Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~ a pré~ente invention concerne u~ per~ectionnement aux
pile~ à combustible, permettant une r~duction considérable de
leur poids ~ pui~sance donn~e.
~ e~ piles ~ com~u6tible utilisant un oombustible et un
.eomburant gazeu~ comprennent un empilement d~électrodes micropo-
reuses, étanches ~ lteau~ définissant entre elles de~ espaces
pour la circulation d'u~ électrolyte~ par exemple une solution
de p3tasse~ des e~paces pour la circulation d~un gaz combustible~
tel que~ par e~emple, l'hydrogane, et des e~paces pour la circu-
lation d'un gaz comburant (par exemple oxygène pur ou air).
~es e~paces pour la circulation des ga~ sont disposés
de part et dlautre des espaces pour la circulation de llélectro-
lyte.
Un incon~énient des piles ~ combust~ble aotuelles de ce
type réside dans leur poids relati~em~nt important dont une frac~
tion notable e~t con~tituée par le poids de l~électrolyte.
On peut songer ~ réduire le poids d~électrolyte contenu
~an~ le bloc de pile en diminuant l~cartement des électrodes li-
mitant les compartiment~ de la p~le dans lesquels circule ~élec-
trolyte~ san~ diminuer la surface de ce~ électrode~ mai~ on est
limité dans oette ~oie~ non seulement par l~accrols~ement de la
perte de oharge aan~ le o~rou~t d~électrolyte~ mais surtout par
la difflcult~ ~u~on renoontre alors pour réali~er l~étanchéité
~ur le~ ~aoe~ lat~rale~ du bloc de pile.
En ef~et~ cette ~tanohéit~ e~t gén~ralement o~tenue en
~aisant reposer le bloo dan~ un bain de résine solidifiable~ sur
ohaou~e de ~es f~ces lat~rale~ ~uccessivement~ or, le rapproche-
~nt des ~leotrodes ri~ue d~augmenter la hauteur de remontée de
la r~ine liquide par capillarité~ ~ partir de la face sur laquelle
lo bloo repose dans le baln~ entrainant æinsi une r~duction de
la surface actlve de~ éle¢trodes.
Ia pr~ente in~ention a pour ob~et une pile ~ combu~ti-
l~S'7~
ble per~ectionn~e dont le poid~ est réduit par diminutio~ du
poid~ d~lectrolyte néce~saire, sans augmentation de la distance
de pén~tration de 1~ ré~i~e d'étanchéit~ dan~ le bloc à partir
dee faces latérale~ de ce dernier.
- ~a pile à combu~tible selon l~invention est caractérisée
e~ ce ~ue le~ électrodes comportent sur une de leur face une par-
tie centrale en relief par rapport ~ la périphérie de cette face
et en ce que ce~ éle¢trode~ sont disposée~ de manière que les es-
pace~ pour la circulation de l~électrolyte aient une ~ectio~ ré-
duite par les dite~ faces dont la partie centrale est en relief
'de deux électrodes adjacentes du bloc~ le~ e~paces pour la cir-
culation de chacun des gaz combustible et comburant étant limités
par l~autre face de deux électrodes ad~acentes.
invention a pour autre objet des électrodes pour pile
~ combustible caractérisée e~ ce qu~elles présentent une face dont
la partie est en relie~ par rapport à la périphérie de l'~lectrodeO
Y invention ~era bien comprise en se référant au~
dessin~ annexés illustrant des exemples no~ limitatifs de réalisa-
tion o~s'
- la figure'1 représente~ schématiquement~ en coupe~ u~ bloc de
pile ~ comb w tible d~un type oonnu~
- la ~igure 2 illustre une électrode selon l~in~entio~
- la ~gure 2A e~t u~e vue de cette électrode ~elon ~a coupe ~-A~
la fi~ure 3 montre~ ~Ghémat~quement~ une pile ~elon l~inventio~
- la f~uro ~ e~t un~ ~ue de d~tail de ¢ette pile, ~ plu~ grande
~ohelle,
- la figure 5 indi~ue le mode ~'~coul0ment de l'~leotrolyte ~ tra~
~or~ le bloo de pile~ et
- la ~igure 6 illu~tre la r~aliBation de llétanch~it~ ~ur L~une
3 aes ~aoee l~térale~ dU bloc.
1a figure 1 repré~ente 5ch~matiquement~ e~ coupe~ un
bloc de pile à oombu~tible d~un type connu.
.
.
-- 2 --
:. . ;' . ` . : :
~` ` , . . .
~5 7 ~ ~
Ce bloc e~t form~ d~un empilement d~lectrodes E1~ E2,
E3 ... aes ~lectrode~ d~finissent entre elle~ de~ e~pace~ tels
que l~espace 1, pour la circulation d~un électrolyte~ par exemple
une solution de potas~e KOH~ des e~pace~9 tels que 2~ pour la
circulation dtun gaz combustible~ par exemple de l~hydrogène ~2~
et des espace~, tels que 3, pour la circulation d~un gaz comburant,
par exemple de llair.
Ces ~leotrodes sont mieroporeuses, laissant di~fuser le~
ga~ mai6 non l~lectrolyte, et ~ont recouvertes de cataiyseurs
m~talliques appropri~s favori~ant le~ r~actions électro-chimiques
au contact de l~lectrolyte, co~me il e~t bien connu de~ sp~cia-
listes.
Elle~ sont connectée~ entre elles ~lectriquement par
des barrette~ 4~ 5 et 6~ le mode de conne~ion repré~enté n~ayant
aucun caractare limitati~. ~es r~férence~ P~ et P2 désignent de~
plaques métalliquee.
Ce~ piles renferment un poid~ $mportant d~éle¢trolyte~
pou~ant ê.tre de l~ordre du tier~ du poid~ total de la pile.
~ e poids pourrait ~tre réduit en rapprochant le~ ~lec-
trodes E1~ ~2~ E3 ~..... dont ~cartement e~t habituellement de
l~ordre du millimatre.
aependant un tel xapprocheme~t re~drait diffioile la
r~ali~ation de l~étanah~it~ ~ur le~ face~ lat~rales du bloa de
plle~ pour le~ raison~ indiquées plu~ haut.
~a pr~#ente in~ention permet de r~soudre ce probl~me p~r
l~utilieabion d~leotrode~ telle~ que l~électrode E repr~sent~e
par la ~igur~ 2 et la figure 2 A~ ¢ette derniare étant une ~ue
oUi~Qnt la coupo A~A de la figure 2. .`
Oette ~lectrode~ qui ¢omporte de façon connue~ a ~a .
periphérie~ des ~oreillesU de connexion électrique 9~ 10, 11 et 12 ; `
pour permettre son raocordement ~ des barrettea de co~ne on~ .`
telles gue les barrettee 49 5 et 6 de la figure 1~ présente une ..
:
.
- 3 -
78 ~3
~ace 8 ~ormé~ e~entiellement d~ ments en relief (face infé-
rieure ~ur les figures 2 et 2A) et une face 7 sup~xieure.
Dans l~exemple de r~ali~ation illustr~ cette autre face
(face ~up~rieure) e~t essentiellement creuse.
Pour simplifier, ces face~ sont respectiveme~t appel~es
~face conve~e" et face n concave" dan~ ce gui suit.
~ a figure 3 illustre une pile construite ~elon l'inven-
tlon. ~a figure 4 est une vue de détail ~ plus grande ~chelle.
Sur ces figure~ les mêmes réf~rencés que sur la figure 1 ont été
utilisées pour d~igner les éléments correspondants.
Comme le montrent ces figures, les électrodes selon
l~invention~ telles gue E1 et E2, sont dispo~ées de m3~re ~ue
le~ e~pace~ pour la circulation de l~lectrolyte, tels que l~es-
pace 1~ soient l~mit~s psr les faces convexe~ rapprochée~ de deux
électrode~ adjaoentes du bloc et que le~ espaces~ tels gue 2 et 3
pour la circulatlon des gaz~ so~ent llmltés par les f~ce~ concave~
de deux ~le¢trodes adJaoente~ du bloc.
De cette façon~ il est possible de rapprooher con~id~ra-
bl~ment lea faoe~ des électrode8~ telle~ que ~1 et ~2~ limitant les
~pao8~ 0~ oircule L~éleotrolyte, en oonservant ~ ces électrodes~
au ~oisinage de leur~ bord~, un écartement ~uffi~ant pour emp8cher
u~e remontée de 1~ ré~ine ~!étanoh~it~ par cap~llar~té ~ llint~-
rieur du bloo~ lor~ de l~opération qui ~era décrite ci-apra~ en
~e r~éra~t ~ la figure 5.
~éoart~m~t ontre le~ électrode~ El et E2 pourra~
par ~xemple~ 8tro r~duit ~ une valeur sensiblement inf~rieure
1 mm~ par e~emple 0~5 mm et aO préférence de l~ordre de 1/10 de
millimatre ou mame moins~ ~?e~pacement entre ces éle¢trodes pou-
~ant 8tre maintenu par tout moyen appropr~ par exemple par
l~utilisation d~une minoe feuille de feutre 13 qui ~imbibera
d~leetrolyte.
~e~ faoes conca~e~ de~ ~lectrodes~ telle~ gue E2 et E3
,
- 4 -
~ 5 7 ~ ~
Bont maintenue~ e~pac~es~ de manlare connue, par des s~parateurs
iæolants 14 laissant pas~0r les gaz (gaz oombustible et gaz
comburant). ~a comparaison des figures 1 et 2 montre que le
volume des e~paces, tels que 2 et 3, o~ circulent les gaz, peut
.,
8tre augmente9 ~elon l'invention~ ce qui facilite l'écoulement
de ce~ gaz. Selon un mode préféré de réalisation de l'in~ention,
le~ faces con~exes~ telles que la face 8, comportent de~ canaux
transversaux 15 (vus du côté de la face concave sur la figure 2).
~ ~es canaux ~5 des électrodes, telles que El et E2, sont
placés e~ regard dans le bloc de pile (figure~ 3 et 4), de façon
~ue les e~pace~ pour la circulation de l'électrolyte dan9 le bloc
de pile comportent des conduitæ 16 facilitant l'écoulement et la
répartition de l'électrolyte.
Cet écoulement de l'électrolyte ~ traver~ le bloc de
pile est indiqué p&r des fl~ches sur la figure 5. Sur cette figu-
re~ la r~férence 17 désigne l?enveloppe de résine assurant l~'étan-
oh~it~ du bloc.
Dans cette enveloppe 80nt ménagés deux orifices 18 et 19
pour l'entr~e et la 80rtie de l'électrol~te respecti~ement.
~a fi~ure 6 montre oomment e~t réalisée l'étanohéité des
~aoe~ d~ bloo de pile.
Ce bloc e~t plac~ dan~ un r~cipient 20 co~tenant un bain
de m~t~riau i~olant ~olidifiable~ par exemple une r~ine ~po~yde
~ul`~ e~ duro~ant~ a~ure l'~tanch~ité sur la faoe du bloc pos~e
da~ le xéo pie~t 20.
Ie xelief des ~leatrode~ e~t r~ali~é en lais~ant sub~is-
tor u~ bord d'une oertaine largeur.
Par ~uite, ~'eepacement e~tre ~lectrode~ telle~ que
El et E2~ e~t plu~ important au ~o~inage des bord~ comparable
oelui de~ électrode9 selon l'art a~térleur (c~. le~ figures 1 et
~)~ oe qui permet d'éviter le~ risque~ de remont~e de la r~sine
ll~uide ~ l'intérieur du bloc de pile. .
~ ,
7~ ~ ~
~ a largeur ~ de ce bord des électrode~ sexa choi~ie par
le sp~cialiste en fonction de la hauteur d du relief et de la
te~on ~uperficielle de la r~slne liquide pour que la hauteur de
remont~e de la r~ine par ~apillarité, dan~ la position de 18
figur~ 6, æoit inf~rieure ~ la di~tance entre le bord de la pile
et l'extrémit~ de lt élément 1~ séparant les éleotrodc~.
~ a co~stitution de~ électrode~ (matériaux, porosité~
catalyseurs) qui ~'entre pas dans le cadre de ~'invention e~t
laissée également au choix du spécialisteO
En utilisant la technique selon l~'invention9 il est pos-
~ible de réduire con~idérablement le poids d'électrolyte.
Ce poide repr~sente en~iron la moitié du poids du bloc
sec (~ans électrolyte) dan9 une pile ~elon l'art antérieur. Dans
une pile selon l'in~ention~ 11 peut ne repré~enter ~ue 10 ~ 20
de ce poida du bloc eec.
Par allleur9, cette réduction du poids d~'électrolyte
aans la pile se répercute sur le poid~ d'électrolyte ~ecessaire
dan~ le bac-tampon placé ~ur le circuit d'alimentation de la pile
en éleotrolyte~ ce bac-tampon ~ervant ~ mainte~ir sensiblement
oon~tante la ooncentration de l'éleotrolyte au coux~ du fonction-
nement de la pile.
~e poid~ d;'éle¢trolyte dans ce bao-tampon peut P~n~i
~tr~ xéduit de pxas de la moiti~.
-- 6 --
:.- . -: . . . ~ .
;; , ~ .
,, . . ~ . .. ~ ,
..
