2 correspond à une électrode à base de Si-C+graphite//Li 0 sans additif. La flèche représente une augmentation de 28% du nombre de cycles pour l’électrode avec additif MgF 2 par rapport à l’électrode sans additif.