EP1456902B1

Fuel cell and method for making such a cell with large active surface and reduced volume

Abstract

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EP1456902B1, drawing sheet 1
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Expired 15 November 2022, 3.9 years ago.

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20 claims: 5 independent, 15 dependent

  1. 1
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible, ladite pile comportant un ensemble de cellules élémentaires connectées électriquement entre elles, chaque cellule élémentaire comprenant au moins trois couches, c'est-à-dire une couche de membrane placée entre une première couche d'électrode et une seconde couche d'électrode, ledit procédé comprenant successivement les étapes suivantes :- une étape de réalisation d'une pluralité de trous (1,10) sur au moins deux supports (9), chaque trou débouchant, de part et d'autre de deux faces opposées (9a, 9b) de chaque support, par une première section d'orifice (1a) et une seconde section d'orifice (1b) et chaque trou présentant une surface latérale (1c);- une étape de réalisation de cellules élémentaires sur la surface latérale (1c) de chacun desdits trous;- une étape de réalisation, sur l'une au moins desdites faces opposées de chaque support, d'un réseau de connexions électriques (11,12), et d'un réseau de distribution de réactifs, lesdits réseaux reliant les cellules élémentaires entre elles, l'ensemble formé d'un support, des cellules élémentaires et desdits réseaux constituant un module de base (9');- une étape d'assemblage d'au moins deux modules de base (9'), de sorte que les cellules élémentaires de chaque module de base soient placées en regard avec les cellules élémentaires du (des) module(s) de base adjacent(s), ledit procédé étant caractérisé en ce que , lors de l'étape de réalisation de la pluralité de trous, chaque trou est réalisé de telle sorte qu'au moins l'une desdites première ou seconde section d'orifice (1a, 1b) de chaque trou présente une surface inférieure à la surface d'au moins une section dudit trou prise dans une plan parallèle auxdites faces opposées et en ce que , pour chaque trou, la première ou seconde section d'orifice présente une surface inférieure à la surface de l'autre section d'orifice.
  2. 2
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous sont sensiblement tronconiques.
  3. 3
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous ont sensiblement une forme de pyramide tronquée.
  4. 4
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque trou pratiqué dans chaque support présente une première section d'orifice et une seconde section d'orifice de surfaces inférieures à la surface latérale dudit trou.
  5. 5
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les trous, réalisés dans chaque support, sont effectués par gravure.
  6. 6
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible, selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que les trous, réalisés dans chaque support, sont effectués par ablation laser.
  7. 7
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support est constitué d'un matériau choisi dans un groupe constitué par le silicium, tel que le silicium poreux , le graphite, les céramiques, les polymères.
  8. 8
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réalisation des cellules élémentaires s'effectue par dépôt successif, sur la surface latérale de chacun desdits trous, d'au moins trois couches, pour constituer la première couche d'électrode, la couche de membrane, la seconde couche d'électrode.
  9. 9
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 8, caractérisé en ce que la réalisation des cellules élémentaire comprend en outre le dépôt de collecteurs de courant au niveau de chaque couche d'électrode.
  10. 10
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'assemblage de deux modules de base, lorsque cet assemblage met en regard deux faces dénuées des réseaux définis dans la revendication 1, comprend successivement les étapes suivantes :- une étape de mise en place, sur au moins l'une desdites faces dénuées de réseaux, d'une couche de liaison (13);et - une étape de solidarisation des modules de base, au niveau desdites faces.
  11. 11
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'assemblage d'au moins deux modules de bases, mettant en regard des faces, dont au moins l'une est pourvue d'un réseau de connexions électriques et/ou de distribution des réactifs, comprend successivement les étapes suivantes :- une étape de masquage de la ou les faces pourvues du ou desdits réseaux par une couche étanche et isolante;- une étape de planarisation de la ou les faces pourvues du ou desdits réseaux;- une étape de mise en place d'une couche de liaison sur l'une au moins des faces à assembler;- une étape de solidarisation desdites faces à assembler desdits modules de base.
  12. 12
    Procédé de fabrication selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la couche de liaison (13) est une couche de constitution identique à la couche de membrane ou une couche en un matériau choisi dans le groupe constitué par l'oxyde de silicium ou le nitrure de silicium.
  13. 13
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la couche de liaison correspond à un adhésif choisi parmi les époxydes, les polyimides, les silicones, les polymères acryliques.
  14. 14
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'étape de solidarisation s'effectue par serrage.
  15. 15
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'étape de solidarisation s'effectue par adhésion moléculaire.
  16. 16
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'étape de solidarisation s'effectue par collage.
  17. 17
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 11, caractérisé en que l'étape de masquage, l'étape de planarisation, l'étape de mise en place de la couche de liaison sont effectuées simultanément par mise en place d'une couche unique.
  18. 18
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 17, caractérisé en ce que la couche unique est de constitution identique à la couche de membrane.
  19. 19
    Procédé de fabrication d'une pile à combustible selon la revendication 17, caractérisé en ce que la couche unique est en un matériau choisi dans le groupe constitué par l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium.
  20. 20
    Pile à combustible comprenant :- au moins deux supports (9) comprenant une pluralité de trous (1,10), chaque trou débouchant de part et d'autre de deux faces opposées (9a, 9b) de chaque support, par une première section d'orifice (1a) et une seconde section d'orifice (1b) et chaque trou présentant une surface latérale (1c) ;- des cellules élémentaires réalisées sur la surface latérale (1c) de chacun desdits trous ;- sur au moins l'une desdites faces opposées de chaque support, un réseau de connexions électriques (11, 12) et un réseau de distribution des réactifs, lesdits réseaux reliant les cellules élémentaires entre elles, l'ensemble formé d'un support, des cellules élémentaires et desdits réseaux constituant un module de base, au moins deux modules de base étant assemblés de sorte que les cellules élémentaires de chaque module de base soient placés en regard avec les cellules élémentaires du (des) module(s) de base adjacent(s), caractérisé en ce que chaque trou est tel qu'au moins l'une desdites première ou seconde section d'orifice (1a, 1b) de chaque trou présente une surface inférieure à la surface d'au moins une section dudit trou prise dans un plan parallèle auxdites faces opposées et en ce que , pour chaque trou, la première ou seconde section d'orifice présente une surface inférieure à la surface de l'autre section d'orifice.
Independent claims20