CH420297A - Nouvelle pile électrique à combustible - Google Patents

Description

  Nouvelle pile     électrique    à     combustible       La présente invention a pour objet une pile élec  trique dite à combustible, fonctionnant par     l'effet    de       l'ionisation    et de la combinaison des gaz.  



  On a     l'habitude        @de    définir le     principe    ides piles  à     :combustible,    et en     particulier    des     piles        hydrogène-          ,oxygène,    en considérant qu'il est     biasé    sur le phéno  mène inverse de :celui     id'une        électrolyse:

      au lieu       d'avoir    une décomposition ide l'eau ,par le     courant          éleqtrique,    on obtient un courant électrique en     com-          @binant    les éléments de     l@'e,au.    Ce     phénomène    a été  mis     @en.    évidence par     GROVE    en 1829 qui a réalisé  ainsi la première pile à     gaz.     



  En     effet,    le principe est le suivant: le gaz réduc  teur     (hydrogène,    oxyde ide     carbone,        .méthane,    hydro  carbures, etc.) est     envoyé    sur une     électrode    poreuse       ayant    des propriétés     .catalytiques    et non attaquables       par        les        produits        de     Cette électrode  baigne dans un     électrolyte,        ,généralement    alcalin.

       Au     contact de cette     électrode,    le gaz     :est    adsorbé, divisé  puis ionisé en     abandonnant    un     électron    qui polarise       négativement        l'électrode.    Les ions     ainsi    formés se       dirigent    vers l'autre     électrode,        également    en     matériaux     poreux, qui elle, reçoit     un,gaz    oxydant     tell    que l'oxy  gène,     l'air    ou un     halogène,

          jouant    le rôle -de     idépolari-          sanrt.     



       Tans    la     anise    en application de ce principe, on  se     heurte        évidemment    à     @dé    grandes     difficultés    pra  tiques, car on part, -en     effet,    de     igaz        difficilement        ioni-          sables.    Les     solutions    qui ont été proposées jusqu'à  maintenant exigeaient en général l'emploi de fortes  pressions et de     températures    élevées.  



  La pile     conforme    à     l'invention    permet d'éviter  tous les     inconvénients        mentionnés        ci-dessus.    Elle est       caractérisée        en,    ce que     lai    distance     entre        -deux    élec  trodes, qui sont     inattaquables    par     l'électrolyte    et  poreuses,     est    très     faible    et n'excède pas 0,5 mm.

           L'arrivée    des gaz .sur les électrodes a lieu de pré-     -          férence    à la température     ambiante    et à une pression       légèrement    supérieure à la     pression        atmosphérique.     



  Le     fonctionnement    de la     pile    a     lieu    ide préférence  à la     itempérature        ambiante.     



  La porosité ides     électrodes    est     @déternvinée    par la  vitesse -de passage des     ,gaz    à     itraverrs    ces plaques  poreuses qui -doit     correspondre    à la vitesse de réac  tion, et éviter l'arrivée des gaz dans l'électrolyte situé  entre les     électrodes,    et     d'on    fait circuler     l'électrolyte     dans la cellule sous une pression     inférieure    à la     prés-          lion        ides    gaz     -actifs,

      de     manière    à éviter une     imbibition          totale    des électrodes, sans pour     autant        permettre    à       cesdits    gaz de pénétrer dans l'électrolyte.  



  On a eu la surprise de     constater    que des     piles     construites     suivant    les     principes    qui viennent d'être  exposés     permettaient    d'éviter     tous    les     inconvénients     -des piles     existantes    et     assuraient    un     fonctionnement          impeccable        sans        être    obligé     di'avoir    recours à -des  élévations de température ou -de pression excessive.  



  Pour parvenir à la solution proposée, on avait  repris le problème général en     partant    de l'expérience       fondamentale    réalisée     par        GROVE.    On a constaté,       en    utilisant son     @dispositif,    que     l'importance    du<B>phé-</B>  nomène observé     fournissant    du     courant    allait en aug  mentant au     fur    et à     mesure    que l'on     rapprochait    les       électroides.     



  On a, ensuite, appliqué     cette    idée à une     cellule     contenant un électrolyte     adcallin    et des     électrodes     poreuses .en     nickel        fritté    ou     comprimé.     



  On ne     décrira    pas le     procédé        die    fabrication de       telles    électrodes qui est     connu    en     soi.    On     indiquera     des     modifications    que l'on     peut    apporter     avantageuse-          ment    au ,procédé classique.  



  Au .cours des     nombreuses    expériences, on a fait  les     constatations        suivantes.         Il y a un     très    grand     intérêt    à     opérer    avec des       électrodes        excessivement        rapprochées    réalisant ainsi  une     vitesse    de réaction assez     grande    pour qu'elle soit       industrielle    sans que;

   pour     autant,    on soit     obligé          d'avoir    recours à     des    pressions et des températures       élevées.     



  On a vu que     cette        distance        entre    les     électrodes          -devait    être ide quelques     dixièmes,de        ,millimètres,        n'ex-          cédant    .pas 0,5 mm     c'est-à-dire        ro@,excédant    -guère       l'épaisseurc    de la     couche        ionique    dite     ,ddeidifùsion    et .de       préférencecomprisie        entre    0,

  1     st    0,2 mm.  



  Les     électrodes        frittées        obtenues    à     partir    d'une  poudre de nickel très pure et de densité     apparente     faible     donnent    de bons     résultats.     



  Il est     préférable,    :pour     avoir    - du     nickel    très pur,       -d'utiliser    !du     nickel        d'origine    carbonyle.     Il        est        parti-          culièrement        avantageux        :d'avoir    des     grains        primaires     de faibles     idimensions    (in     érieures    à 2     microns).     



  Il est bien entendu que d'autres     :sortes    -de     nickel     peuvent     être        utilisées    à     condition    que le métal soit       très    pur et les     grains        :très        fins.    On     peut        citer        comme     exemple le     nickel        :

  obtenu        par    la     réduction        d'oxydes    ou       d'hydrates        -de    nickel très.     purs.     



       Il    est     nécessaire    pour avoir     une    vitesse     @d7ionisa-          tion        suffisante,    que la     quantité        id'él'ectrolyte    soit  réglée -de     telle    manière     qu'il    y ait :dans le réseau       fritté        ou        comprimé    en     nickel    la     coexistence        des    trois  phases solide, liquide et gazeuse.  



  Dans ce but il est     avantageux    que les électrodes  poreuses ne soient pas saturées d'électrolyte, ce qui  peut être     obtenu    par la     coordination    des     facteurs    sui  vants: surpressions dans les     :chambres        réactionnelles,     la     température    dies     gaz    et le     dimënsionnemeut    de la       structure        poreuse    des électrodes.  



  Il est également     avantageux    de limiter la     quantité     d'électrolyte entre les électrodes, par exemple par  l'emploi de séparateurs capillaires. Ces derniers peu  vent être en nylon, en     amiante,        en,    fibres de verre,  etc. sous     forme    ide     tissus,        ide    nappes communément       appelées    tissus .non tramés ou de     feutres.     



  Au surplus; il y a     intérêt    à .ce que les zones ou  les faces des électrodes     contiffies    au     séparateur    aient  des pores     plus    fins que le restant de la -structure       poreuse    pour     que_:celle-m    puisse     jouer        efficacement    le  rôle     di'agent        ionrisant.     



       .Par        ailleurs,    il faut que les électrodes inertes  poreuses puissent assurer     l'existence        de        surpressions     des gaz dans les chambres réactionnelles     nécessaires     au     bon.        fonctionnement    ide la     pile,    .ces     surpressions          étant    de préférence     inférieures    à une     atmosphère.    On  y     arrive    pratiquement en donnant aux électrodes  poreuses une porosité     telle,

      (en     agissant    par exemple       sur        les        dimensions    des     :pores)    que la     perte    de charge  de traversée des     électrodes    par le gaz soit     inférieure     à la     valeur    de la surpression qu'on désire avoir. On  arrive par ce     moyen    à-     éviter        Parrivée        des    gaz dans  l'électrolyte placé entre les deux électrodes.  



  Lorsque la     pile,    fonctionne,     il    y a     formation    d'eau  (0,33     oral    .par Ah), qu'il     s'agit        d'éliminer.    En     effet,    si       elle    restait     sur        place,    elle modifierait la densité de    l'électrolyte et les conditions     d'équilibre    réactionnel  décrites     ci-dessus.     



  Il est bien évident que cette     influence        perturba-          trice    ide     l'eau        formée    sera     id'autant    plus sensible     qu'il    y  aura     moins        d'électrolyte        au        départ,        c'est-à,dire    que lés  plaques ;

  seront plus     rapprochées.    C'est pour cette rai  son que l'on ne peut pas     rapprocher        des        électrodes     à une distance     inférieure        pratiquement    à 0;05 mm,  ce qui aurait été     particulièrement    favorable.

   La     solu-          tion,    proposée qui .consiste à avoir     unie    distance préfé  rentielle comprise     entre    0,1 et 0,2     Tnm    : est donc une       solution    de compromis qui tient compte d'une part  de l'intérêt     qu'il    y a à rapprocher     les    électrodes et  en même temps de la nécessité     d'avoir    de l'électrolyte  en     quantité        suffisante    ;

  pour qu'un     apport         & eau    par la  réaction de     recombinaison,    pendant un intervalle de       temps        raisonnable    ne perturbe pas trop la densité  de l'électrolyte,     celle-ci        devant    rester dans les limites       acceptables.     



  <B>Il</B> est     évidemment        surprenant    a priori de constater  que le rapprochement des électrodes favorise dans  une telle mesure le     fonctionnement    de la pile     hydro-          gène-oxygène.     



  On a     tenté    d'expliquer ce résultat par des con  sidérations qui sont exposées ci-après..     Il    est bien     en-          tendu    que l'éventuelle .inexactitude ides ,ces     hypothèses          n'infirme    en rien la valeur     pratique    de     l'invention.     



  Les réactions aux électrodes d'une pile à     combus,_          tible,    peuvent se     schématiser        comme        suit:     Si     H2    est le gaz réducteur et 02 le gaz oxydant,  on a:  H2 -     H2    adsorbé<U>-</U> 2H - 2H+ + 12 e     ïau    pôle négatif  02 - 02 adsorbé - 2 O + 4 e - 2 O-  ou encore:  02 - 02 adsorbé - 2 O + 2     H20    + 4 e     -@          4,OH-          au        pôle          positif     (e étant     un    électron).  



       Il    se     forme        .donc    à     l'interface   RTI ID="0002.0233" WI="27" HE="4" LX="1668" LY="1817">  solide-liquide-gaz,     des ions     H+    à l'anode et des ions OH- à la .cathode.  Pour que le courant puisse passer, il faut que ces ions  se combinent respectivement aux ions transportant le  courant.  



  Pour un catalyseur et une surface donnés, le     nom-          bre    N     d'ions        formés    par unité     de,        temps,    à     l'interface    dé  pend de la température et de la pression du gaz     initial,     mais aussi de la     concentration    de ces ions à l'interface.

    Il se forme aux deux     électrodes    une     couche    de pola  risation ionique     alimentée    par diffusion et la pile ne  pourra débiter     des    électrons que si ces couches dis  paraissent, c'est-à-dire, s'il y a :dépolarisation mu  tuelle.

   Si l'on     approche    les deux     électrodes,    la distance  que doit     parcourir    un ion pour rencontrer un ion  antagoniste diminue, les     probabilités    de rencontre       augmentent    et la dépolarisation a lieu plus facilement,  et ce, d'autant plus que     cette        probabilité    de     rencontre     croît comme l'inverse du     carré    de la distance     entre     les deux électrodes.

   Plus la     distance    entre les élec  trodes     est    faible; plus les ions formés ont d'énergie      pour franchir la barrière de potentiel empêchant leur  combinaison.  



       Ainsi,    par     1e        rapprochement    des     électrodes,    on       arrive    à     obtenir    des piles     H2,    02     fournissant    de fortes  densités de     courant    tout     en    pouvant opérer à     1a    tem  pérature     ordinaire    et à dies     surpressions        inférieures    à  1     lqg/ommr    .  



  Dans les     dessins        annexés    donnés     uniquement    à  titre d'exemple,  la figure 1     montre    le     schéma        d'une    pile     .construite     suivant     l'invention;     la figure 2 montre des,     courbes    représentant les       variations    de     l'intensité        du        courant        en        fonction    de       l'écartement    des électrodes;

         1a        figure    3     montre    en coupe     longitudinale,    une  pile conforme à     l'invention;     la     figure    4     montre    un     dtiffuseur    en plan;  la     figure    5     monstre    ce     même        diffuseur    en élévation.

         ,Suivant        l'exemple        @de        réalisation    de la     figure    1,  la pile     comporte    une     enceinte    composée par exemple  de deux     éléments    1     et    2     réunis    par     emboîtement    avec       interposition    de joints d'étanchéité 3 et 4.

   Dans l'élé  ment 2 on a     ,prévu:    deux     orifices    5 et 6     servant        1'arrci-          vée    et     @au    départ de l'un des gaz;     taudis    que dans  l'élément 1 des     orifices        semblables    ont été montrés  en 7 et 8.

   Cet     élément    1 qui, dans l'exemple choisi,       s'emboîte    sur     l'élément    2,     présente    deux autres ori  fices 9 et 10 respectivement, à la     partie    supérieure       et        inférieure    de la     pile.    Ces     orifices    sont situés sen  siblement suivant l'axe     longitudinal    de la pile et       assurent,    .l'un l'arrivée     d'électrolyte    frais, l'autre le       départ    de l'électrolyte     usagé.     



  Entre les joints 3 et 4 des deux éléments 1 et 2  sont fixées deux     électrodes    1,1 et 12 en     métal        poreux,     avec     éventuellement        interposition    d'un ou de plu  sieurs     séparateurs    13. Ces     derniers        sont        perméables    et  peuvent être en nylon ou .toute autre matière appro  priée, telle que l'amiante ou     leis        filtres    ide verre.

   Bien       entendu,    selon un autre     anode        @de        réalisation    de l'in  vention     particulièrement        avantageux,    pour faciliter la       libre    ,circulation de     l'électrolyte,    la     séparation        entre     les     électrodes    peut être obtenue par des intercalaires  dont le but     .est        d'assurer    la distance requise     .entre    les  électrodes.

   Des     ressorts    14, 15 ou organes     analogues     assurent le positionnement exact des électrodes 11 et  12 et évitent tout     -déplacement        intempestif    de celles-ci  en assurant, en même temps la     -conduction    du cou  rant.  



  L'électrolyte est introduit dans l'espace très  étroit existant entre les deux électrodes 11 et 12 et  pouvant     être    .de 0,15     mm.    Cet     électrolyte    peut être       constitué    par -exemple par de la     potasse    à 5N.  



       Pratiquement,    on     établit    une     circulation    .d'électro  lyte, soit une circulation .forcée par une pression ex  térieure appropriée en rapport     avec    celle des gaz, soit  une     circulation        par    des moyens     capillaires.     



  On va indiquer maintenant des     exemples    de réa  lisation des piles suivant     L'invention        et        les    résultats .de       divers        esais    qui ont été exécutés.  



  On a utilisé des plaques     frittées    servant de sup-         ports    aux .matières actives des     accumulateurs        alcalins     ayant las     caractéristiques    suivantes:       épaisseur:    1 à 2 mm       porosité:        85        %        environ          dimensions.    des: pores: 20 à 50     microns.     



       Ces    plaques avaient été     fortement        comprimées    de  de manière que l'épaisseur de     chacune    d'entre elles  fût réduite de 70     %,    les     @dimensions        des    .pores passant       alors    à     moins    de 5     microns        environ        (par    exemple à  2 microns).  



  Les plaques     clles-mêmes    peuvent être     fabriquées          en,appliquant        1e    procédé     @du    double     frittage.        Suivant     ce     procédé,    on     commence    par     obtenir    une plaque       normalement        frittée    qui est, de     préférence,        comprimée     au préalable,

   que l'on     .saupoudre    !d'un côté d'une     nou-          velle    couche de     poudre    de     nickel,    et on fritte le tout       une,deuxième    fois     sans        compression.    On     obtient    ainsi  une plaque possédait deux     zones    ayant des degrés  de porosité     ,différents.    La     partie    la     ,plus    :dense est  celle qui est destinée à être en contact avec l'électro  lyte.  



  On avait placé les plaques dans la chambre de  réaction     et    on     avait        rempli        ensuite        celle-ci    ,soit par  de la poudre de nickel     légèrement        comprimée,    soit par       des    tissus feutrés en     nickel.     



  Cette     dernière        disposition        s'est    avérée particulière  ment     avantageuse        pour    les raisons     .suivantes:     Tout     ;d'abord,    .elle permet d'augmenter la vitesse       d'ionisation    par     accroissement        ,de    la surface d'adsorp  tion.  



  Ensuite elle     permet    une     purification        ultime    des  gaz en     éliminant        les        constituants        nocifs    au catalyseur       actif.     



       Enfin,    cette poudre ou ce tissu     contaminés    peu  vent être facilement remplacés sans toucher aux élec  trodes proprement dites, ce qui constitue un avan  tage pratique     appréciable.     



  Avec une pile ide cette nature on     avait    obtenu une       force        électromotrice    en     circuit        ouvert    de l'ordre de 1,1  à 1,15 V.  



  La     cellule    était     susceptible    de     idébiter    des courants       dont    la densité était de l'ordre ide 1     mA/am2.     



       Dans    ce cas, la force     électromotrice    était tombée  à 1 V     environ.     



  Ces résultats ont été     obtenus    à la température       ambiante    et     avec    des     surpressions    de     ;gaz    ne dépas  sant pas 1     kg/,cmg.     



       En:    se référant à la figure 2,     @on    constatele rôle       considérable    joué     ,par        l'écartement    :des électrodes. En       effet,    la courbe A qui ;

  a été tracée pour un     écarte-          ment    de 6 mm environ, montre par     exemple    que     pour     500     millivolts,    l'intensité de courant     est    de 0,37       m        J        illi        -ampère,.        Pour        une        même        tension,

          dans        une        pile     dans     laquelle    l'écartement     entre    les électrodes est  abaissé à 2     millimètres,        l'intensité    de courant     passe     à 0;6     milliampère,    tandis que si     l'écartement        est     abaissé à 0,3     mm,        l'intensité        atteint    0,86     milli=ampère     (voir les     .courbes    Cet D).

   Cette     constatation        confirme     do= d'une     façon    éclatante la     pertinence    des     carac-          téristiques        essentielles    énoncées plus haut.      Ce qui est     remarquable    dans le fonctionnement de       l'électrode        négative    selon     l'invention,        c'est    que pra  tiquement l'on n'a pas     ibesoin    de     aplaeer        cette    électrode  sous pression pour qu'elle fonctionne.

   Les, expériences  ont     montré    qu'il     suffit        d'unie    surpression d'hydrogène  de     quelques    centimètres de mercure, 3 à 5     cm    par       exemple,    pour     obtenir        un    fonctionnement     très    satis  faisant.  



       Il    s'est avéré     qu'une        électrode        négative,    -constituée  par deux plaques de     ;préférence        :porteuse    ou deux       éponges    en .métal     fritté,        comme    épar     exemple    en       nickel,        emprisonnant    une     couche    ide :

  ce dit métal en       poudre    très     finement        divisée,    pouvait     être    extrême  ment précieuse.     Il        lest    préférable que     d'éponge    ou la  plaque     en;

      nickel     fritté,    qui se     trouve    tau     -contact    des  gaz, ait une porosité -au plus égale à     ,celle    qui se  trouve au contact ide     l'électrolyte    et qui Lui     est    opposée       sans    que cela soit     indispensable.    On     pleut,    par  exemple,     utiliser    des plaques d'une épaisseur de 0,9  à 1,1     mur    du côté de     l',arrivée        des    gaz, et des plaques  de 0,5 à 0,

  8 mm     dépaisseur    du côté de     l'électrolyte.     La couche     intermédiaire,    par -exemple en poudre       métallique,    peut     avoir    une     épaisseur        d'environ    2,5 à  3,

  5     mur..        Unie        matière        très        intéressante        est    ce que l'on       nomme    les     métaux    -de     Ranley.    Les métaux     Raney    sont       olbtenus    en     attaquant    par une     solution        alcaline    par       exemple,    une     solution        ide        ,soude;

          un,        alliage    composé  du métal     en    question et d'aluminium.  



  Ce     dernier    se     dissout    et il     reste    un     amas-,de    poudre  fine de     métal.    Le nickel de     Runey        ainsi    préparé est       particulièrement        iqidiqué        ainsi    que le     cobalt        ide        Raney.     



  On peut     évidemment        utiliser        pour    les, deux plaques  qui emprisonnent la     couche    ide métal     en,        poudre,    ides       matériaux        ayant    la     même    porosité.     Dans    -ce cas, il sera       avantageux    -de percer dans la plaque devant     ètre    la  plus poreuse, des     orifices    .ayant ides diamètres d'en  viron 0,2 à 0,3 mm.  



  On a     utilisé        cette        électrode        négative    en la com  binant .avec des     électrodes        positives    de natures diver  ses, .et on a     constaté    que     sons    fonctionnement était       pratiqueraient        indépenidant    die la     nature    ide     cesdites          électrodes    positives.

   Die plus,     ion    a été     fort        ;surpris    de  constater que la densité     -de    courant de la pile, qui  variait depuis 0 à 250     milliampères    par     cm2    était  sans     influence    sur le potentiel de l'électrode, dont la  chute n'était que de 0;050 volts environ.  



  Au     surplus,    on a     fait    fonctionner ces     électrodes     négatives à des     températures        variant    de 23 à 70  C,  sans     observer    de     idifférences        appréciables.     



  On a vu     ci-dessus,        qu'il    était indispensable :d'évi  ter     qu'il    y     ait    une imbibition- ides     électrodes        pair    l'élec  trolyte avec, comme conséquence, le     remplissage    com  plet     des        porets    de ces électrodes, mais     qu'en    même       temps,    la pression ou la     .contre-,

  preission    régnant dans  cet     électrolyte        devait    être     suffisante        pour        empêcher     les gaz -de traverser les pores des électrodes     -est    de se       mélanger        -au        sein,    ,

  de l'électrolyte en     donnant    un     mé-          lange        tonnant.    Un tel     réglage        s'est    avéré     comme    très       important.    En     effet,    si     l'électrolyte        ùnprègne        les    pores  des     électrodes,    la     vitesse    ide diffusion des gaz se    trouve     ralentie    et leur adsorption diminue d'autant,

    ce qui se     itraduit        par    une baisse ide l'intensité du     cou-          nant        fourni.     



  Si     l'oniadopte    pour     les        pressions    des ;gaz une va  leur     d'environ    6 à 8     cm    de     mercure        ,au-dessus    de la  pression     atmosphérique,    ion choisit pour pression de       l'électrolyte    une valeur     d'ienviron    1 à 2 cm die mercure       au-dessus    de la     pression:        atmosphérique.     



  En ce qui     concerne    les électrodes à oxygène (posi  tives), différents essais ont été faits     en        utilisant    du       nickel        fritté,        du        nickel        fritté        contenant        30        %        d'argent,     du     nickel    fritté recouvert d'une pellicule     ,d'argent    d'une  épaisseur de 0,

  03 à     O04        mm        ide        l'argent        fritté.     D'autres     essais    ont été     conduits        ,avec        dies    électrodes en  charbon, et plus     particulièrement        avec    une     électrode     on charbon     actif    pur, une     élaotwode    en     charbon    actif  contenant 30 0/0 d'argent,

   et     unie        électrode    en charbon       actif        recouverte.        d'argent.     



  Le tableau     ci-dessous        donne    la polarisation en       millivolts    pour un accroissement de l'intensité de 1       miài-ampère    par     centimètre    carré:

    
EMI0004.0227     
  
    Type <SEP> idle <SEP> positive <SEP> ,aslsociée <SEP> Po1'air@sation <SEP> en <SEP> mV
<tb>  <U>à <SEP> .la <SEP> négative <SEP> ,en <SEP> Ni <SEP> de <SEP> Raney <SEP> par <SEP> znAlemz</U>
<tb>  Ni <SEP> fritté <SEP> 13,5
<tb>  Ni <SEP> fritté <SEP> + <SEP> 30 <SEP> % <SEP> d'Ag <SEP> 3,5
<tb>  Ni <SEP> fritté <SEP> recouvert <SEP> d'Ag <SEP> 3,0
<tb>  Ag <SEP> fritté <SEP> 7,0
<tb>  Charbon <SEP> actif <SEP> 3,0
<tb>  Chanbion <SEP> actif <SEP> + <SEP> 30 <SEP> % <SEP> d'Ag <SEP> 1,9
<tb>  Charbon <SEP> actif <SEP> recouvert <SEP> d'Ag <SEP> 1,

  2            I1    est     incontestable    que les électrodes     en    charbon       actif        sont        nettement    supérieures à     celles    préparées en  nickelRTI ID="0004.0235" WI="8" HE="4" LX="1259" LY="1559">  fritté.    Il     (est    à     noter    que -toutes les électrodes       peuvent    être rendues hydrofuges     par        application    d'une       pellicule        poreuse    de matière     synthétique    telle que le   

      polystyrène    par     exemple.     



  Il est     incontestable    que l'incorporation,     :dPargent     joue non     seulement    un     rôle    probable     d'activation    de  l'oxygène, mais     également        celui    de     catalyseur    des       réactions    de     dépolarisation.     



  On     constate    à     l'hieume        actuelle        qu'une        excellente     façon     d'opérer        consiste    à     utiliser        comme        électrode     négative -une     éleçtro!de    -en nickel d     e        Raney,

      et comme       positive    une     électrode    ide     charbon        actif        recouverte     d'une     pellicule        d ,argent.    Une     ;pile        ainsi    formée     offre     une     puissance   <B>(de</B> 0,1 watt par     anV        d'électrode    sous  une     tension    de 0,5 volt.  



  On a fait     fonctionner    une     pile    de     cette        nature          pendant    4,8 heures à     uni    débit     ide    100     milli-@ampère    par       centimètre        carré        et,on        ia        constaté        unie    baisse de ten  sion de l'ordre de deux à trois millivolts par heure.

    On a pu .constater     que;    la     ,baisse    de -tension était uni  quement imputable à la négative en nickel de     Raney,     le potentiel de     lia    positive étant resté     pendant    tout le  débit     absolument    stable.  



  On peut     améliorer    la     situation,        tant        du    point de       vue    de la     ,polarisation    en     fonction:

      du     idébit    du cou  rant,     qu'au.    point ide     vue    de     la        stabilité,de    la pile .dans  le temps.     C'est        ainsi,        par        exemple    que     'l'on,    peut dis-      penser le     nickel    de     Raneydans    une masse de     nickel          fritté,

      par exemple en     frittant    un     mélange    constitué  par un     alliage    de     Ranzy    et une poudre -de nickel, puis  en attaquant l'électrode par la potasse par exemple.

         L'électrode    peut ensuite     être        rendu        hydrofuge    -en       l'immergeant        dans    une solution     diluée    d'une matière       plastique,    puis en     la    séchant     en        :atmosphère        non-oxy-          dante.     



  On     peut    .préparer une     électrode        ,en        nickel        fritté    ou  en     .charbon        recouverte    :

  d'une pellicule     .d'argent    en       plaçant        au        fogd    d'un     récipient    une plaque     en        nickel          fritté,    ou     en    charbon, en la     recouvrant    dune couche       d'une    solution de nitrate     d'argent,    ou     d'un    sel     équi-          valent,    par     exemple    à 200     g    au litre, :

  en ajoutant une       solution    aqueuse     id'hydrazine,    par     exemple    à 50     n/o,     en     lavànt        l'électrode        iaprès    un repos     @de    quelques     minu-          tes    et en, répétant le cycle     une    -ou     plusieurs    fois.  



       On    peut     aussi    préparer     les        électrodes    .au .charbon  avec     argent        incorporé    en     mélangeant        directement    la  pâte !de charbon, de préférence     actif,        aivec    de la       poudre        ;

  d'argent        obtenue        par        précipitation        d'un    oxyde       d'argent    (par     exempe    à     partir        -d'un        nitrate)    suivie  d'une réduction au moyen de     l'hydrazine    ou d'une       substance    semblable.  



       Les    essais qui ont été résumés ci-dessus ont été  exécutés à la     température    ambiante     et    à la     pression          atmosphérique.    On     peut    augmenter     l'intensité    de  courant en.     faisant    passer la     :

  température    à 60  C par       exemple,    et     en,augmen@ant    la pression de     fonctionne-          ment        et    en     l'amenant        aux        environs    de :deux     atmo-          sphères.        Dans    ce cas, une     .pile        construite        :

  dans    les     con-          ditions        précisées        ci-4dessus,        arrive    à     débiter   <B>600</B> à 650       mnlli-ampèrcs.    par     cm-'    sous 0,6 volt.  



  <I>Exemple</I>  Dans la figure 5     on        ia    montré, à     titre        ,d'exemple,     un mode pratique de     réalisation    d'une pile     conforme    à       l'invention.    On voit, sur     cette        figure,        les        deux        6lectro-          des    101,     et        102    entre     lesquelles    on place.

   un sépara  teur, de préférence sous     forme        d'un:        intercalaire,    par       .exemple    en une matière plastique isolante résistant à  l'électrolyte telle que le  Rilsan . Contre les surfaces       libres    des     deux        électrodes,        .c'est-à-dire        ,ce11les    qui sont  opposées à     celles    qui se     trouvent    au .contact du sépa  rateur,     on,npplique    des plaques ou des     diffuseurs    104  et 105.

   On     maintient    ces plaques écartées des faces  électrodes dans     certaines        zones    d'une     quantité    juste       suffisante    pour leur     permettre    de favoriser     lia        diffusion     des gaz, et ce grâce à     ides        nervures    appropriées, par       exemple    en pattes     ,d'araignées.    Un mode ide réalisation  de ces plaques a été montré .sur les     figures    11 et 12.

    On voit     qu'elles    sont     munies    de     nervures    120 radiales       continues    :et     discontinues        essumant,    d'une     ;part,    le con  tact     avec    les     électrodes,        et        d':autre    part, les     passages     des gaz.

   Ces deux électrodes avec leurs séparateurs,       sont        maintenues    en place dans un boîtier exécuté en  deux éléments 106     @et    1.07,     réunis    entre     eux    par des       boulons    108 par exemple, avec     interposition    de joints       toriques        tels    que 109     @et    110.

       Cers        éléments    de boîtier       sont    de préférence métalliques     garnis        d'u    n revêtement         intérieur        isolant,        par        exemple    en      Rilsan, ,    en     nylon,          en        polyéthylène,        en    chlorure ide     polyvinyle,        .etc.     



       Des        ressorts    ou organes     analogues    111     et    112       placés    entre     les        diffuseurs    1,04 et 105 et     les        deux          élements    du boîtier 106 et<B>107,</B> maintiennent les       électrodes    appliquées     contre        le        iséparateur        intercalaire.     



       L'arrivée    de l'électrolyte      lieu        par    une     tubulure     113 placée à la     périphérie        @du    boîtier     et        des    électrodes,  ce qui     ,

  permet    à cet     électrolyte    de se déplacer suivant       le    plan de     séparation        entre    les deux     électrodes.        L'éva-          ouation    de cet     électrolyte    a lieu     perpendiculairement     à ce plan,     grâce    à un     orifice    114     pratiqué    dans l'une  des     électrodes,    et à une tubulure 115     raccordée    à       cedit    orifice.  



       L'arrivée    des .gaz     est        ,assurée    par les     tubulures     116 et 117     directement        sur    les     surfaces        @dee    électrodes  et à     travers    les deux     diffuseurs    1,04     et   <B>105.</B> Par  contre,

   le     départ    des gaz     ise    fait par des     tubulures    118  et 1.19     débouchant        simplement    dans les parois     @de     RTIID="0005.0248" WI="15" HE="3" LX="1007" LY="993">  l'enceinte    106-107.  



  On voit que la prise :de     courant    peut être obtenue  par les tubulures 116 :et 117     eUes-mêmes,        sans    qu'il  soit     besoin    d'utiliser un autre     idispositif    quelconque,  à     condition    que     :Gel        tubulures        soien        t        conductrices.    Il       suffit,    tout     bonnement,    que :ces     tubulures        :

  s'appliquent     d'une façon     quelconque    sur des     farces    des -deux     élec-          trodes    101 et 102.

Claims (1)

1. REVENDICATION Pile électrique à combustible à électrolyte aqueux fonctionnant par l'effet de l'ionisation et de 1a com binaison des gaz, caractérisée en:

   ce que la distance entre les surfaces actives des deux électrodes -de pola- rit6s opposées qui sont poreuses et inattaquables par l'électrolyte n'.excède pas 0,

   5 man et que les gaz ré ducteur et oxydant arrivent par les surfaces opposées aux surfaces actives. SOUS-REVENDICATIONS, 1. Pile suivant la revendication, caractérisée en ce que la distance précitée est située entre 0,1 et 0,2 mm. 2.

   Pile suivant la revendication, caractérisée en ce que des électrodes sont du type en métal fritté ou comprimé .et que leurs pores ont des dimensions infé- rieures à 5 microns. 3.

   Pile :suivant la revendication, caractérisée en ce que les électrodes positives sont,constituées par des plaques en nickel fritté, en argent fritté ou en .charbon aggloméré. 4.

   Pile suivant la revendication, caractérisée en ce que des plaques poreuses en nickel ou autre métal fritté ou en charbon aggloméré contiennent de l'argent à l'état divisé. 5.

   Pile suivant la revendication, caractérisée en ce qu'un ou plusieurs intercalaires ou séparateurs poreux sont placés dans l'espace compris entre deux électrodes voisines et le remplissent au moins par- tiellemenfG. 6. Pile suivant la revendication, caractérisée en ce que des.

   ressorts, ou organes analb@gues, assurent le positionnement correct des électrodes et leur main tien en place, lesdits ressorts étant susceptibles @d assu- rer la conduction du .courant électrique ,produit. 7.

   Pile suivant la reveudication, caractérisée en ce que les électrodes comprennent .deux plaques en métal. fritté -et poreux comportant en sandwich. une couche intermédiaire d'une matière finement divisée formée ide métaux ide Raney,

   tel que @du nickel de Raney. 8. Pile .suivant la sous-revendication 7, caractéri sée en ce que la plaque placée du côté de l'arrivée des gaz ,est ,moins poreuse que celle iplacée du côté de l'électrolyte. 9.

   Pile suivant la sous-revendication 7, .caractéri- sée en ce que des plaques précitées ont des porosités sensiblement égales et que la .plaque qui est placée,du côté ide l'électrolyte comporte des trous ide faible dia- mètre ide l'ordre -de 0,2 à 0,

   3 mm. 10. Pile suivant 1a revendication, caractérisée en ce que la pile comprend une enceinte formée .de deux éléments réunis par emboîtement avec interposition de joints d'étanchéité emprisonnant les électrodes avec éventuellement un ou plusieurs

   intercalaires ou séparateurs placés entre elles. 11. Pile suivant la revendication, :caractérisée en ce que les condutesd'arrivées @du gaz sont en contact aveic les électroides, sont -conductrices électriques et constituent des collecteurs de courant pour la pile.

   12. Pile suivant la revendication, caractérisée en <B>de</B> que dies plaques formant @diffuseurs sont placées contre les faces libres ides électrodes, c'est-à-dire celles sur lesquelles se fait l'arrivée ides gaz,

   lesdits diffu seurs présentant sur leurs faces en contact avec les électrodes -dies nervures @en particulier radiales, for mant des canaux d'écoulement ides gaz.