CH460884A - Procédé de mise en action d'une pile à combustible - Google Patents
Procédé de mise en action d'une pile à combustibleInfo
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Description
Procédé de mise en action d'une pile à combustible Il est particulièrement avantageux d'utiliser, pour l'alimentation des piles à combustibles, les mélanges gazeux riches en comburant ou en combustible et dis ponibles en grandes quantités, sans les soumettre à une séparation et/ou purification préalables. Ainsi, il est beaucoup plus économique d'adopter l'air comme com burant et le gaz naturel, l'hydrogène industriel, le gaz de synthèse ammoniacale, etc., comme combustible.
Cependant, au cours du fonctionnement de la pile, la consommation des composants réactionnels augmente la concentration de ces mélanges en composants iner tes, au niveau des électrodes, ce qui entraîne une dimi nution de la quantité d'énergie utilisable. Il est donc nécessaire d'assurer par la circulation des gaz dans la pile, un renouvellement constant des réactifs au con tact des électrodes. L'électrolyte peut, d'autre part, ren fermer des corps en solution qui passent à l'état gazeux dans les conditions de température et de pression mises en oeuvre dans la pile.
Il en résulte, dans le cas des élec trodes poreuses, un équilibre s'établissant entre la phase liquide et la phase gazeuse et dont la composition est fonction à la fois des conditions opératoires et de la porosité des électrodes qui séparent mécaniquement les phases. La présence dans l'électrolyte de composants vaporisables susceptibles de pénétrer partiellement dans les chambres à gaz pour y diluer le composant réac tionnel majoritaire du comburant et/ou du combustible est également à l'origine d'une diminution du rendement des électrodes.
L'évacuation des produits inertes ren fermés dans la structure poreuse des électrodes étant limitée par des phénomènes de diffusion des gaz, la cir culation des mélanges réactionnels dans les chambres à gaz est inopérante vis-à-vis de ce deuxième inconvé nient.
La présente invention a pour objet un procédé de mise en action d'une pile à combustible, permettant d'augmenter son rendement en cours de fonctionnement et d'accélérer sa mise en régime à la suite d'une mise en service ou du changement de la nature du gaz com burant et/ou combustible. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on fait varier cycliquement la différence entre les pressions des fluides de part et d'autre d'au moins l'une des électrodes sans atteindre une différence de pression suffisante pour que l'un ou l'autre des fluides traverse l'électrode de part en part.
De cette manière, dans le cas des électrodes poreu ses, l'interface gaz/électrolyte se déplace dans les pores des électrodes alternativement vers le compartiment de l'électrolyte, puis vers la chambre à gaz, renouvelant ainsi le gaz (combustible ou comburant) qui y est ren fermé et rendant une plus grande surface des pores disponibles pour la réaction électrochimique.
La période des pulsations et leur amplitude peu vent être déterminées dans chaque cas en fonction de la porosité et de l'activité catalytique des électrodes, de même que de la composition des mélanges gazeux d'alimentation et des autres conditions opératoires.
On peut maintenir pratiquement constante la pres sion des gaz et faire varier la pression qui règne au- dessus de l'électrolyte, mais cette modalité n'est appli cable qu'au cas où les pressions des comburants et com bustibles et/ou la porosité des électrodes positive et néga tive sont assez voisines.
Le plus souvent, on fait varier la pression du com burant et/ou du combustible alimentant la pile en con tinu en maintenant constante la pression qui règne au- dessus de l'électrolyte.
La différence de pression nécessaire pour que le gaz traverse l'électrode vers la cuve électrolytique est appelée pression de bullage et la valeur qui est nécessaire pour que l'électrolyte pénètre dans la cham bre à gaz est appelée pression de noyage .
D'une manière générale, lorsque le procédé selon l'invention est appliqué dans les conditions optimales, on obtient une amélioration du rendement des réactions électrochimiques de l'ordre de 20 %.
En outre, on a constaté que les rendements étaient également améliorés de 5 à 10 % même lorsque le pro cédé selon l'invention était appliqué aux piles dont les électrodes n'étaient pas poreuses, ce qui est le cas des électrodes à diffusion, par exemple.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention est particulièrement avantageux pour la mise en régime rapide des piles lors de leur mise en service ou lors qu'on change la nature du gaz d'alimentation en cours de service.
Voici, à titre d'exemple, comment le procédé de l'invention peut être réalisé Une pile à combustible, alimentée en hydrogène industriel et air sous une pression constante de 100 glcm2 environ, la pression régnant dans le compartiment électrolytique étant égale à l'atmosphère, fournit sous 0,9 volt une densité de courant de 50 mA/cm2 d'élec trode et, sous 0,7 volt de 80 mA/cm2.
Les électrodes utilisées présentent une pression de < c noyage de 50 g/cml' et une pression de bullage de 300 g/cm2.
En faisant varier la pression des gaz d'alimentation en deux cycles minute entre 250 g/cm2 pour la pression maximum et 75 g/cm2 pour la pression minimum, on obtient une densité de courant de 60 mA/cm2 sous 0,9 volt et de 95 mA/cm2 sous 0,7 volt.
Claims (1)
- REVENDICATION Procédé de mise en action d'une pile à combustible, caractérisé en ce que l'on fait varier cycliquement la différence entre les pressions des fluides de part et d'au tre d'au moins l'une des électrodes sans atteindre une différence de pression suffisante pour que l'un ou l'autre des fluides traverse l'électrode de part en part. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on fait varier cycliquement la pression du gaz com burant et/ou combustible, la pression au-dessus de l'élec trolyte restant constante. 2.Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on fait varier cycliquement la pression au-dessus de l'électrolyte, la pression des gaz comburant et combus tible restant constante. 3. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise des électrodes poreuses. 4. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise des électrodes à diffusion.
Applications Claiming Priority (1)
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