Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~.27~3~
L'invention concerne des aménagements aux
structures des piles a combustible constituées par une
pluralité d'éléments disposés en contact électrique les uns
avec les autres~
S Dans de telles piles l'étanchéité du système de
distribution de l'électrolyte, comportant sur les cadres les
rainures, les chambres de répartition et de distribution et
de collationnement et les microcanaux, peut être assurée en
donnant à l'électrode s'appliquant sur la face du cadre
présentant ledit système de distribution des dimensions
suffisantes pour venir le recouvrir, l'étanchéité étant
alors réalisée lors du montage et du serrage des différents
constituants.
Toutefois, on s'est aperçu qu'une telle solution
n'était pas satis~aisante dans le cas des piles où
l'électrolyte circule en permanence en étant distribué en
parallèle entre tous les éléments car elle peut conduire à
des courants de shuntage et donc à des pertes en énergie
elevées du fait du contact de ladite électrode avec
l'electrolyte commun aux différents éléments, qui circule
dans les canaux définis par la coopération, dans la pile
assemblée, des orifices prévus dans les différents
constituants.
La présente invention permet de remédier à de tels
inconvénients.
Selon la présente invention il est prévu une pile
a combustible du type constituée par une plularité
d'éléments disposés en contact électrique les uns avec les
autres, chaque élément comportant: -
- deux électrodes,
- un électrolyte remplissant l'intervalle situé
entre lesdites électrodes,
- deux collecteurs de courant bipolaires
imperméables,
.. ~
. .
3~i8
-- 2
- un cadre présentant un orifice central, lesdites
électrodes étant assujettées de part et d'autre dudit cadre
de telle sorte qu'elles définissent avec ledit cadre un
compartiment électrolytique,
- une face dudit cadre comportant des rainures
permettant d'une part l'acheminement de l'électrolyte d'un
orifice d'entrée vers une chambre de distribution
communiquant avec ledit compartiment électrolytique et
d'autre part l'évacuation de l'électrol~te vers un orifice
de sortie, ces rainures et chambre formant des éléments d'un
réseau de distribution de l'électrolyte,
- un film isolant pour assurer l'étanchéité dudit
réseau de distribution de l'électrolyte sur le cadre, ce
film s'étendant au regard dudit réseau et étant solidarisé
au cadre, l'une desdites électrodes chevauchant ledit film
et étant solidarisée à ce dernier.
Selon la présente invention, il est également
prévu une pile à combustible du type constituée par une
pluralité d'éléments disposés en contact électrique les uns
avec les autres, chaque élément comprenant:
- deux électrodes, une cathode et une anode,
comportant chacune un catalyseur,
- un électrolyte remplissant l'intervalle situé
entre lesdites électrodes,
- deux collecteurs de courant bipolaires
imperméables, comportant au moins une zone centrale
conductrice portant des cannelures sur chacune des faces
desdits collecteurs, un premier collecteur venant, par les
sommets de sa face cathodique, en contact électrique contre
la surface externe de ladite cathode, et par sa face
anodique en contact électrique contre la surface externe de
l'anode d'un élément adjacent, et un deuxième collecteur
venant par les sommets de sa face anodique, en contact
électrique contre la surface externe de ladite anode, et par
~7~;~6!3
- 2a -
sa face cathodique en contact électrique contre la cathode
de l'autre élément adjacent, un comburant gazeux circulant
entre ladite cathode et la ~ace cathodique du premier
collecteur et un combustible gazeux circulant entre ladite
anode et la face anodique du deuxième collecteur, les
parties inférieure et supérieure desdits collecteurs situées
de part et d'autre de la zone centrale conductrice étant
munies d'oritices pour la circulation de l'électrolyte et du
combustible à travers la pile, lesdites électrodes étant
assujetties toutes deux de part et d'autre d'un cadre
presentan~ un orifice central, en forme de quadrilatère, de
telle sorte qu'elles définissent avec le cadre un
compartiment electrolytique, les parties inférieure et
superieure du cadre comportant des orifices pour
l'acheminement à travers la pile du combustible et de
l'electrolyte correspondants aux orifices prévus sur les
collecteurs, des moyens étant prévus sur une face du cadre
pour permettre l'acheminement de l'électrolyte d'un desdits
orifices, dit orifice d'entrée, vers le compartiment
électrolytique, et dudit compartiment vers un autre orifice,
dit orifice de sortie, lesdits moyens comportant des
rainures débouchant dans des parties évidées formant
chambres de repartition et de distribution et de
collationnement d'électrolyte, disposées sur les parties
inférieure et supérieure du cadre le long de deux côtés
opposas de l'orifice central et communiquant avec le
compartiment électrolytique au moyen d'une pluralité de
microcanaux parallèles délimités par des nervures, pile dans
laquelle: -
- l'étanchéité du reseau de distribution de
l'électrolyte est assurée d'une part par un film en matière
plastique isolante s'étendant au moins au regard des moyens
d'acheminement de l'électrolyte prevus entre les orifices
d'entrée et de sortie et le compartiment électrolytique,
~7~368
- 2b -
ledit film étant solidarisé audit cadre, et d'autre part par
une des électrodes, ladite électrodej assujettie au cadre,
chevauchant ledit film et étant solidarisée de manière
étanche à ce dernier au niveau de la zone de chevauchement
. .
alnsl creee.
La pile selon la présente invention peut présenter
en outre les modes de réalisations pxéférentiels suivants.
Selon un mode de réalisation particulier de
l'invention, la partie du cadre, sur laquelle sont
assujetties les electrodes, et qui délimite
7~
3 -
l'ori~ice central présente un retrait de part et d~autre du cadre de
man~ère que les éleetrodes, après assu~ettissement au cadre au niveau de
ces retraits, ne debordent pas au-dessu~ des faoes du cadre, le film
mince épousant sans dommage une desdikes partie~ en retrait ~t étant
solidarisé à l'électrode au niveau de cette partie.
Dans ce mode de réali~ation, les nervure~ délimitant les microca-
naux comportent une partie a~fleurant le plan de~dites partie~ en
retrait sur laquelle vient se po~itionner une électrode et se prolon-
geant vers le~ chambres de distribution et de répartition et de colla-
tionnement par une partie afPleurant le plan de la ~ace du cadre.
Selon un mode d'exécution, les parcours des rainures reliant les
ori~ices d'entrée et ~e s~rtie d'électrol~te aux chambres de répartition
et de distribution et de collationnement ont une ~orm2 en U, le fond des
U étant situé, par rapport auxdits oriYices, au delà de l'orifioe central
délimitant le compartiment éleotrolytique.
Avantageusement, les ~ond~ des rainures et des chambres de répar-
tition et de d~stribution et de oollationnement comportent des ~oyens,
tels que picots ou nervures, ar~leurant le plan de la ~ace du cadre et
de~tinés ` aintenir l'écartement entre le film min¢e plastique et le3-
dits fonds lors de l'application dudit ~ilm sur le ¢adre.
D'autre~ caractérlstiques et avantages de l'invention ressortiront
de la description qui va suivre et du dessin annexé dans lequel -
La ~igure 1 est une vue éclatée de plusieurs constituant3 d'un
élém~nt de pile conforme à 1'invention.
La ~igure 2 est une représentatlon partielle en perspective et
agrandie du détail II de la ~igure 1.
La ~igure 3 est u~e vue d'une face de l'ensemble ~orme par l'assem-
blement des différents constituants de la ~lgure 1, avec repliement par-
tiel de certains de ceux-ci.
La figure 4 est une coupe agrandie de la ~igure 3 3elon la
ligne IV-IV.
La ~igure 5 est une coupe agrandie de la ~igure 3 selon la
li~ne V-V.
La figure 6 représente une variante de la ~igure 1.
La figure 7 est une repré3entation partielle en perspective et
IZ77~G8
-- 4 --
agrandie du détall VII de la Pigure 6_
La figure 8 est une vue d7une faoe de l'ensemble formé par assem-
blement des diPPérent~ ¢onstituants de la figure 67 avec repliement par-
tiel de certains de ceux-ci;
5La ~igure 9 est une coupe agrandie de la ~igure 8 3210n la
liene IX-IX.
La figure 10 est une coupe agrandie de la iigure 8 selon la
ligne X X.
La ~igur~e 11 e~S une Yue de l'autre ~a¢e de l'ensemble de la
10~igure 8.
La figure 12 est une vue d'une face d'un collecteur de courant
bipolaire.
La ~igure 13 est une vue de l'autre ~ace du collecteur de courant
de la Pigu~e 12.
15La figure 14 est u~e coupe partielle agrandie selon la
ligne XIY-%IV de la figure 12.
La figure 15 est une représentation partielle en perspective et
agrandle du detail XV de la ~igure 12.
La ~igure 16 est une représentation partielle en perspeotive et
20a~randie du detail XVI de la Pigure 13.
La Sigure 17 est une vue éclatee d'u~ élément de pile conforme à
l'invention.
La fi~ure 18 représente très schématiquement en perspective une
`pile con~orme à 1'invention.
25Sur les figures 1, 2, 3, 4 et 5, correspondant à un premier mode de
réalisation, les réPérences 1 et 2 dé~ignent les éleotrodes poreuaes
entrant dan~ la constitution d'un élément d'une pile oonforme à l'inven-
tion.
Dans le mode de réalisation de¢rit et représenté, l'anode, en
30contact par une Pace avec l'électrolyte et par l'autre face avec un
combust~ble gazeux est désignée par la réference 1 ; la cathode, en
contact par une face a~ec l'électrolyte et par l'autre Pace a~ec un
comburant gazeux est désignée par la réPerence 2.
Ces électrodes peuvent être à ba~e de carbone ou de graphite et
35d'une matiare plastique, par exemple de polytétra~luoretylène et compor-
~Z77:~6~
-- 5
ter chacune un catalyseur spécifique.
A titre illustratif et nullemen-t limitatif, ces
electrodes peuvent présenter une structure souple ainsi que
décrit dans le brevet fran~ais publié sous le numéro
52,468,220 le ler février 82 ayant comme inventeur Bernard
WARS~AWSKI. Elles peuvent avoir été réalisées, en
particulier, par les procédés décrits dans le brevet publié
sous le numéro 2,468,218 le 13 septembre 1982 ayant pour
inventeurs Pierre GROULT et Al, et le brevet français publié
10~ous le numéro 2,468,219 le 13 octobre 1982 ayant pour
inventeurs Claude LAMBERT et Al.
Ces deux électrodes sont assujetties de part et
d'autre d'un cadre 3 présentant un orifice central 4 en
forme de quadrilatère, de telle sorte qu'elles définissent
avec ledit cadre 3 un compartiment électrolytique.
Le cadre 3 est avantageusement en matière
plastique isolante, par exemple à base de polypropylène,
chlorure de polyvinyle, acrylonitrile-butadiène-styrène,
polyéthylène, polystyrène
20Son épaisseur peut être de l'ordre de 0,2 à 5 mm
et de préference de 0,5 à 1,5 mm.
Dans l'exemple représenté l'orifice central 4 est
carré.
Les parties inférieure 5 et supérieure 6 du cadre
25-- 3 sont munies d'orifices pour l'acheminement à travers la
pile du combustible et de l'électrolyte.
La référence 7 désigne les orifices de circulation
du combustible, qui dans le cas représenté ont une forme
oblongue.
30L'orifice 8A sert à la circulation de
l'électrolyte dans la pile et à son acheminement dans le
compartiment électrolytique.
L'orifice 8B sert à l'évacuation de l'électrolyte
du compartiment électrolytique et à sa circulation dans la
"; ~.,
. .
~27~7368
- Sa -
pile.
La référence g désigne des orifices pouvant etre
utilisés par exemple pour le centrage des composants lors de
l'assemblage et/ou pour l'introduction de tirants de
serrage.
Des moyens sont prévus sur la face 10 du cadre 3
pour permettre l'acheminement de l'électrolyte de l'orifice
8A vers le compartiment électrolytique et de celui-ci vers
l'orifice 8B.
Ces moyens comportent des rainures 11 débouchant
dans des parties évidées formant chambres de répartition et
de distribution et de collationnement d'électrolyte 12
disposées sur les parties inférieure 5 et supérieure 6 du
cadre 3 le long de deux côtés opposés de l'orifice
~773~3
-- 6 --
oentral et col~ uniqua~t a~ec le compartimant électrolytique au moyen
d'une pluralité de microcanaux parallales 13 delimltés par des nervu-
res 14 comme cela apparait clairement sur la figure 2~
Les 90~et9 des nerw res 14 a~leurent le plan de la ~ace 10 du
cadre 3.
Le3 rainure3 11 présentent de préférenoe un parcours allongé et
une faible section. Il est en effet important d'allonger le parcours et
de rétré~ir la section de l'électrolyte entre les orifices d'admission
et d'é~acuation et le compartiment électrolytique dans le cas des piles
où l'électrolyte est distribué en parallèle aux élément~ de ~açon à créer
une résistance élevée de shuntage e~tre élements et diminuer autant que
faire se peut la perte énergétique correspondante. Par ailleurs, le
cheminement de l'électrolyte dans un canal de raible seotion et de grande
longueur, ayant une perte de charge définie et élevée par rapport à celle
de3 ~ompartiments, permet une répartition unifor~e de 1'écoulement de
l'électrolyte entre les diYers eléments de la pile.
- Dans l'exemple représenté les rainures 11 ont un parcour~ en forme
de U, le fond des U atant situé, par rapport aux ori~ices 8A et 8B, au
delà de l'ori~ice central 4 délimitant le compartiment ~lectrolySique.
Cette disposition en U permet de doubler le parcours 9an9 accro;-
tre signi~icative~ent le9 dimensions des composants. Elle permet aus~i :
- d'interrompre, 9i on la dasire, la circulation de l'éleotrolyte tout en
maintenant le compartiment re~pli
- de faire circuler, 9i on le dé~ire, 17électrolyte de bas en haut dans
le compartiment tout en ~itant, en cas d'en*rée accidentelle de gaz, la
vidarge de ce compartiment.
A tit~e d'exemple, la longueur de chaque branche du U peut être
égale à la hauteur du compartiment électrolytlque~ la largeur de la
rainure pouvant varier de 0,5 ~m à 10 mm.
ConPormément à l!invention, l'étanohéité du réseau de distribution
de l'électrolyte, comprenant les rainures 11, le~ chambre~ 12 et les
microcanaux 13 est assuree d'une part par un ~ilm mince 15 en matière
plastique isolante s'étendant au moins au regard dudit réseau de distri-
bution, ledit ~ilm 15 atant ~olidarisé audit cadre 3, et d'autre part
par l'électrode 1 qui chevauche ledit film mince 15 et est solidarisée
736~3
-- 7 ~
de manière étanche à ce dernier au nil/eau de la zone de che~auchement
ainsi créée.
Dans l'exemple représenté le film 15 présente un contour analogue
à ¢elui du cadre 3, et notamment des orifices 47, 48A~ 48B et 49 corre~-
pondant respectivement aux orifices 7, 8A, 8B et g prévu~ ~ur ledit
cadre. Il pré3ente égaleDIent un orifice central 61 corre~pond~nt à
l'ori~ice central 4 du cadre 3.
Ce ~ mince peut être constitué par exemple par du polypro-
pylène, du chlorure de polyYinyle, de l'acryloni'crlle-butadiène-styrène,
du polyéthylene, du polystyrène, et son épaisseur peut être de l'ordre de
50 à 600 microns et de pré~érence de 20 à 60 microns.
La ~olidarisation entre le film min¢e 15 , 1'électrode 1 et le
cadre 3 peut être e~fectuée par tout Dloyen approprié, tel que collage,
souda~e, par exe~ple.
De manière que le cadre 3 soit, lors de l'assemblage de la pile, en
con~act a~rec les collecteurs situés de part et d'autre, ledit cadre 3
et~ou lesdits collecteurs présentent des zones en retrait dans
lesquell~s viennent se loger les électrodes, la profondeur de ces
retraits de~ant être au moiris égale à l'epaisseur de électrodes.
Le cadre 3 representé sur les ~i~ure~ 1 à 5 ne comportant pas ces
zones en retrait~ elle3 seront alors présentes sur les oollecteur~ de
courant situés de part et d'autre dudit cadre.
Les forlds des rainures 11 et des chambres de répartition et de
distribution et de collatiolmement d'éleotrolyte 12 comportent des
moyens, tel~ que picots ou nervure~, affleurant le plan de la face du
cadre et destinés notamment à maintenir l'écartement entre le film mince
plastique 15 et le~dits fonds et à régulari~er l'alimentation en
~luides. Ainsi dans 1'exemple représenté urle nervure 16 est disposée
dans le~ rainures 11~ tout le long de ¢elles-oi.
Par ailleurs, le3 chambres 12 oomportent une plural~té de ner~
res 17, disposées parallèlement at ne oontrariant pas la oirculation de
l'électrolyte.
Les soDmleta des nervures 16 et 17 a~leurent le plan de la face 10
du cadre 3.
35 L'utilisation de nervure~, à la place de picota, permet de
7736~3
-- 8 --
diminuer les ri~ques de perforation du film mince.
A l'intérieur du compartiment électrolytique, on peut dispo~er,
ainsi que cela a été repré~enté, une ~euille poreuse gau~rée 18 agis3ant
comme séparateur.
Les ~igures 3, 4, 5 sont relatives à l~enqemble 40 for~é par
l'assemblement des di~ren~ constituant3 repré~enté~ sur la ~igure 1,
à sa~oir les électrodes 1 et 2, le cadre 3 et le film 15.
Dans le le mode de réalisation représenté sur les figures 6, 7, 8,
9 et 10, la partie du cadre 3 délimdtant l'orl~ice central 4 présente un
retrait de part e~ d'autre du cadre de manière que les électrodes 1 et 2,
ne débordent pa~ au dessus des faces du cadre 3 après assujettiYsement au
cadre 3 au niv~au de ces parties en retrait, le film mince 15 épousant
sans dommage le~dites parties en retrait et étant solidarisé à l'élec-
trode 1 au niveau de C09 partieY.
Cette ~tructure est particuli~rement apparente au niveau de~
fl~ureQ 7, 9 et 10, où les parties en retrait du cadre 3 délimitant
l'ori~ice 4 90nt désignées par la référence 15. Au niveau desdites par-
ties en retrai~, les ner w res 14 qui délimitent les microcanaux 13
comportent une partie 20 affleurant le plan de3dites parties en
retrait 19 sur laquelle vient ~e positionner l'électrode 1, et se pro-
lon~eant ver9 les ohambres 12 par ~ne partie 21 affleurant le plan de la
faoe 10 du cadre 3.
La ~igure 8 montre la face de l'ensemble 40 alimenté par le combus-
tible, la ~igure 11 celle alimentée par le oomburant. Sur la ~lgure 11,
on peut constater que les partie~ in~érieure 5 et supérieure 6 du
cadre 3 co~portent, entre les orifice3 7, des évidements 22 permettant
d'aceroitre, en combinaison avec des évidements ou rainures correspon-
dant prévu~ sur les collecteurs de courant, les ~ections d'entrée et de
sortie de comburant dans l'élément.
Ces évidements 22 apparal3sent egalement sur les figures précédentes~
Leo ~igures 12 à 16 sont relatives a un mode de réalisation de
collecteura de courant que l'on peut associer aveo les cadres repré-
sentés sur les ~igures 6 à 11. Il s'agit de collecteurs de courant
bipolaires imperméables comportant au moins une zone centrale conduc-
trice, portant des ¢annelures sur cha¢une des face3 desdltQ collecteur3,
~L~7736~
les parties inférieurg et supérieure de3dits colleateurs, situées de
part et d'autre de la zone centrale conductrice, etant munie~ d70ri~ices
pour la circulation de l'électrolyte et du ¢ombust~ble à traver~ la pile.
Dans l'exemple représenté les ¢ollecteurs de courant sont désignés
Spar la ré~ere~¢e 23. Il~ comportent une zone centrale conductrice 24 de
forme correspondant à oelle de~ électrodes 1 et 2, telles que représen-
tées sur la figur~ 6~ entourée sur sa périphérle d'une zone isolante 25.
Les parties supérleure 26 e~ inférieure 27 de la ~one isolante 25 qont
munies d'ori~ices 28, 29A9 29B et 30 correspondant respectivement aux
10ori~ices 7, 8A, 8B et 9.
Sur chacune des faces 31 et 32 du collecteur, la zone centrale
conductrice est munie de eannelures de~inissant des canaux de direction
moyenne verticale pour la circulation des flux gazeux.
Dans l'exemple reprssenté, les cannelures 33 ~ont Yerticale~ ;
15e1le~ définissent des canaux 34 également Yerticaux. Le réseau des can-
nelures et des canaux peut être obtenu par utilisation d'un support
ondulé ainsi que représenté sur la Pigure 12, mais il est également
possible de prévoir une âme oentrale plane portant des relie~s de part et
d'autre. L'épaisseur du support peut être comprise entre 50 microns et
203 mm, et de préPérence entre 0,1 et 075 mm.
Il est egalement pos~lble de prévoir à la place des cannelures
verticales des ca~relures en ohevron ou présentant toute autre con~igu-
ration Le pas et la profondeur des car~elures (donc des canaux) peuvent
être comprl~es entre 0,2 et 5 mm, et de pré~érence entre ~5 et 1~5 mm.
25La ~ace 31 du collecteur est destinée à être alimentée en combu-
rant, par exemple l'air ou l'oxygène, alors que la face 32 est alimentée
en combustible, par exemple l'hydrogène~
Lea parties supérieure 26 et inférieure 27 de la face 31 catho-
dique du collecteur sont munies de rainures ou évidements tel~ que 35
30communiquant avec l'extérieur et permettant l'alimentation de ladite
~ace cathodique du collecteur par le comburant ainsi que l'évacuation de
ce dernier, selon un parcours quasi rectiligne évitant les pertes de
charge due~ à des changements de direction, pertes de charge qui pour-
raient être particulièrement importante~ avec un comburant tel que l'air
35atmo~phérique en raison du débit très élevé nécessaire.
.
~7~368
- 10 -
Les parties 3upérieure et inférieure da la face 32 du collecteur
~ont munies de rainures ou evidement9 tels que 36 permettant l~alimen-
tation en csmbustible de la face anodique du collecteur à partir des
orifice3 d 7 acheminement 28 a~nsi que l~évacuation du combustible. Des
moyen~ de répartition de3 ~lux sont disposés dans lesdites rainures et
évidements 35 et 36.
Ces moyens ~ont constitues par des nervures allongées, formant des
canaux de répartition, la ~ace supérleure des nervures af~leurant le
plan de la ~ace du collecteur portant les rainures et évidements et
servant de ce ~ait à maintenlr l'écartement entre le ~ond du collecteur
supportant les nervures et les constituants ad~acent~ de la pile. Les
canaux ainsi ~ormés sont ~ensiblement verticaux.
Il s'ensuit que, les canaux delimités par le~ ¢annelures sur les
partie~ conductrices du collecteur pré3entant également une direction
moyenne verticale 3ur la figure~ les ~lux de comburant et de combustible
conservent sensiblement la même direction verticale tout le long de~
faces du collecteur.
Comme on peut le constater en se reportant sur la ~igure 16, les
ori~lces d'alimentation en combustible 28 présentant une forme oblongue,
-20 les rainure~ ou évidements 36 permettant l'acheminement du oombustible
débouchent au voisinage des partie~ desdlts orifice3 oblong~ situées le
plus près de la zone centrale condu¢trice 24 du colle¢teur 23. Les ner-
vures de réparti~ion de combustible défini~e~t un réseau 9 1 avasant
depuis lesdits ori~ices 28 vers la partie oonduotrice 24 du collecteur.
De~ ner w res 37 située~ au voisinage de~ ori~ices 28 dé~inissent des
canaux alimentant eux mêmes un plu9 grand nombre de canaux intermé-
diaires définis par des nervures 38, de longueur plu~ importante et
conduisant au voisinage des canaux de la partie conductrice 24 du
collecteur, un canal inter~édi~ire alimentant au moins un canal 34 de la
partie conductriee 24 du collecteur.
L'allongçment de~ canaux de distribution de combustible permet de
réaliser des empilements importants d'éléments en ayant de ~aibles
pertes de charge du gaz dan~ les canaux de circulation oommuns à tou~ les
éléments. Il permet en outre un meilleur drainage des llquides parasite3
ver~ la partie inférieure de~ canaux oblon~s inferieurs sans géner
~7736~3
"
l'écoulement du gaz résiduel.
Comme on peut le constater en ~e reportant sur la Pigure 15, les
nervures de répartition 39 du ~lux de comburant sont allongées et défi-
nissent da~ canaux de répartition, sensiblement vertioaux sur la flgure
s'élargissant dans leur partie ad~acente à la partie ¢onductrice du
collecteur. Le parcours du comburant le long de la ~ace cathodique du
collecteur est quasiment rectiligne, sans changement de direction 3igni-
~icatif et sans obstacle. Entre le~ ex~rémités des nervures 39 situées
au voisinage de la partie conductrice ~4, on peut disposer des
picot3 62.
Les canaux de répartltion débouchant de plu9 sur tout le côté
horizontal de la partie conductrice du collecteur, on obtient une excel-
lente repartition du comburant au niveau de la face cathodique.
Pour des raisons semblableR, il en est de même pour le combu~tible
au niveau de la Pace anodique.
A~antageusement, au voisinage de la partie conductrice 24, les
ex~rémités des nervures 38 ~e 3uperposent aux extrémités des nervures 3g
et aux picots 62, de manière à assurer un meilleur maintien de ces zones
des collecteur~ de courant lorY du montage et du serrage des différents
constituants de la pile.
Le oadre 3 ain3i, que les parties isolante3 des collecteurs de
courant, sont avantageuse~ent constitues par le même ~atériau synthé-
tique isolant, ce qul, bien entendu, permet d'améliorer la solidari-
sation entre ces pièces.
Ces pièces peuvent ain~i être constituées à partir de polypro-
pylène, polyéthylène, poly~tyrène, chlorure de polyvinyle, acryloni-
trile- butadiène-styrène, polysul~ones,.0
Ces matériaux peuvcnt comporter une ¢harge appropriée, par exemple
une matièr~ inerte telle que du talc7 en vue de modifier leurs propriétes
mécanique3 et thermiques et partioulièrement d'obtenlr un coe~ficient de
dilatation thermique proche de celui de la zone centrale oonductrice des
collecteurs.
A titre d'exemples, ces pièces pourronk être con~tituées par du
polypropylène chargé de talc, par e~emple de 5 à 90~ de talo et de
pré~érence de 35 à 45S-
- 12 -
.
La partie cer~trale conductrice de3 collecteurq de courant peut
avantageusement être réali9ée à par~ir du meme matérlau plastique que
celu~ entrant dans la constitution du cadre 3, mal~ dan~ lequel on intro-
duit une charge conduotrioe, par exemple une poudre métallique, une
poudre de graphite, de carbone~ un no~r de four, un noir d'aoétylène, de3
f~bres de carbone, de graphite, ou un mélange de ces différents corps. A
titre d'exemple elle pourrait être constituée par du polypropylène
chargé de noir de carbo~e par exemple de 10 à 90~ et de préférence da 30 à
50%-
Le cadre et les collecteur3 peuvent être réalis~s par thermocom-
pression, par moulage par in~e¢tion.
Ce dernier procéde est particulièrement avantageux dan~ le cas de
la réalisation des collecteurs de courant car on introduit simultanément
à l'état fluide dans le moule les matières constituant d'une part la zone
centrale conductrice et d'autre part la zone périphérique isolante, ce
qui permet d'obtenir une soudure des deux matériaux et donc d'éviter une
discontinuité entre les deux zones. En outre ce procédé est particuliè-
rement économique.
La ~igure 17 est une ~ue éclatée d'un élément de pile con~orme à
l'invention.
La ré~érence 40 désigne l'ensemble de con3tituants repré~enté~ qur
la figure 8 et qui comprend le cadre 3 supportant les électrodes 1 et 2,
ainsi que le ~ilm plastique 15. De part et d'autre de cet ensemble~ on
dispose deux colleoteurs de courant tels que décrits précédemment. Un
premier collecteur 23' vient par les ~ommets de sa ~ace c~thodique 31',
en contact électrique contre la surface externe de la cathode tnon vue)
et par sa ~ace anodique en contact électrique contre la sur~ace externe
de l'anode d'un élément ad~aoent (non représenté). Un seoond collec-
teur 23" vient par les sommetq de sa faoe anodique (non vue) en contact
electrique contre la surface externe de l'anode 1 et par sa face catho-
dique 31" en contact électrique oontre la ¢athode de l'autre élément
ad~acent ~non represente).
Un comburant gazeux, par exemple l'air, circule entre la cathode
de l'ensemble 40 et la ~ace cathodique du collecteur 23' dans le~ canaux
3S définis par les cannelures présentes sur la partie centrale oonduotrioe
~27~3~3
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du collecteur 23'.
Un combuqtible gazeux, par exe~ple l'hydrogène, circule entre
l'anode 1 et la ~ace anodique du collecteur 23n dang les canaux définis
par les car~elure~ présentes ~ur la partie centrale conductrice du col-
lecteur 23n.
Le~ éleotrodes sont ~olidarisées électriquement aux collecteurs de
courant au niveau des som~ets des cannelures de leurs parties centrales
conductrices par tout moyen approprié, par exemple par pression,
soudage, collage, etc. .
Toute~ois, il peut être avantageux de conserver non solidari~ée
une zone périphérique, en forme de couronne, des éleotrodes de manière à
conserver des possibilites de dilatations di~férentielleR pour éviter
des ruptures ou des flssuration3 des électrodes }ors du montage et du
fonctionn~ment.
La figure 18 représente une pile conforme à l'in~entlon réali~ée
par assembla~e d'une pluralité d'éléments tel~ que repré~entés sur la
~igure 17.
La référence 50 désigne la pile ainsi constituée, les plaques
d'extrémités étant designés par les rsferences 51 et S2. Les référen-
ces 53 et 54 désignent les bornes terminales reliées chacune a un des
collecteurs d'extrémité terminant l'empilement des éléments.
Selon un mode de réalisation ce collecteur d'extré~ité peut se
di~férencier des collecteur3 bipolaires décrits ci-dessus, situés à
l'intérieur de l'empile~ent, en oe qu'il comporte sur sa Pace extérieure
à l'empilement un élément métallique de iaible épaisseur et de sur~ace au
moins égale à celle de la zone acti~e dudit collecteur, pré~érentiel-
lement en ~orme de feullle, de ~rille, de déployé ou de dépôt, appliqué
contre cette face ou incorporé à celle-ci.
Cet elément métallique peut comporter un prolongement latéral
3a auquel sera reliée la borne.
Les oriPices d'introduction et d'évacuation d'electrolyte dan~ la
pile sont déQignés par les références 55 et 56, alor~ que les ré~éren~
oes 57 et 58 désignent les orifice3 d'introduction et d'evacuation de
combu~tible gazeux.
Les oriYl¢es par le3quels le comburant pénètre dans la pile appa-
~27'73~3
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rais~ent clairement sur la figure. Ces orifices sont formé3 par associa-
tion des évidements 35 et 22 prévus d'une part sur les ¢ollecteur3 de
courant 23 et d'autre part sur le3 faces en regard des cadres 3 sur
lesquels sont assu~ettie~ les électrode~ 2.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réa-
lisation décrits et représentes qui n'ont été donnés qu'à titre d'exem-
ples.
