BE1031567A1 - Plaque bipolaire, cellule électrolytique et pile d'électrolyseur à circuit de refroidissement intégré - Google Patents

Abstract

Plaque bipolaire (14) pour cellule électrolytique (10), comprenant au moins un conduit d’adduction d’électrolyte, un premier conduit d’évacuation d’un premier produit d’électrolyse et un deuxième conduit d’évacuation d’un deuxième produit d’électrolyse (15), caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un volume creux (20), un conduit d’adduction (18) du volume creux (20) en fluide de refroidissement et un conduit d’évacuation (19) du fluide de refroidissement hors du volume creux (20). Cellule électrolytique et pile d’électrolyseur comprenant de telles plaques bipolaires.

Description

Plaque bipolaire, cellule électrolytique et pile d’électro- lyseur à circuit de refroidissement intégré

L’invention concerne le domaine de l’électrolyse et plus particulièrement la production d’hydrogène.

ARRIFRE PLAN DE L’ INVENTION

L’architecture globale d’une pile d’électrolyseur (généra- lement désignée par le terme de « stack d’électrolyseur ») est usuellement constituée d’un bloc de cellules électroly- tiques, qui sont empilées en série d’un point de vue élec- trique et en parallèle d’un point de vue fluidique, et de joints d’étanchéité.

Chaque cellule électrolytique a pour but de favoriser l'élec- trolyse d’une solution électrolytique (eau alcaline, eau pure, eau non purifiée, sel, solution aqueuse de chlorure, solution aqueuse de bromure, solution aqueuse d'acide chlor- hydrique, etc…). Par exemple, la fonctionnalité d’une pile d’électrolyseur est de favoriser la réaction de production de dihydrogène (H2) et de dioxygène (02) gazeux résultant de la dissociation de l’eau après avoir injecté un courant électrique continu dans une solution alcaline, généralement de l’hydroxyde de potassium (KOH) ou de l’hydroxyde de sodium (NaOH) .

Chaque cellule électrolytique, considérée comme une pièce principalement métallique et conductrice (mais dont cer- taines parties peuvent être non-métalliques), est composée généralement de deux plaques bipolaires, encadrant deux in- tercalaires (plus connus sous le terme anglais de « flow field material »), encadrant eux-mêmes deux électrodes gé- néralement sous forme de plaques ou de grilles ou de tissus métalliques. Dans le cas d’une pile d’électrolyseur alcalin, lesdites électrodes sont généralement en nickel. Les deux électrodes (une cathode et une anode) sont séparées par une membrane (encore appelée diaphragme ou séparateur poreux dans le cas de la pile d’’électrolyseur alcalin), qui assure l’isolation électrique entre les deux électrodes, la sépa- ration des gaz ainsi que la conduction ionique au sein de la cellule électrolytique.

L’intercalaire a deux fonctionnalités : i) fournir un chemin métallique de faible résistivité entre chaque plaque bipo- laire et l’électrode associée et ii) permettre une circula- tion appropriée de la solution électrolytique pour le re- froidissement de la pile d’électrolyseur et le transport des gaz générés.

Le nom de plaque bipolaire vient du fait que comme les cel- lules électrolytiques sont toutes accolées les unes aux autres, une plaque bipolaire N aura un potentiel : - plus élevé par rapport à la plaque bipolaire N+1 en aval, de sorte que la plaque bipolaire N jouera le rôle d'anode au sein d’une cellule électrolytique définie par les plaques bipolaires N et N+1 ; - plus faible par rapport à la plaque bipolaire N-1 en amont, de sorte que la plaque bipolaire N jouera le rôle de cathode au sein d’une cellule électrolytique définie par les plaques bipolaires N-1 et N.

Parmi les autres pièces métalliques, en plus des plaques bipolaires, sont répertoriées les plaques de distribution (qui permettent l’alimentation et la distribution électrique des cellules électrolytiques) ainsi que les plaques de fond (permettant de délimiter l’ensemble des cellules électroly- tiques et d’assurer le serrage desdites cellules électroly- tiques entre elles et leur étanchéité).

En effet, la pile d’électrolyseur se termine par deux plaques de fond situées juste avant la première cellule électroly- tique et juste après la dernière cellule électrolytique em- pilées, en d’autres termes une plaque de fond est localisée en amont du bloc de cellules électrolytiques et l’autre plaque de fond est placée en aval de ce dernier en vue de délimiter physiquement les deux extrémités dudit bloc de cellules électrolytiques.

La solution électrolytique joue un triple rôle dans l’élec- trolyseur :

— assurer la conduction ionique au sein de la cellule électrolytique, la solution électrolytique présentant à cette fin une conductivité ionique élevée ; — évacuer les bulles des gaz formant les produits d’élec- trolyse ; — évacuer la chaleur générée par les surtensions au sein de chaque cellule électrolytique (on entend par surten- sion l'excès de tension par rapport à la tension ther- moneutre qui est dissipée en chaleur et conduit à une élévation de la température de la cellule électroly- tique). Le circuit d’électrolyte est relié à un échan- geur de chaleur permettant d’abaisser la température de la solution électrolytique à la sortie de la pile d’électrolyseur pour lui permettre d’assurer cette fonction de refroidissement.

Il faut limiter les courants de fuite résultant de la con- ductivité ionique relativement importante de l’électrolyte.

Ces courants de fuite doivent être compensés soit en augmen- tant la longueur du circuit d’électrolyte, soit en utilisant des conduites en matériaux électriquement isolant dans les réseaux d'adduction d'électrolyte et d'évacuation des mé- langes diphasiques. Or, la première solution est défavorable à l'égard de l’encombrement et du coût de la pile d’électro- lyseur et les matériaux employés pour mettre en œuvre la seconde solution sont généralement des matériaux polymères dont les propriétés imposent des limitations quant à la pression et à la température du fluide circulant dans les conduites. Ces deux solutions ne sont donc pas optimales.

OBJET DE L'INVENTION

Un but de l’invention est de proposer une pile d’électroly- seur ayant un rendement amélioré.

RESUME DE L'INVENTION

A cet effet, on prévoit, selon l’invention, une plaque bi- polaire pour cellule électrolytique, comprenant au moins un conduit d’adduction d’électrolyte, un premier conduit d’éva- cuation d’un premier produit d’électrolyse et un deuxième conduit d’évacuation d’un deuxième produit d’électrolyse. La plaque bipolaire comprend au moins un volume creux, un con- duit d’adduction du volume creux en fluide de refroidisse- ment et un conduit d’évacuation du fluide de refroidissement hors du volume creux.

Ainsi, la fonction de refroidissement est assurée par un circuit de liquide caloporteur séparé des circuits d’adduc- tion d’électrolyte et d’évacuation des produits d’électro- lyse. Il est donc possible de dimensionner et gérer ces circuits au mieux en fonction de leurs fonctions respectives.

Il est en outre possible de simplifier l’installation en supprimant l’échangeur de chaleur électrolyte/eau de refroi- dissement (ou « lye cooler ») puisque l’eau de refroidisse- ment est directement injectée dans la pile de cellules élec- trolytiques. Par ailleurs, l’utilisation d’un liquide calo- porteur approprié permet de retirer de façon plus efficace la chaleur générée que par l’utilisation de l’électrolyte, en particulier pour un fonctionnement à haute densité de courant. En effet, la chaleur spécifique de l’électrolyte

KOH est d’environ 2.93 kJ/kg-K tandis que la chaleur spéci- fique de l’eau utilisée comme liquide caloporteur est d’en- viron 4.18 kJ/kg-K : il en résulte un gain de 42% de capacité thermique pour l’eau par rapport au KOH à un débit et une différence de température donnés.

De préférence, les plaques bipolaires peuvent alors assurer un rôle d’échangeur thermique.

La pile d’électrolyseur selon l’invention peut éventuelle- ment comprendre une ou plusieurs des caractéristiques op- tionnelles suivantes : - le conduit d’adduction et le conduit d’évacuation sont ménagés dans une zone périphérique externe de la plaque bipolaire ; - le conduit d’adduction débouche sur des faces princi- pales de la plaque bipolaire et le conduit d’évacuation débouche sur les faces principales de la plaque bipo- laire ; — des reliefs s’étendent entre les parois du volume creux pour empêcher un rapprochement desdites parois et/ou augmenter la surface d’échange entre le fluide de re- froidissement et la plaque bipolaire et/ou assurer un contact électrique entre les deux parois ; - deux plaques réunies l’une à l’autre définissent entre 5 elles le volume creux.

L’invention concerne également une cellule électrolytique et une pile d’électrolyseur comprenant de telles plaques bipo- laires.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention res- sortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier et non limitatif de l’invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :

La figure 1 est une vue schématique éclatée d’une cellule électrolytique d’une pile d’électrolyseur selon un mode de réalisation particulier de l’invention ;

La figure 2 est une vue schématique en perspective d’une plaque bipolaire de la cellule électrolytique représentée à la figure 1 ;

La figure 3 est une vue schématique d’une pile d’électroly- seur comprenant des cellules électrolytiques comme illus- trées à la figure 1 ;

La figure 4 est une vue schématique de face d’une plaque bipolaire selon l’invention ;

La figure 5 est vue en coupe selon la ligne V-V de la plaque intermédiaire de la figure 4.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

En référence aux différentes figures, l’invention concerne une pile d’électrolyseur comportant une pile d’éléments s'étendant longitudinalement selon une direction générale A.

Les différents éléments sont majoritairement formés par des cellules électrolytiques 10 qui seront décrites plus bas.

L'électrolyseur 1 comporte une pile ou bloc 2 de cellules électrolytiques 10 qui comprend une pluralité de cellules électrolytiques 10 qui sont montées accolées deux-à-deux se- lon la direction générale A. Au sein du bloc 2, les cellules électrolytiques 10 sont montées en parallèle d'un point de vue fluidique et en série d'un point de vue électrique.

Aux deux extrémités (selon la direction générale A) du bloc 2 de la pile d'électrolyseur 1 sont disposées deux plaques d’extrémité ou de fond 3 et 4.

Ces plaques de fond 3 et 4 forment des supports entre les- quels les cellules électrolytiques 10 sont comprimées afin que la pile d’électrolyseur 1 soit étanche et de sorte qu’un contact électrique de bonne qualité soit créé à l’intérieur des cellules électrolytiques 10.

En outre, les plaques de fond 3 et 4 permettent de supporter les efforts générés par la pression interne au bloc 2 ainsi que les efforts externes au bloc 2 nécessaires pour assurer la compression du bloc 2.

Les plaques de fond 3 et 4 peuvent jouer le rôle de conduc- teur électrique et de distributeur de courant.

De préférence, la pile d'électrolyseur 1 comporte une pre- mière plaque de distribution 5 associée à la première plaque de fond 3 et une seconde plaque de distribution 6 associée à la seconde plaque de fond 4. Ce sont alors les plaques de distribution 5 et 6 qui vont ici jouer le rôle de conducteur électrique et de distributeur de courant.

La première plaque de distribution 5 (associée à la borne positive) est agencée en amont du bloc 2 et la seconde plaque de distribution 6 (associée à la borne négative) est agencée en aval dudit bloc 2.

Les notions " amont " et " aval " sont entendues selon le sens conventionnel de circulation du courant à travers le bloc 2.

Une première des deux plaques de distribution, 5, est con- nectée à la borne positive de la pile d'électrolyseur 1.

Alors, une portion de la face principale interne de la pre- mière plaque de fond 3 (face principale tournée vers le bloc 2 et notamment la plaque de distribution 5) est recouverte d'une pastille en matériau électriquement isolant. Ladite portion est par exemple agencée au centre de ladite face principale interne.

La seconde des deux plaques de distribution, 6, est connectée à la borne négative de la pile d'électrolyseur 1. La seconde plaque de fond 4 sera au même potentiel et sert également de passerelle pour l'alimentation d'une solution électrolytique et l'échappement de cette même solution chargée des gaz for- més lors de l'électrolyse dans le bloc 2.

Ainsi, des trous sont ménagés dans ladite seconde plaque de fond 4. Lesdits trous présentent souvent une section diffé- rente entre les deux faces principales de la seconde plaque de fond 4. Par exemple la face principale externe (celle tournée vers l'extérieur du bloc 2) comporte au moins un ou deux trou(s) (par exemple de formes cylindriques) pour l'ali- mentation en solution électrolytique et deux trous pour l'évacuation de produits de réaction électrolytique en plus de la solution électrolytique échauffée. Au moins trois ou quatre trous sont percés sur la face principale interne (op- posée à la face principale externe) de ladite seconde plaque de fond 4 dans le même but, et par exemple des trous de forme oblongue pour améliorer la répartition ou la collecte des fluides. Par exemple les trous de la face principale externe sont équipés de brides appropriées pour le raccordement des tuyaux d'arrivée et de retour de la solution électrolytique.

Par ailleurs, la pile d'électrolyseur 1 est ici alimentée en courant continu.

Par exemple la première plaque de distribution 5 présente par exemple un potentiel de plusieurs centaines volts alors que la seconde plaque de distribution 6 présente un potentiel de O volt (la pile d’électrolyseur 1 comprend typiquement entre 10 et 400, de préférence entre 100 et 350, cellules électrolytiques 10 ayant une tension de cellule de l’ordre de 2 volts et préférentiellement inférieure à 1,85 volt au point nominal en début de vie). L'alimentation (ou adduction) et les évacuations en solution électrolytique s'effectuent au niveau de la seconde plaque de distribution 6 et de la seconde plaque de fond 4, la seconde plaque de distribution

6 ayant un potentiel de 0 volt ce qui évite toute fuite de courant (le potentiel de la seconde plaque de distribution 6 étant celui de la terre).

A l'intérieur de la pile d'électrolyseur 1, le courant tra- verse la solution électrolytique au travers d'une membrane 11 qui sera introduite plus bas. Au sein du bloc 2 sont présents des joints d’étanchéité (qui seront décrits plus bas) : ces joints d’étanchéité sont choisis dans un matériau présentant une résistance électrique beaucoup plus impor- tante que celle de la solution électrolytique.

La pile d'électrolyseur 1 comporte un joint d’étanchéité d'extrémité (non visible sur les figures) agencé entre la première plaque de distribution 5 et la première plaque de fond 3. Or, la première plaque de fond 3 est à la terre de sorte que la différence de potentiel au niveau dudit joint d’étanchéité d'extrémité atteint la même valeur que la ten- sion appliquée entre les bornes positive et négative de la pile d'électrolyseur 1, par exemple, sensiblement de 700 volts.

De ce fait, la première plaque de fond 3 est isolée électri- quement du bloc 2.

Par exemple la pile d'électrolyseur 1 comporte une couche (non visible sur les figures) en matière électriquement iso- lante, couche agencée entre la première plaque de fond 3 et la première plaque de distribution 5.

La couche est par exemple un disque rapporté ou un dépôt effectué sur la première plaque de fond 3 et/ou la première plaque de distribution 5.

La pile d'électrolyseur 1 comporte des moyens de fixation des différentes cellules électrolytiques 10 entre elles par serrage commun.

Par exemple les moyens de fixation comportent une pluralité de tirants 7. Chaque tirant 7 s'étend rectilignement dans l'empilement de la pile d'électrolyseur 1. Chaque tirant 7 s'étend ainsi longitudinalement dans la pile d'électrolyseur 1 parallèlement à la direction générale A. Chaque tirant 7 est conformé en une tige.

Les tirants 7 s'étendent donc tous parallèlement entre eux.

Les tirants 7 se positionnent sur le pourtour des différentes cellules électrolytiques 10. De préférence, les tirants 7 sont répartis tout autour du bloc 2 et de préférence à un intervalle régulier.

Les tirants 7 s'étendent à travers les plaques de fond 3 et 4 de la pile d'électrolyseur 1, au travers de trous spéci- fiques desdites plaques de fond 3 et 4, et présentent ainsi chacun deux extrémités externes au bloc 2.

De préférence, les tirants 7 sont recouverts en partie d'un manchon en matière électriquement isolante. Ceci permet d'éviter les courts-circuits entre les cellules électroly- tiques 10 en cas de contact ou de projection. Par exemple le manchon s'étend sur tout le tronçon du tirant 7 agencé entre les deux plaques de fond 3 et 4.

De préférence, les extrémités des tirants 7 sont filetées.

Par exemple, les filets des extrémités sont des filets rou- lés. Les filets roulés auront l'avantage de rendre l'usinage des tirants 7 plus aisé notamment si les tirants 7 sont d'une longueur importante et par exemple une longueur de plusieurs mètres.

Les moyens de fixation comportent également des écrous 8 vissés sur les extrémités des tirants 7.

Les écrous 8 permettent de contraindre les deux plaques de fond 3 et 4 entre elles, et donc les différentes cellules électrolytiques 10 entre elles, ce qui assure une bonne étanchéité de la pile d’électrolyseur de cellules électro- lytiques 10.

De préférence, les moyens de fixation comportent également des moyens de précontrainte des deux plaques de fond 3 et 4 entre elles et donc des différentes cellules électrolytiques 10 entre elles. Lesdits moyens de précontrainte permettent également d'absorber les déformations et/ou les variations d'épaisseur des éléments constituant la pile d'électrolyseur 1, dues à la dilatation thermique ou aux variations des sollicitations mécaniques externes et internes à la pile d'électrolyseur 1 (comme par exemple la pression interne à la pile d'électrolyseur).

Les moyens de précontrainte sont reçus sur les extrémités des tirants 7 de sorte à être agencés, pour une extrémité donnée, entre la plaque de fond (3 ou 4) la plus proche et les écrous 8 agencés sur la même extrémité.

Par exemple les moyens de fixation comportent des rondelles ressorts 9 telle que des rondelles Belleville. Les rondelles ressorts 9 sont reçues sur les extrémités des tirants 7.

Les rondelles ressorts 9 sont plus précisément ici disposées sur chaque tirant 7, au niveau de la partie externe dudit tirant 7, lorsque cette dernière a traversé la plaque de fond (3 ou 4) la plus proche.

Les moyens de fixation ainsi décrits permettent à la pile d'électrolyseur 1 de faire face notamment aux dilatations thermiques et/ou variations des sollicitations mécaniques externes et internes à la pile d'électrolyseur 1 (comme par exemple la pression interne à la pile d'électrolyseur 1).

Dans le cas présent, toutes les cellules électrolytiques 10 de la pile d'électrolyseur 1 sont identiques entre elles de sorte que la description qui suit d'une cellule électroly- tique 10 est également applicable à la description des autres cellules électrolytiques 10.

Une telle cellule électrolytique 10 comporte une membrane centrale 11 qui est encadrée par deux électrodes 12a et 12b (une anode et une cathode, respectivement) qui sont elles- mêmes encadrées par deux intercalaires 16 (ou " flow field material " en anglais) qui sont eux-mêmes encadrés par deux plaques bipolaires 14. Les intercalaires 16 sont ici iden- tiques mais peuvent être différents entre le côté anode et le côté cathode. Par ailleurs, la cellule électrolytique 10 comporte également un joint d’étanchéité 13 (dont on a déjà évoqué l'existence plus haut) qui est comprimé entre les deux plaques bipolaires 14 de la cellule électrolytique 10.

La membrane 11, les intercalaires 16 et les électrodes 12a et 12b étant connus de l'art antérieur, ils ne seront pas détaillés ici.

Les deux plaques bipolaires 14 d'une cellule électrolytique 10 étant identiques entre elles, la description qui suit de l'une des plaques bipolaires 14 est également applicable à l'autre des plaques bipolaires 14 de la même cellule élec- trolytique 10. La plaque bipolaire 14 est dans un matériau apte à endurer l'environnement corrosif régnant à l'inté- rieur de la cellule électrolytique 10. La plaque bipolaire 14 est par exemple à base de nickel et est par exemple en nickel ou en acier carbone nickelé.

Seront décrites successivement la structure externe de la plaque bipolaire 14 et sa structure interne.

La plaque bipolaire 14 est en outre conformée de sorte à présenter deux faces principales : une première face prin- cipale tournée vers l'intérieur de la cellule électrolytique 10 considérée et une seconde face principale tournée vers l'extérieur de la cellule électrolytique 10 considérée.

On verra par la suite que les plaques bipolaires 14 sont asymétriques (selon un plan de symétrie passant par le centre de la plaque bipolaire considérée). En conséquence, au sein d'une même cellule électrolytique 10, la première face de la plaque bipolaire 14 qui est en train d'être décrite est en regard d'une deuxième face d'une autre plaque bipolaire 14 identique à celle qui est en train d'être décrite. Au sein du bloc 2, toutes les plaques bipolaires 14 sont orientées de la même manière.

Par la suite on définit les axes X et Y qui forment un plan dans lequel s'étend l'une des faces principales de la plaque bipolaire 14 et l'axe Z qui est normal audit plan XY.

Lorsque la plaque bipolaire 14 est en place dans la cellule électrolytique 10 qui est elle-même en place dans la pile d'électrolyseur 1, l'axe Z est ici confondu avec la direction générale A.

L'épaisseur de la plaque bipolaire 14 (selon l'axe Z) est moins importante que ses autres dimensions.

La plaque bipolaire 14 est conformée de sorte à présenter une section transversale (dans un plan XY) dans une quel-

conque forme géométrique (de forme carrée, de forme rectan- gulaire, en disque, …). La plaque bipolaire 14 présente ici une section transversale en disque.

Le pourtour externe de la plaque bipolaire 14 est défini par une première zone 21, une deuxième zone 22 et une troisième zone 23.

La première zone 21 s'étend ici sur toute la circonférence d'au moins l'une des faces principales de la plaque bipolaire 14. La première zone 21 est donc un anneau formant la péri- phérie externe de face principale.

La première zone 21 permet d'améliorer la résistance à la pression interne régnant au sein de la pile électrolytique 1 de la plaque bipolaire 14 et permet d'améliorer l'étan- chéité de la cellule électrolytique 10 vis-à-vis de l'exté- rieur de la pile électrolytique 1. En particulier ladite première zone 21 permet de renforcer la résistance de la plaque bipolaire 14 notamment aux charges de pression radiale exercées sur la plaque bipolaire 14 (lorsque la cellule électrolytique 10 est agencée dans la pile d’électrolyseur 1). Par exemple la première zone 21 est dimensionnée pour répondre à la norme applicable aux réservoirs sous pression et par exemple à la norme PED 2014/68/EU.

La première zone 21 est de préférence texturée. Par exemple la première zone 21 comporte des rainures, des stries, des aspérités, un aspect rugueux, … au niveau d'au moins l'une des faces principales de la plaque bipolaire 14 et de pré- férence au niveau des deux faces principales de la plaque bipolaire 14.

En revanche le bord circulaire de la plaque bipolaire 14 (soit la surface reliant les deux faces principales de la plaque bipolaire 14 entre elles) est bien lisse i.e. non texturé.

La deuxième zone 22 s'étend par ailleurs circonférentielle- ment de sorte à être bordée extérieurement par la première zone 21. La deuxième zone 22 est coaxiale à la première zone 21.

La deuxième zone 22 s'étend ici sur toute la circonférence d'au moins l'une des faces principales de la plaque bipolaire 14. La deuxième zone 22 est donc un anneau.

La deuxième zone 22 est lisse i.e. non texturée.

Cette deuxième zone 22 est localisée autour des canaux d'ali- mentation en électrolyte et des canaux d'évacuation des pro- duits gazeux issus de l'électrolyse.

Cette deuxième zone 22 est moins épaisse (l'épaisseur étant considérée selon l'axe Z) que la première zone 21 (les dif- férences d’épaisseur n’apparaissent pas sur les figures 4 et 5 qui sont très schématiques). Par exemple la plaque bipo- laire 14 est conformée pour présenter au moins un épaulement entre la première zone 21 et la deuxième zone 22. De préfé- rence, la plaque bipolaire 14 est conformée pour présenter deux épaulements entre les premières zone 21 et la deuxième zone 22. Ces deux épaulements sont ici identiques et ménagés au niveau des deux faces principales de la plaque bipolaire 14.

La plaque bipolaire 14 est ainsi symétrique selon un plan de symétrie centrale parallèle aux axes X et Y au niveau de sa première zone 21 et de sa deuxième zone 22.

Le rétrécissement entre la première zone 21 et la deuxième zone 22 permet de réaliser une étanchéité différente entre les deux zones.

La troisième zone 23 s'étend par ailleurs circonférentiel- lement de sorte à être bordée extérieurement par la deuxième zone 22. La troisième zone 23 est coaxiale à la deuxième zone 22.

La troisième zone 23 s'étend ici sur toute la circonférence de la plaque bipolaire 14. La troisième zone 23 est un an- neau.

Cette troisième zone 23 est moins épaisse (l'épaisseur étant considérée selon l'axe Z) que la deuxième zone 22. Par exemple la plaque bipolaire 14 est conformée pour présenter au moins un épaulement entre la deuxième zone 22 et la troi- sième zone 23.

De préférence, la plaque bipolaire 14 est conformée pour présenter un seul épaulement entre la deuxième zone 22 et la troisième zone 23. Cet épaulement est ménagé au niveau de la première face principale de la plaque bipolaire 14 soit celle tournée vers l'intérieur de la cellule électrolytique 10.

Cet épaulement permet de loger la membrane 11.

De préférence, la deuxième zone 22 et la troisième zone 23 s'étendent dans le prolongement l'une de l'autre au niveau de la deuxième face principale de la plaque bipolaire 14.

Il n'y a donc pas d'épaulement entre la deuxième zone 22 et la troisième zone 23 au niveau de la deuxième face princi- pale.

On comprend donc que la deuxième face de la plaque bipolaire 14 est dépourvue d'un tel épaulement de sorte que la deuxième face de l'autre plaque bipolaire 14 de la cellule électro- lytique 10 considérée est dépourvue d'un tel épaulement. La membrane 11 est ainsi agencée entre les deux plaques bipo- laires 14 de sorte à loger uniquement dans l'épaulement de l'une des deux plaques bipolaires 14.

La plaque bipolaire 14 est ainsi asymétrique selon un plan de symétrie central parallèle aux axes X et Y si l'on con- sidère les trois zones précitées (ce qui n’est pas visible sur la figure 5 qui est très schématique).

La troisième zone 23 est entièrement lisse (i.e. non textu- rée) ou partiellement lisse ou entièrement texturée. De pré- férence, la troisième zone 23 est texturée au niveau de la première face principale de la plaque bipolaire 14. Ceci facilite le maintien en place de la membrane 11. Par exemple, au niveau de ladite première face principale, la troisième zone 23 comporte des rainures, des stries, des aspérités, un aspect rugueux, …

De préférence, la troisième zone 23 est lisse au niveau de la deuxième face principale de la plaque bipolaire 14.

L'épaisseur de la plaque bipolaire 14 (selon l'axe Z) diminue donc au fur et à mesure des épaulements, au niveau de la jonction entre les première et deuxième zones 21 et 22 mais également entre la deuxième zone 22 et la troisième zone 23

(ces différences d’épaisseur ne sont pas visibles sur les figures 4 et 5 qui sont très schématiques). La plaque bipo- laire 14 est ainsi plus épaisse au niveau de sa première zone 21 que de sa deuxième zone 22 que de sa troisième zone 23.

Une portion centrale 24 de la plaque bipolaire 14 s'étend par ailleurs de sorte à être bordée extérieurement par la troisième zone 23. La portion centrale 24 est coaxiale à la troisième zone 23. La portion centrale 24 est pleine. La portion centrale 24 forme ainsi un plateau circulaire. Cette portion centrale 24 est moins épaisse (l'épaisseur étant considérée selon l'axe Z) que la troisième zone 23.

Par exemple la plaque bipolaire 14 est conformée pour pré- senter au moins un épaulement entre la troisième zone 23 et la portion centrale 24. De préférence, la plaque bipolaire 14 est conformée pour présenter deux épaulements entre la troisième zone 23 et la portion centrale 24. Ces deux épau- lements sont ici identiques et ménagés au niveau des deux faces principales de la plaque bipolaire 14. La portion cen- trale 24 peut optionnellement présenter elle-même au moins un épaulement de sorte que son épaisseur (l'épaisseur étant considérée selon l'axe 7) rétrécisse en direction du centre de la plaque bipolaire 14. La portion centrale 24 est donc la partie la plus fine (l'épaisseur étant considérée selon l'axe Z) de la plaque bipolaire 14. La portion centrale 24 peut être lisse ou texturée.

La portion centrale 24 joue le rôle de collecteur de courant et va le transmettre aux intercalaires 16 qui sont de part et d'autre de celle-ci 24. En réalité, le rôle de ladite portion centrale 24 n'est pas réellement de supporter de hauts efforts de pression au contraire de la couronne externe de la plaque bipolaire 14. La portion centrale 24 a ainsi principalement pour rôle de servir de support aux composants empilés au sein de la cellule électrolytique 10 à savoir les intercalaires 16, les électrodes 12a et 12b et la membrane 11. Les efforts sont donc égaux sur les deux faces de la portion centrale 24.

Les plaques bipolaires 14 présentent par conséquent une géo- métrie particulière. L'épaisseur de chaque zone précitée va- rie entre l'une et l'autre de quelques dixièmes de milli- mètres à plusieurs millimètres. L'épaisseur d'une zone pré- citée présente également une valeur variable sous l'effet de la dilatation thermique de la plaque bipolaire 14 (la varia- bilité de l'épaisseur de chaque zone due à la dilatation thermique variant ainsi également d'une zone à une autre).

Par ailleurs, la plaque bipolaire 14 comporte des conduits la traversant de part en part. Ces conduits 15 sont dédiés à l'alimentation en solution électrolytique et à l'échappe- ment des produits d'électrolyse.

Par exemple, la plaque bipolaire 14 comporte entre trois et six conduits 15. Les conduits 15 sont par exemple associés 15 deux à deux, les couples de deux conduits 15 étant répartis de manière homogène sur la circonférence de la plaque bipo- laire 14. En l’occurrence, la plaque bipolaire 14 comporte un couple de conduits 15 pour l’adduction d’électrolyte, un premier conduit 15 d’évacuation d’un premier produit d’élec- trolyse (un mélange diphasique d’électrolyte et de gaz dioxy- gène), un deuxième conduit 15 d’évacuation d’un deuxième produit d’électrolyse (un mélange diphasique d’électrolyte et de gaz dihydrogène).

Par exemple, au moins l'un des conduits 15 est ménagé dans la deuxième zone 22. Dans le cas présent, tous les conduits 15 sont ménagés dans la deuxième zone 22. Les conduits 15 peuvent présenter une section transversale circulaire, oblongue, … ou d'une autre forme. Par exemple, au moins un des conduits 15 est de section transversale oblongue. Les conduits 15 sont raccordés au volume interne de la cellule électrolytique 10 par des rainures/lamages radiaux s’éten- dant des conduits 15 de la zone 22 à la portion centrale 24.

La plaque bipolaire 14 comporte en outre un conduit d’adduc- tion 18 d’eau de refroidissement et un conduit d’évacuation 19 d’eau de refroidissement. L’eau de refroidissement peut être remplacée par n’importe quel fluide caloporteur apte à transporter des calories. Ces deux conduits 18, 19 s’éten- dent transversalement dans la partie 22 (parallèlement à la direction A) et ont des extrémités débouchant chacune sur une des faces principales de la plaque bipolaire 14 (le conduit d’adduction 18 et le conduit d’évacuation 19 débou- chent sur des faces opposées). Les conduits 18, 19 communi- quent via un piquage transversal avec un volume creux 20 situé à l’intérieur de la plaque bipolaire 14 et sont reliés l’un à l’autre via ce volume creux 20.

Plus précisément, la plaque bipolaire 14 est ici formée par la réunion de deux plaques 14.1, 14.2. Chaque plaque 14.1, 14.2 a une forme de disque avec une bordure annulaire plus épaisse destinée à former les parties 21 et 22 et dans la- quelle sont formés les conduits 18, 19. La partie centrale de chaque plaque 14.1, 14.2, sur sa face tournée vers l’autre plaque 14.2, 14.1, comprend des reliefs 14.10, 14.20 (picots, plots, nervures,…) pour prendre appui sur l’autre plaque 14.2, 14.1 sans empêcher la circulation d’eau de refroidis- sement dans le volume creux 20 du conduit d’adduction 18 jusqu’au conduit d’évacuation 19. Les reliefs permettent de s’opposer à une déformation de la partie centrale de la plaque bipolaire 14. Les reliefs permettent également un contact électrique aussi franc et parfait que possible entre les deux demi plaques bipolaires 14.1 et 14.2. Les plaques 14.1, 14.2 sont fixées l’une à l’autre par soudage, collage, boulonnage ou tout autre mode de fixation avec ou sans in- terposition d’un joint d’étanchéité en fonction du mode de fixation. En variante, seule une première des plaques 14.1, 14.2 a une forme de disque avec une bordure annulaire plus épaisse destinée à former les parties 21 et 22 et dans la- quelle sont formés les conduits 18, 19 ; la deuxième des plaques 14.1, 14.2 a une forme de disque qui est engagée dans la bordure annulaire plus épaisse de la première plaque.

Comme déjà indiqué au sein de la cellule électrolytique 10, les deux plaques bipolaires 14 compriment entre elles un joint d’étanchéité 13.

Il convient de noter qu'au sein de la pile d'électrolyseur 1, toutes les plaques bipolaires 14 sont séparées deux à deux par un joint d’étanchéité 13 (puisque chaque plaque bipolaire 14 joue le rôle de cathode pour une cellule élec- trolytique 10 et d'anode pour une autre cellule électroly- tique 10 immédiatement adjacente).

De façon avantageuse les deux plaques bipolaires 14 compri- ment entre elles un unique joint d’étanchéité 13.

De façon avantageuse tous les joints d’étanchéité 13 des cellules électrolytiques 10 sont identiques au sein du bloc 2 de sorte que la description qui suit de l'un des joints d’étanchéité 13 est également applicable aux autres joints d’étanchéité 13 des autres cellules électrolytiques 10.

Les principales fonctionnalités du joint d’étanchéité 13 sont les suivantes : i) assurer l'étanchéité de chaque cel- lule électrolytique 10 vis-à-vis de l'extérieur de la pile d'électrolyseur 1, ii) assurer l'étanchéité des canaux vé- hiculant un gaz qui est généré au sein du bloc 2 vis-à-vis de ceux véhiculant un autre gaz généré au sein du bloc 2, iii) assurer l'étanchéité des chambres sièges des réactions d'électrolyse où sont générés les deux gaz précités pour les isoler les unes des autres mais également assurer l'étan- chéité vers les canaux cités juste avant, iv) agir comme une couche d'isolation électrique entre deux plaques bipolaires 14 adjacentes et v) définir l'épaisseur à laquelle sont com- primées les cellules électrolytique 10 selon la direction Z.

De préférence, le joint d’étanchéité 13 est conformé de sorte à présenter une section transversale (selon un plan de coupe transversal) carrée ou rectangulaire.

Le joint d’étanchéité 13 est donc dit " joint plat ".

De préférence le joint d’étanchéité 13 est conformé de ma- nière correspondante à la forme de la couronne 25 de la plaque bipolaire 14 associée.

Dans le cas présent, le joint d’étanchéité 13 est globalement conformé en un anneau, la plaque bipolaire 14 associée étant en forme de disque.

On note que le joint d’étanchéité 13 est percé d'une plura- lité de trous.

Ceci permet d'assurer l'alimentation du bloc 2 en électro- lyte et l'évacuation des produits d’électrolyse hors du bloc 2, ainsi que l’alimentation en eau de refroidissement et l’évacuation de l’eau de refroidissement. Par exemple, les trous ménagés dans le joint d’étanchéité 13 correspondent à ceux réalisés dans la zone 22 de la plaque bipolaire 14.

Le joint d’étanchéité 13 est conformé pour présenter un dia- mètre (de sa section transversale) le plus constant possible sur toutes ses circonférences interne et externe et/ou une épaisseur (selon l'axe Z) la plus constante possible sur tout son tronçon (mais également d'un joint d’étanchéité 13 à un autre).

Ceci permet d'améliorer l'efficacité des cellules électro- lytiques 10 de la pile d'électrolyseur 1.

En particulier, ceci permet d'avoir des faces du joint d’étanchéité 13 le plus parallèle possible entre elles et aux faces principales des plaques bipolaires 14 en regard.

Ceci permet encore davantage d'améliorer l'étanchéité de l'ensemble.

La tolérance sur les dimensions du joint d’étanchéité 13 dépendra de l'application pour laquelle il est destiné (par exemple la tolérance est de +/-0,1 millimètre en épaisseur).

Comme nous l'avons dit, et comme plus visible à la figure 3c, le joint d’étanchéité 13 est comprimé entre deux plaques bipolaires 14 adjacentes et plus précisément entre les deux pourtours externes des faces principales en regard desdites plaques bipolaires 14 et plus précisément entre les deux couronnes en regard desdites plaques bipolaires 14.

Du fait de la géométrie particulière des plaques bipolaires 14 au niveau de leur pourtour externe, et notamment de leur couronne, les plaques bipolaires 14 en comprimant le joint d’étanchéité13 viennent le déformer à son tour de sorte à délimiter et caractériser ledit joint d’étanchéité 13 en trois portions distinctes.

En revanche, le joint d’étanchéité13 n'est pas comprimé entre les portions centrales 24 desdites deux plaques bipolaires 14.

Le diamètre du joint d’étanchéité 13 (selon une section transversale) est tel que le joint d’étanchéité1l3 s'étend depuis le bord latéral des plaques bipolaires 14 jusqu'au raccordement entre les troisièmes zones 23 et les portions centrales 24 (en dépassant de préférence des troisièmes zones 23).

Ainsi, chaque portion du présent joint d’étanchéité 13 rem- plit une fonction d'étanchéité distincte et est caractérisée par un niveau de compression spécifique, ce dernier variant d'une portion à l'autre. La conséquence physique et mécanique est la réduction d'épaisseur variable dudit joint d’étan- chéité 13 selon la portion considérée.

Ainsi lorsque le joint d’étanchéité 13 est à l'état de repos, il se présente sous une forme annulaire classique et d'épais- seur initiale sensiblement unique.

Lorsque le joint d’étanchéité 13 est comprimé entre deux plaques bipolaires 14 : — entre les premières zones 21 des deux plaques bipolaires 14, le joint d’étanchéité 13 présente une première por- tion correspondante texturée du fait qu'il épouse la géométrie desdites premières zones 21 ; — entre les deuxièmes zones 22 des deux plaques bipolaires 14, le joint d’étanchéité 13 présente une deuxième por- tion correspondante lisse, le joint d’étanchéité 13 ayant alors également une épaisseur plus importante qu'au niveau de sa première portion ; - entre les troisièmes zones 23 des deux plaques bipo- laires 14 et la membrane 11, le joint d’étanchéité 13 présente une troisième portion correspondante lisse et/ou rainurée.

Au niveau de sa première portion, le joint d’étanchéité 13 est directement compressé entre les deux premières zones 21 (sans composant intermédiaire).

Au niveau de sa deuxième portion, le joint d’étanchéité 13 est directement compressé entre les deux deuxièmes zones 22 (sans composant intermédiaire).

En revanche, au niveau de sa troisième portion, le joint d’étanchéité 13 n'est pas directement compressé entre les deux troisièmes zones 23. En effet, la membrane 11 est éga- lement présente entre ces deux troisièmes zones 23. En con- séquence, le joint d’étanchéité 13 est compressé sur l'une de ses faces directement par l'une des troisièmes zones 23 et sur l'autre de ses faces directement par la membrane 11 qui est elle-même directement compressée par la troisième zone 23 de la plaque bipolaire 14 en vis-à-vis.

Au niveau de sa troisième portion, le joint d’étanchéité 13 présente alors une épaisseur sensiblement inférieure à celle de sa deuxième portion, la membrane 11 comblant le reste de l'espace entre les deux troisièmes zones 23. L'étanchéité de la membrane 11 est ainsi obtenue.

Le joint d’étanchéité 13 est ainsi réparti sur toute sa hauteur (selon l'axe X) entre ses trois portions et donc entre les trois zones des couronnes.

En conséquence, la partie de la cellule électrolytique 10 située au niveau des premières zones 21 des deux plaques bipolaires 14 et de la première portion du joint d’étanchéité 13 permet d'éviter à la solution électrolyte ou aux gaz de sortir de la pile d'électrolyseur 1, autrement dit elle est dédiée à assurer l'étanchéité de la cellule électrolytique 10 par rapport à l'environnement extérieur. Elle assure par exemple une étanchéité supérieure ou égale à 1073 milli- grammes par mètre par seconde - mg/ (m*s) lorsque l'étanchéité est mesurée par l'intermédiaire d'un gaz hélium - et de préférence une étanchéité supérieure ou égale à 10% mg/ (m*s).

Cette première partie est caractérisée par la présence de textures sur les plaques bipolaires 14 dans lesquelles le joint d’étanchéité 13 se déforme. En particulier, le joint d’ étanchéité 13 peut, en se déformant, remplir les creux des premières portions des plaques bipolaires 14 et ainsi ren- forcer l'étanchéité de la cellule électrolytique 10. En ef- fet ces textures constituent un obstacle supplémentaire aux gaz et autres substances en présence, pour trouver le chemin vers l'extérieur de la pile d'électrolyseur 1. Cette présence de textures joue également un rôle qui favorise le frottement entre les cellules électrolytiques 10 et donc l'auto-main- tien de la pluralité de cellules électrolytiques 10 empilées pour former le bloc 2. Cet avantage est renforcé lorsque le bloc 2 se retrouve à l'horizontal en fonctionnement.

Par exemple, la compression du joint d’étanchéité 13 est telle que le joint d’étanchéité 13 atteint, au niveau de la première partie, une épaisseur (selon l'axe Z) maximale de 94% et de préférence, de 78% et, de préférence encore, de 75% de son épaisseur de départ (quand il est dans son état de repos à plat sur une surface plane sans contrainte ex- terne). L'épaisseur de départ est par exemple égale ou su- périeure à 3,0 millimètres. De préférence, cette épaisseur de départ ne dépasse pas 3,5 millimètres. En variante, on peut utiliser un joint d’étanchéité plus fin.

La deuxième partie de la cellule électrolytique 10 située au niveau des deuxièmes zones 22 des deux plaques bipolaires 14 et de la deuxième portion du joint d’étanchéité 13 permet d'éviter un échange entre les canaux véhiculant le dihydro- gène et le dioxygène dans la cellule électrolytique 10 ou depuis la cellule électrolytique 10 elle-même (à partir de la troisième zone 23 et de la portion centrale 24) vers lesdits canaux.

Par exemple, la compression du joint d’étanchéité 13 est telle que le joint d’étanchéité 13 atteint, au niveau de la deuxième partie, une épaisseur (selon l'axe Z) comprise entre 92 et 97 % de son épaisseur de départ (quand il est dans son état de repos à plat sur une surface plane sans contrainte externe) et, de préférence, une épaisseur de 92 % de son épaisseur de départ. Dans tous les cas, le joint d’étanchéité 13 est moins comprimé qu'au niveau de la première partie et présente donc une épaisseur plus importante qu'au niveau de la première partie.

L'élargissement du joint d’étanchéité 13 entre les premières zones 21 et les deuxièmes zones 22 permet de réaliser une étanchéité différente entre les premières zones 21 et les deuxièmes zones 22. L'étanchéité entre les premières zones 21 et les deuxièmes zones 22 est quoi qu’il en soit de bonne qualité.

La troisième partie de la cellule électrolytique 10 située au niveau des troisièmes zones 23 des deux plaques bipolaires 14 et de la troisième portion du joint d’étanchéité 13 permet d'accueillir la membrane 11 comme cela a déjà été indiqué.

Cette troisième partie assure donc l'étanchéité entre les compartiments anodiques et cathodiques de la cellule élec- trolytique 10.

On note donc que la membrane 11 comme le joint d’étanchéité 13 sont alors comprimés entre les deux plaques bipolaires 14 au niveau de cette troisième partie : le joint d’étanchéité 13 se superpose ainsi à la membrane 11 sur cette partie de la cellule électrolytique 10.

Ceci assure une très bonne étanchéité autour de la membrane 11 sur son périmètre et en direction des conduits d'adduction et d'évacuation des fluides.

La troisième portion du joint d’étanchéité 13 définit ainsi une troisième zone de compression visant à maintenir la mem- brane 11 et à assurer son étanchéité sur son périmètre.

Par exemple, la compression du joint d’étanchéité 13 est telle que le joint d’étanchéité 13 atteint, au niveau de la troisième partie, une épaisseur (selon l'axe 2) comprise entre 36 à 92 % de son épaisseur de départ (quand il est dans son état de repos à plat sur une surface plane sans contrainte externe) et, de préférence, une épaisseur com- prise entre 88 et 92% de son épaisseur de départ et, de préférence encore, une épaisseur de 90 % de son épaisseur de départ.

Selon un autre aspect, le joint d’étanchéité 13 est en ma- tière homopolymère ou en matière copolymère et par exemple en matière thermoplastique.

Par exemple, le joint d’étanchéité 13 est dans un matériau de type polytétrafluoroéthylène ou polytétrafluoroéthène (communément abrégé PTFE ou plus connu sous la dénomination commerciale Teflon - marque déposée) ou FKM (plus connu sous la dénomination commerciale Viton - marque déposée).

De préférence, le matériau est en, ou à base de, ou de type, polytétrafluoroéthylène ou polytétrafluoroéthène additionné d'au moins une charge. Par exemple la charge est de la fibre de verre.

Par exemple, ledit matériau est du polytétrafluoroéthylène renforcé. Par exemple, le polytétrafluoroéthylène renforcé est du polytétrafluoroéthylène renforcé en fibres de verre ou le polytétrafluoroéthène renforcé est du polytétrafluo- roéthène renforcé en fibres de carbone.

Les propriétés de joint d’étanchéité 13 décrit sont définies ci-après : - bon comportement du matériau et conservation de ses bonnes propriétés mécaniques à la température de fonction- nement de la cellule électrolytique 10 qui est pourtant im- portante (typiquement de l'ordre de 90 à 95 degrés Celsius) et ce sur le long terme ; - résistance à l'environnement corrosif à l'intérieur de la cellule électrolytique 10 et ce sur le long terme ; - bonnes propriétés d'étanchéité ; - bonnes propriétés d'isolation électrique (données par une bonne résistance électrique) et ce même à la température de fonctionnement et au contact de la solution d’électro- lyte ; - peu de fluage permet une bonne longévité de la pile d’électrolyseur 1 de cellules électrolytiques 10 ; - léger comportement de fluage tout de même afin d'épouser au mieux les particularités géométriques de la zone 21 d'assise du joint d’étanchéité 13 ; - uniformité de l'épaisseur (selon l'axe Z).

Selon une option, le joint d’étanchéité d'extrémité agencé entre la première plaque de distribution 5 et la première plaque de fond 3 est dans le même matériau que le joint da’ étanchéité 13 d'une cellule électrolytique 10 qui vient d'être décrit. Le joint d’étanchéité d'extrémité est par exemple identique audit joint d’étanchéité 13. Ledit joint d’étanchéité d'extrémité est optionnellement en matière ho- mopolymère ou en matière copolymère et par exemple en matière thermoplastique.

Selon une option, la couche en matériau électriquement iso- lant entre la première plaque de fond 3 et la première plaque de distribution 5 est dans le même matériau que celui du joint d’étanchéité d'extrémité agencé entre la première plaque de distribution 5 et la première plaque de fond 3.

Selon une option, la couche en matériau électriquement iso- lant entre la première plaque de fond 3 et la première plaque de distribution 5 est dans le même matériau que celui dudit joint d’étanchéité 13. Ladite couche est optionnellement en matière homopolymère ou en matière copolymère et par exemple en matière thermoplastique.

Selon une option, le joint d’étanchéité d'extrémité agencé entre la seconde plaque de distribution 6 et la seconde plaque de fond 4 est dans le même matériau que celui dudit joint d’étanchéité13 d'une cellule électrolytique 10 qui vient d'être décrit. Iedit joint d’étanchéité d'extrémité est par exemple identique audit joint d’étanchéité 13. Ledit joint d’étanchéité d'extrémité est optionnellement en ma- tière homopolymère ou en matière copolymère et par exemple en matière thermoplastique.

Selon une option, la pastille agencée sur la face interne de la première plaque de distribution 5 est une couche de ma- tériau directement rapportée sur la première plaque de dis- tribution 5 ou est formée par dépôt de poudre, comme un fluoropolymère et notamment l’éthylène-chlorotrifluoroéthy- lène tel que celui produit sous la marque Halar par la so- ciété SOLVAY.

La cellule électrolytique 10 ainsi décrite présente une très bonne étanchéité du fait de la compression spécifique du joint d’étanchéité 13 entre les plaques bipolaires 14.

On note par ailleurs que la cellule électrolytique 10 est rendue étanche grâce à un unique joint d’étanchéité 13 et ce avec trois zones d'étanchéité et de compression différentes.

Le recours à un joint d’étanchéité 13 unique en matière plastique (et non plus en élastomère comme dans l'art anté- rieur) permet en outre d'améliorer l'étanchéité de de la pile d'électrolyseur.

En effet le joint d’étanchéité 13 résiste mieux, et ce même sur une longue durée, à l'environnement corrosif régnant à l'intérieur de la pile d'électrolyseur 1.

Le joint d’étanchéité 13 est ainsi dans un matériau dur et résistant aux fortes compressions mécaniques auxquelles est soumis la pile d'électrolyseur 1.

On va à présent décrire un procédé d'assemblage de la pile d'électrolyseur 1.

Selon une première étape, on construit individuellement des sous-ensembles, chaque sous-ensemble étant composé en assem- blant deux intercalaires 16 et deux électrodes 12a, 12b de part et d’autre d’une plaque bipolaire 14. Chaque sous-en- semble constitue à proprement parler deux demi-cellules électrolytiques 10 accolées.

Dans une deuxième étape, lesdits sous-ensembles sont empilés successivement, séparés l’un de l’autre par une membrane 11 et un joint d’étanchéité 13, formant lesdites cellules élec- trolytiques 10 connectées électriquement en série. La der- nière cellule électrolytique 10 d’une extrémité du bloc 2 est couverte par la seconde plaque de distribution 6, elle- même recouverte par la seconde plaque de fond 4 et la der- nière cellule électrolytique 10 de l’autre extrémité du bloc 2 est couverte par la première plaque de distribution 5, elle-même recouverte par la première plaque de fond 3, dé- limitant ainsi la pile d’électrolyseur 1. On veille à mettre en regard les conduits 15, 18, 19 de chaque plaque bipolaire 14 en regard des conduits 15, 18, 19 des plaques bipolaires

14 adjacentes. On notera que la plaque de fond négative est également équipée de trous et brides supplémentaires, spé- cifiques au circuit de refroidissement intégré.

Lors d’une troisième étape, la pile d’électrolyseur 1 nou- vellement assemblée est mise en compression grâce aux tirants 7, écrous 8 et rondelles ressorts 9.

Un tel montage avec des plaques de distribution 5 et 6 épaisses et des plaques bipolaires 14 planes permet une ho- mogénéité du courant dans toutes les cellules électroly- tiques 10 de la pile d’électrolyseur 1 alors que la tension est différente aux bornes de chaque cellule électrolytique 10 et que le courant n’est connecté qu’à un ou des point (s) à la périphérie de chaque plaque de distribution 5 et 6.

En outre, les plaques bipolaires 14 sont bien parallèles entre elles au sein du bloc 2 grâce à leur forme particulière et au bon serrage de chaque joint d’étanchéité 13. Ceci améliore encore davantage l’homogénéité du courant dans toutes les cellules électrolytiques 10.

Le procédé d’assemblage doit idéalement permettre notamment à chaque joint d’étanchéité 13 : - de se déformer suivant la géométrie imposée par les plaques bipolaires 14 l’enserrant, - de s’enfoncer dans les textures des premières zones 21 afin de les combler, - de faire vieillir volontairement et prématurément le matériau le composant, - d’ éliminer au mieux le comportant plastique le compo- sant, - de faire entrer son matériau dans une plage de compor- tement élastique (centrée sur un point de fonctionnement de la pile d’électrolyseur 1). - d'atteindre la valeur de serrage désirée réunissant à la fois les étanchéités voulues ainsi que les contacts élec- triques entre les différents composants permettant d’at- teindre les performances énergétiques envisagées.

Le point de fonctionnement nominale de la pile d’électroly- seur 1 est par exemple de 85 degrés Celsius sous 3 Mégapas- cals.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réa- lisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendica- tions.

Le ou les joints d’étanchéité d’extrémité pourra (pourront) être différent (s) des joints d’étanchéité 13.

La pile d'électrolyseur 1 pourra être assemblée différemment de ce qui a été décrit.

La pile d’électrolyseur 1 pourra être utilisée à l’horizon- tale, à la verticale ou dans une toute autre position. La pile d’électrolyseur pourra être assemblée à l’horizontale, à la verticale ou dans une toute autre position. De préfé- rence, la pile d’électrolyseur 1 sera assemblée verticale- ment et utilisée horizontalement.

On pourra n’avoir qu’un seul conduit 15 associé à l’adduction de la solution électrolytique et un seul conduit 15 associé à l’évacuation de chaque produit d’électrolyse. On préférera toutefois avoir deux conduits 15 associés à l’adduction de la solution électrolytique et/ou deux conduits 15 associés à l’évacuation de chaque produit d’électrolyse pour des ques- tions de redondance dans l’éventualité où l’un des conduits 15 viendrait à se boucher. De manière générale, la plaque de distribution 5, 6 pourra ne comporter qu’un seul conduit 15 débouchant à chacune de ses extrémités sur l’une respective des faces principales de la plaque de distribution 5, 6.

De la même manière, on préférera avoir deux rainures asso- ciées à chaque extrémité de chaque conduit 15 pour des ques- tions de redondance.

On pourra avoir un nombre différent de conduits d’adduction 18 et de conduit d’évacuation 19.

La plaque bipolaire 14 peut comprendre tout type de relief s’étendant entre les parois du volume creux 20 pour empêcher un rapprochement desdites parois et/ou augmenter la surface d’échange entre le fluide de refroidissement et la plague bipolaire 14.

Les différents conduits 18, 19 pourront ne pas être identiques entre eux.

Les différentes rainures pourront ne pas être identiques entre elles.

Les deux plaques de distribution 5, 6 associées chacune à une extrémité du bloc 2 pourront être différentes et non identiques entre elles comme cela a été évoqué plus haut.

La plaque de distribution 5, 6 pourra ne comporter qu’un seul renforcement et non deux comme ce qui a été indiqué.

La plaque de distribution 5, 6 pourra comporter au moins un conduit 15 ne débouchant pas à au moins l’une de ses extrémités sur le pourtour externe de la face principale associée (et par exemple débouchant dans la zone centrale de ladite face principale et par exemple dans le renfoncement éventuellement présent sur ladite face principale).

Par exemple, la plaque de distribution 5, 6 pourra comporter au moins un conduit 15 débouchant au moins à une de ses extrémités dans un renfoncement de ladite plaque de distribution 5, 6. Optionnellement, le conduit 15 sera débouchant au moins à une de ses extrémités à une position suffisamment proche du pourtour externe d’une des faces principales pour permettre une vidange complète ou quasi- complète (vidange d’un liquide et/ou d’un gaz) présent dans l’espace entre la plaque de distribution 5, 6 considérée et la plaque de fond 3, 4 en regard. Optionnellement, ce conduit 15 pourra être ménagé de sorte à être débouchant à une première extrémité dans le renfoncement de la première face principale de la plaque de distribution 5, 6 et à être débouchant à une deuxième extrémité dans le renfoncement de la deuxième face principale de ladite plaque de distribution 5, 6 de sorte à mettre les deux renfoncements en communication.

La pile d’électrolyseur 1 peut comprendre trois électrodes, à savoir deux cathodes d’extrémité et une anode centrale.

Les rondelles ressorts 9 peuvent être placées aux deux ex- trémités du tirant ou à une seule de ces extrémités et/ou être remplacées par tout organe élastique de compression.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Plaque bipolaire (14) pour cellule électrolytique (10), comprenant au moins un conduit d’adduction d’électro- lyte, un premier conduit d’évacuation d’un premier produit d’électrolyse et un deuxième conduit d’évacuation d’un deu- xième produit d’électrolyse (15), caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un volume creux (20), un conduit d’adduc- tion (18) du volume creux (20) en fluide de refroidissement et un conduit d’évacuation (19) du fluide de refroidissement hors du volume creux (20).

2. Plaque bipolaire (14) selon la revendication 1, dans laquelle le conduit d’adduction (18) et le conduit d’évacuation (19) sont ménagés dans une zone périphérique externe (22) de la plaque bipolaire (14).

3. Plaque bipolaire (14) selon l’une des revendica- tions précédentes, dans laquelle le conduit d’adduction (18) débouche sur des faces principales de la plaque bipolaire (14) et le conduit d’évacuation (19) débouche sur les faces principales de la plaque bipolaire (14).

4. Plaque bipolaire (14) selon l’une des revendica- tions précédentes, comprenant des reliefs s’étendant entre les parois du volume creux (20) pour empêcher un rapproche- ment desdites parois et/ou augmenter la surface d’échange entre le fluide de refroidissement et la plaque bipolaire (14) et/ou assurer un contact électrique entre les deux pa- rois.

5. Plaque bipolaire (14) selon l’une des revendica- tions précédentes, comprenant deux plaques (14.1, 14.2) ré- unies l’une à l’autre pour définir entre elles le volume creux (20).

6. Cellule électrolytique (10) comprenant au moins une plaque bipolaire (14) selon l’une quelconque des reven- dications précédentes.

7. Pile d’électrolyseur (1) comprenant des cellules électrolytiques (10) selon la revendication précédente, le conduit d’adduction d’électrolyte, le premier conduit d’éva- cuation du premier produit d’électrolyse et le deuxième con- duit d’évacuation du deuxième produit d’électrolyse (15) de chaque plaque bipolaire (14.1 et 14.2) étant intégrés res- pectivement à un réseau d’adduction d’électrolyte, à un pre- mier réseau d’évacuation du premier produit d’électrolyse et à un deuxième réseau d’évacuation du deuxième produit d’élec- trolyse, s’étendant le long de la pile d’électrolyseur (1) ; et le conduit d’adduction (18) de fluide de refroidissement et le conduit d’évacuation (19) de fluide de refroidissement étant intégrés respectivement à un réseau d’adduction de fluide de refroidissement et à un réseau d’évacuation de fluide de refroidissement s’étendant le long de la pile d’électrolyseur (1).