CH718644A2

CH718644A2 - Arrangement of a membrane and electrodes for an electrolytic cell.

Info

Publication number: CH718644A2
Application number: CH00558/21A
Authority: CH
Inventors: Desenne Guillaume; Kerbrat Renaud
Original assignee: Asphy Tech
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2022-11-30

Abstract

L'invention concerne l'arrangement d'une membrane de séparation pour l'électrolyse de l'eau, alcaline ou non, avec des anodes et cathodes pour la production de dihydrogène et dioxygène. La membrane est contraire à prendre une forme en accordéon par les électrodes (PA) placées dans des rainures ménagées sur les faces de deux demi-coques (2'). Cet arrangement a pour caractéristique prioritaire d'augmenter considérablement la surface de la membrane et celle des anodes et cathodes pour un meilleur rendement électrolytique et dans un volume remarquablement réduit. L'invention permet aussi une plus grande fiabilité de fonctionnement de cet arrangement, par la quasi absence de joints d'étanchéité. La configuration „verticale“ de l'arrangement est aussi favorable à l'utilisation de pressions de fonctionnement très importantes et supérieures à celles communément utilisées dans l'industrie de l'électrolyse de l'eau.The invention relates to the arrangement of a separation membrane for the electrolysis of water, alkaline or not, with anodes and cathodes for the production of dihydrogen and dioxygen. The membrane is opposed to taking an accordion shape by the electrodes (PA) placed in grooves provided on the faces of two half-shells (2'). This arrangement has the priority characteristic of considerably increasing the surface of the membrane and that of the anodes and cathodes for better electrolytic efficiency and in a remarkably reduced volume. The invention also allows greater reliability of operation of this arrangement, by the virtual absence of seals. The “vertical” configuration of the arrangement is also favorable to the use of very high operating pressures and higher than those commonly used in the water electrolysis industry.

Description

[0001] La présente invention concerne l'arrangement interne d'une cellule électrolytique comprenant une membrane de séparation pour l'électrolyse de l'eau, alcaline ou non, et des anodes et cathodes pour la production de dihydrogène et dioxygène. Ce nouvel „arrangement“ offre l'avantage d'augmenter la surface de la membrane et celle de l'anode et de la cathode dans un volume réduit et d'en garantir une plus grande efficacité. The present invention relates to the internal arrangement of an electrolytic cell comprising a separation membrane for the electrolysis of water, alkaline or not, and anodes and cathodes for the production of dihydrogen and dioxygen. This new "arrangement" offers the advantage of increasing the surface of the membrane and that of the anode and the cathode in a reduced volume and of guaranteeing greater efficiency.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

[0002] Les membranes de séparation pour l'électrolyse de l'eau, alcaline ou non, utilisent très majoritairement des films, d'épaisseurs diverses, tels que le Zirfon® de Agfa Gevaert et le Nafion® de Dupont, pour les principaux producteurs. Ces membranes sont insérées en „sandwich“ entre des plaques électrolytiques, joints et isolants. Cette configuration, très classique, imposée par la conception générale des cellules électrolytiques actuelles, oblige des géométries simples, telles que des disques, des carrés et rectangles, selon la forme des cellules composant les empilements, „stacks“, de la majorité de ces électrolyseurs. [0002] The separation membranes for the electrolysis of water, whether alkaline or not, overwhelmingly use films of various thicknesses, such as Zirfon® from Agfa Gevaert and Nafion® from Dupont, for the main producers . These membranes are sandwiched between electrolytic plates, gaskets and insulators. This configuration, very classic, imposed by the general design of current electrolytic cells, requires simple geometries, such as discs, squares and rectangles, depending on the shape of the cells making up the stacks, "stacks", of the majority of these electrolysers. .

DEFAUTS ET INCONVENIENTSDEFECTS AND DISADVANTAGES

[0003] Les formes de ces membranes et électrodes (anodes-cathodes), que nous pouvons considérer comme „simples“, sont la conséquence d'un mode de réalisation de ces cellules qui ne favorise pas la meilleure géométrie de la membrane et des électrodes (anode, cathode) pour l'optimisation du processus d'électrolyse de l'eau. Cette disposition en „sandwich“ qualifiée de „classique“ génère un effet de flux laminaire entre la membrane et les électrodes insuffisant, réduisant considérablement l'efficacité de l'électrolyse. D'autre part, l'impossibilité de mixage de la nature des électrodes (métaux rares) par la conception „monobloc“ des plaques électrolytiques constitue un handicap pour l'optimisation du rendement de production du dihydrogène et dioxygène. Un autre défaut de l'assemblage actuel membrane /électrodes réside dans la surface représentée par le diamètre interne de la cellule qui, de par leur empilement, limite les pressions de fonctionnement. [0003] The shapes of these membranes and electrodes (anodes-cathodes), which we can consider as "simple", are the consequence of an embodiment of these cells which does not favor the best geometry of the membrane and of the electrodes. (anode, cathode) for optimizing the water electrolysis process. This „sandwich“ arrangement qualified as „classic“ generates an insufficient laminar flow effect between the membrane and the electrodes, considerably reducing the efficiency of the electrolysis. On the other hand, the impossibility of mixing the nature of the electrodes (rare metals) by the "one-piece" design of the electrolytic plates constitutes a handicap for the optimization of the production yield of dihydrogen and dioxygen. Another defect of the current membrane/electrode assembly lies in the surface represented by the internal diameter of the cell which, by their stacking, limits the operating pressures.

AVANTAGES DE L'INVENTIONADVANTAGES OF THE INVENTION

[0004] Objet de l'invention, le nouvel arrangement interne d'une membrane de séparation pour l'électrolyse de l'eau, alcaline ou non, et des anodes et cathodes pour la production de dihydrogène et dioxygène, offre de nombreux avantages. Le premier et l'un des plus remarquables, est de disposer d'une très grande surface de membrane et d'électrodes (anodes, cathodes) proportionnellement au volume interne d'une cellule électrolytique. Le second, lui aussi important, est de favoriser un espacement minimum des faces des électrodes avec la membrane (de 0.5 à 1mm). Le troisième avantage se caractérise par la disposition générale de l'arrangement qui opte pour une position verticale des éléments en opposition à celle des cellules empilées, obligatoirement horizontale. Cette verticalité de l'architecture de ce nouvel arrangement favorise l'utilisation d'une forme tubulaire de l'enveloppe constituant la cellule équipée de cet arrangement membrane / électrodes. Cette forme tubulaire permet à l'enveloppe de résister aux plus hautes pressions de fonctionnement. Object of the invention, the new internal arrangement of a separation membrane for the electrolysis of water, alkaline or not, and anodes and cathodes for the production of dihydrogen and dioxygen, offers many advantages. The first and one of the most remarkable is to have a very large membrane and electrode surface (anodes, cathodes) in proportion to the internal volume of an electrolytic cell. The second, also important, is to favor a minimum spacing of the faces of the electrodes with the membrane (from 0.5 to 1 mm). The third advantage is characterized by the general layout of the arrangement which opts for a vertical position of the elements in opposition to that of the stacked cells, obligatorily horizontal. This verticality of the architecture of this new arrangement favors the use of a tubular shape of the envelope constituting the cell equipped with this membrane/electrode arrangement. This tubular shape allows the casing to withstand the highest operating pressures.

ARRANGEMENT DE LA MEMBRANE ET DES ELECTRODESARRANGEMENT OF MEMBRANE AND ELECTRODES

[0005] La membrane et les électrodes (anodes, cathodes) sont placées verticalement dans une enceinte tubulaire recevant, en son centre, deux demi coques, réalisées en matière polymère, préférablement du PEE et munies de différents évidements permettant le positionnement de ladite membrane et des électrodes. Ces deux demi-coques reçoivent respectivement les électrodes anodes et les électrodes cathodes dans les évidements ménagés sur leur face intérieure alors que les extrémités de la membrane sont retenues par les barrettes de tension insérées dans les logements ménagés par construction dans les faces jointives des deux demi-coques. Chaque plaque d'électrode est munie, sur toute la longueur de l'un de ses bords, opposé à celui inséré dans les évidements ménagés sur la face interne des demi-coques, d'une garniture en polymère arrondie apte à imprimer une pression sur la membrane pour sa tension lors de l'assemblage des deux demi-coques. L'assemblage des deux demi-coques s'effectue préférablement par soudage mais d'autres moyens d'assemblage sont possibles tels que par vis, clips, collage ou tout autre technique connue et utilisable pour cet assemblage. Les plaques d'électrodes utilisées sont rigides et la nature de leur composition n'entre pas dans l'objet de l'invention. Chaque garniture polymère des électrodes (au nombre variable mais toujours proportionnel au diamètre de l'enceinte tubulaire) vient contraindre la membrane en la forçant à épouser une forme en „accordéon“ sans détériorer la membrane dont le matériau est souple mais relativement fragile. La membrane ainsi contrainte délimite donc deux „chambres“, l'une pour l'anode et l'autre pour la cathode, la distance entre les surfaces des anodes et cathodes et celles de la membrane doit être la plus faible possible et ne pas dépasser 0.3 à 0.5mm. La précision de la réalisation des éléments constitutifs de l'arrangement caractérisant l'invention peut permettre de réduire plus encore cette distance. Ces garnitures, réalisées en polymère souple sont de forme circulaire et collées ou surmoulées sur un des bords de l'électrode selon le mode de réalisation préféré et comme expliqué plus avant. Les deux demi-coques sont munies d'encoches sur leur partie supérieure afin de laisser échapper les effluents gazeux et liquides lors de l'électrolyse. Les extrémités de l'enceinte tubulaire de la cellule sont fermées par deux bouchons solidarisés par soudage. Le bouchon supérieur comporte les orifices de sortie du dihydrogène et dioxygène ainsi que les connexions d'alimentation en courant électrique en contact direct avec les électrodes. Le bouchon inférieur comportant les orifices d'alimentation en eau de la cellule. L'étanchéité des deux chambres séparées par la membrane est primordiale pour favoriser la meilleure électrolyse de l'eau possible. Cette étanchéité est parfaite par le scellement des extrémités de l'assemblage membrane/électrodes avec une colle polyuréthane ou silicone pour assurer l'étanchéité entre les extrémités de l'assemblage membrane / électrodes, Cette méthode est indicative, toute autre technique de scellement connue peut être utilisée sans réduire pour autant la portée de l'invention. Ainsi assemblée la cellule et son arrangement interne est totalement hermétique et indémontable. Celle-ci, selon l'épaisseur de l'enceinte, elle-même réalisée en polymère PEE, peut être soumise à une pression correspondante à l'utilisation de la cellule électrolytique. Dans une gamme de pression allant de 10 à 30 bars l'enceinte polymère peut être suffisante. Comme mentionné plus avant, le nouvel arrangement, objet de l'invention, est totalement verticalisé, la surface totale de la membrane et des électrodes dépendent plus de la longueur de l'enceinte tubulaire que de son diamètre, ce qui offre de très nombreux avantages en matière de simplicité de réalisation et de diminution voir suppression de joints et isolants toujours source de problèmes pour une cellule électrolytique. Cette verticalité de l'arrangement, membrane / électrodes, permet une considérable augmentation des surfaces concernées (et dépendant du nombre et de la taille des plis effectués par la membrane), à volumes égaux, comparées à ceux d'une cellule électrolytique de stacks actuellement produits. D'autres caractéristiques aussi avantageuses de l'invention apparaitront par la description détaillée, les revendications et les dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective de l'assemblage complet de l'arrangement selon l'invention. La figure 2 montre la face inférieure, en perspective, d'un des bouchons et ses rainures. La figure 3 est une autre vue en perspective d'un des bouchons et montrant sa face supérieure et ses cavités. La figure 4 montre en perspective la membrane, les électrodes respectives, les barrettes et les deux demi-coques assemblées. La figure 5 montre en perspective et en coupe partielle, l'agencement interne de la membrane, ses barrettes de retenue, les électrodes et leurs garnitures ainsi qu'une des deux demi-coques. La figure 6 montre la membrane dans sa forme après réunion des deux demi-coques. La figure 7 montre les deux demi-coques assemblées. La figure 8, montre une des plaques électrolytiques munie de sa garniture polymère. La figure 9 montre la forme en „Zig-Zag“ de la membrane après contrainte. La figure 10a montre en détail l'agencement des électrodes (anodes et cathodes) avec la membrane. La figure 10b est un autre détail de l'espacement des faces des électrodes par rapport à celles de la membrane. Elle précise aussi la matérialisation de la séparation des chambres.The membrane and the electrodes (anodes, cathodes) are placed vertically in a tubular enclosure receiving, in its center, two half-shells, made of polymer material, preferably PEE and provided with various recesses allowing the positioning of said membrane and electrodes. These two half-shells respectively receive the anode electrodes and the cathode electrodes in the recesses made on their inner face while the ends of the membrane are retained by the tension bars inserted in the housings made by construction in the adjoining faces of the two half-shells. -shells. Each electrode plate is provided, over the entire length of one of its edges, opposite that inserted in the recesses made on the internal face of the half-shells, with a rounded polymer lining capable of imparting pressure on the membrane for its tension during the assembly of the two half-shells. The assembly of the two half-shells is preferably carried out by welding but other means of assembly are possible such as by screws, clips, gluing or any other technique known and usable for this assembly. The electrode plates used are rigid and the nature of their composition does not enter into the subject of the invention. Each polymer lining of the electrodes (variable in number but always proportional to the diameter of the tubular enclosure) constrains the membrane by forcing it to adopt an "accordion" shape without damaging the membrane, the material of which is flexible but relatively fragile. The membrane thus constrained therefore delimits two "chambers", one for the anode and the other for the cathode, the distance between the surfaces of the anodes and cathodes and those of the membrane must be as small as possible and not exceed 0.3 to 0.5mm. The precision of the realization of the constituent elements of the arrangement characterizing the invention can make it possible to further reduce this distance. These linings, made of flexible polymer, are circular in shape and glued or overmolded on one of the edges of the electrode according to the preferred embodiment and as explained above. The two half-shells are provided with notches on their upper part in order to allow the gaseous and liquid effluents to escape during electrolysis. The ends of the tubular enclosure of the cell are closed by two plugs secured by welding. The top plug has the dihydrogen and dioxygen outlet orifices as well as the electrical current supply connections in direct contact with the electrodes. The bottom plug has the cell water supply holes. The tightness of the two chambers separated by the membrane is essential to promote the best possible electrolysis of the water. This seal is perfected by sealing the ends of the membrane/electrode assembly with a polyurethane or silicone glue to ensure the seal between the ends of the membrane/electrode assembly. This method is indicative, any other known sealing technique can be used without thereby reducing the scope of the invention. Thus assembled the cell and its internal arrangement is totally hermetic and cannot be dismantled. This, depending on the thickness of the enclosure, itself made of PEE polymer, can be subjected to a pressure corresponding to the use of the electrolytic cell. In a pressure range ranging from 10 to 30 bars, the polymer enclosure may be sufficient. As mentioned above, the new arrangement, object of the invention, is totally verticalized, the total surface of the membrane and of the electrodes depends more on the length of the tubular enclosure than on its diameter, which offers very many advantages. in terms of simplicity of realization and reduction or even elimination of seals and insulators, always a source of problems for an electrolytic cell. This verticality of the arrangement, membrane / electrodes, allows a considerable increase in the surfaces concerned (and depending on the number and size of the folds made by the membrane), at equal volumes, compared to those of an electrolytic cell of stacks currently products. Other equally advantageous characteristics of the invention will become apparent from the detailed description, the claims and the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of the complete assembly of the arrangement according to the invention. Figure 2 shows the underside, in perspective, of one of the plugs and its grooves. Figure 3 is another perspective view of one of the plugs and showing its upper face and its cavities. FIG. 4 shows in perspective the membrane, the respective electrodes, the strips and the two assembled half-shells. FIG. 5 shows in perspective and in partial section, the internal arrangement of the membrane, its retaining strips, the electrodes and their fittings as well as one of the two half-shells. Figure 6 shows the membrane in its shape after joining the two half-shells. Figure 7 shows the two half-shells assembled. FIG. 8 shows one of the electrolytic plates fitted with its polymer lining. Figure 9 shows the „Zig-Zag“ shape of the membrane after strain. Figure 10a shows in detail the arrangement of the electrodes (anodes and cathodes) with the membrane. Figure 10b is another detail of the spacing of the faces of the electrodes with respect to those of the membrane. It also specifies the materialization of the separation of the rooms.

DESCRIPTIONDESCRIPTION

[0006] L'arrangement, caractérisant avantageusement l'invention, se compose des éléments suivants : • Une membrane (1) de type Zirfon®, Nafion® ou toute autre marque de membrane, utilisée pour une électrolyse alcaline ou „PEM“ de l'eau afin de favoriser la production de dihydrogène et dioxygène. • Deux demi-coques (2 et (2') supportant les plaques électrolytiques et favorisant l'arrangement en „accordéon“ de la membrane (1). • Deux barrettes de retenue de membrane (3) et (3'). • Des plaques électrolytiques (PA) et (PC), de nombre variable en fonction des dimensions de l'arrangement. • Deux bouchons (7) et (7') obturant l'enceinte externe (8). • Une enceinte externe (8) assurant la cohésion du positionnement des éléments constitutifs de l'arrangement, objet de l'invention.[0006] The arrangement, advantageously characterizing the invention, consists of the following elements: • A membrane (1) of the Zirfon®, Nafion® type or any other brand of membrane, used for alkaline electrolysis or "PEM" of the water to promote the production of dihydrogen and dioxygen. • Two half-shells (2 and (2') supporting the electrolytic plates and favoring the "accordion" arrangement of the membrane (1). • Two membrane retaining strips (3) and (3'). electrolytic plates (PA) and (PC), of variable number depending on the dimensions of the arrangement • Two plugs (7) and (7') sealing the external enclosure (8) • An external enclosure (8) providing the cohesion of the positioning of the constituent elements of the arrangement, object of the invention.

[0007] Selon un exemple de mode de réalisation de l'arrangement, objet de l'invention, une membrane (1) est positionnée entre les deux demi-coques (2) et (2') (Fig :4, 5) et solidarisée à elles par les barrettes (3) et (3') insérées dans les logements (4) et (4') ménagés respectivement sur les faces (F) et (F') des demi-coques (2) et (2') (Fig :4. 5. 7). Les plaques électrolytiques (anodes, cathodes) (PA) (PC) munies de leurs garnitures (G) (Fig : 8, 10a,10b), sont insérées, par leur bord (B), dans les rainures (5) et (5') ménagées dans les parois internes (6) et (6') des demi-coques (2) et (2') (Fig : 4, 5, 7). Cet assemblage réalisé, deux bouchons (7) et (7') viennent obturer les extrémités (E) de l'enceinte (8) (Fig : 1). Les éléments mentionnés, membrane (1), barrettes (4) et (4'), plaques électrolytiques (PA),(PC) et leurs garnitures (G), positionnées par leur bord (B), dans les rainures (5) et (5'), ménagées sur les faces internes (6) et (6') des demi-coques (2) et (2'), sont assemblés par la réunion des deux demi-coques (2) et (2') (Fig :4. 5). Cette „réunion“ des deux demi-coques (2) et (2') avec tous les éléments précités, contraint la membrane (1), jusque-là détendue, à prendre une forme en accordéon (ou zig-zag) sous la poussée des garnitures (G) des plaques électrolytiques (PA, PC) (Fig : 4, 5, 6, 9, 10a, 10b). La forme prise par la membrane (1) (Fig : 9) délimite deux chambres distinctes (C) et (C') (Fig : 10a, 10b), définissant la localisation des plaques électrolytiques anodiques (PA) et cathodiques (PC) (Fig :4, 5, 10a,10b) et permettant la réalisation de l'électrolyse de l'eau. Le mode d'assemblage des deux demi-coques (2) et (2') (Fig : 4. 7) est, préférablement, la soudure, mais tout autre moyen connu peut être utilisé sans réduire ou altérer la portée de l'invention. Les deux bouchons (7) et (7') terminent l'assemblage complet en obturant les extrémités (E) de l'enceinte (8) (Fig:1, 2, 3). Là aussi le mode de liaison préféré des bouchons (7) et (7') avec l'enceinte (8) est la soudure, mais tout autre moyen connu peut être utilisé sans réduire ou altérer la portée de l'invention. La fermeture de l'enceinte (8) par les bouchons (7) et (7') (Fig :1) est conjointe à la pose d'un cordon de colle polyuréthane ou silicone garantissant une parfaite étanchéité des extrémités (EM) de la membrane (1) (Fig : 6) et des extrémités (EPE) (Fig :8) des plaques électrolytiques (PA) et (PC) en contact avec les faces (F) et (F') des bouchons (7) et (7'). Le bouchon supérieur (7) comporte des trous oblongs (11) et (11') (Fig: 2), égaux au nombre de plaques électrolytiques (PA) et (PC) et, sur sa face supérieure (12), deux cavités (13) et (13') permettant, respectivement, de collecter séparément les effluents liquides et gazeux respectifs des deux chambres (C) et (C') matérialisées par la membrane (1), générés par l'électrolyse de l'eau (Fig : 4, 10a, 10b). Le bouchon inférieur (7') est identique au bouchon supérieur (7) et comporte les mêmes trous oblongs égaux aussi au nombre de plaques électrolytiques (PA) et (PC) et les deux mêmes cavités, ménagées sur sa face inférieure, mais permettant l'alimentation en eau (électrolyte) du coeur de l'arrangement, objet de l'invention. Les connexions électriques (positif- négatif) en contact respectifs avec les plaques anodiques (PA) et cathodiques (PC) peuvent être invariablement positionnées sur le bouchon supérieur (7) ou le bouchon inférieur (7'). Ces connexions ne sont pas présentes sur les différentes figures, enrichissant ce document explicatif, pour ne pas être l'objet direct de l'invention. According to an exemplary embodiment of the arrangement, object of the invention, a membrane (1) is positioned between the two half-shells (2) and (2 ') (Fig: 4, 5) and secured to them by the strips (3) and (3') inserted into the housings (4) and (4') formed respectively on the faces (F) and (F') of the half-shells (2) and (2' ) (Fig:4.5.7). The electrolytic plates (anodes, cathodes) (PA) (PC) provided with their fittings (G) (Fig: 8, 10a, 10b), are inserted, by their edge (B), in the grooves (5) and (5 ') formed in the internal walls (6) and (6') of the half-shells (2) and (2') (Fig: 4, 5, 7). This assembly made, two plugs (7) and (7 ') close off the ends (E) of the enclosure (8) (Fig: 1). The elements mentioned, membrane (1), strips (4) and (4'), electrolytic plates (PA), (PC) and their fittings (G), positioned by their edge (B), in the grooves (5) and (5'), formed on the internal faces (6) and (6') of the half-shells (2) and (2'), are assembled by joining the two half-shells (2) and (2') ( Fig:4.5). This "union" of the two half-shells (2) and (2') with all the aforementioned elements, forces the membrane (1), hitherto relaxed, to take an accordion (or zig-zag) shape under the thrust gaskets (G) electrolytic plates (PA, PC) (Figs: 4, 5, 6, 9, 10a, 10b). The shape taken by the membrane (1) (Fig: 9) delimits two distinct chambers (C) and (C') (Figs: 10a, 10b), defining the location of the anodic (PA) and cathodic (PC) electrolytic plates ( Fig: 4, 5, 10a, 10b) and allowing the realization of the electrolysis of water. The mode of assembly of the two half-shells (2) and (2') (Fig: 4.7) is preferably welding, but any other known means can be used without reducing or altering the scope of the invention. . The two plugs (7) and (7') complete the complete assembly by closing the ends (E) of the enclosure (8) (Fig: 1, 2, 3). Here too, the preferred mode of connection of the plugs (7) and (7') with the enclosure (8) is welding, but any other known means can be used without reducing or altering the scope of the invention. The closing of the enclosure (8) by the plugs (7) and (7') (Fig: 1) is combined with the installation of a bead of polyurethane or silicone glue guaranteeing perfect sealing of the ends (EM) of the membrane (1) (Fig: 6) and ends (EPE) (Fig: 8) of the electrolytic plates (PA) and (PC) in contact with the faces (F) and (F') of the caps (7) and ( 7'). The upper plug (7) has oblong holes (11) and (11') (Fig: 2), equal to the number of electrolytic plates (PA) and (PC) and, on its upper face (12), two cavities ( 13) and (13') making it possible, respectively, to separately collect the respective liquid and gaseous effluents from the two chambers (C) and (C') materialized by the membrane (1), generated by the electrolysis of water (Fig : 4, 10a, 10b). The lower plug (7 ') is identical to the upper plug (7) and has the same oblong holes also equal to the number of electrolytic plates (PA) and (PC) and the same two cavities, provided on its lower face, but allowing the supply of water (electrolyte) to the heart of the arrangement, object of the invention. The electrical connections (positive-negative) in respective contact with the anode (PA) and cathode (PC) plates can invariably be positioned on the upper cap (7) or the lower cap (7'). These connections are not present in the various figures, enriching this explanatory document, so as not to be the direct object of the invention.

FONCTIONNEMENTFUNCTIONING

[0008] L'arrangement de la membrane et ses électrodes, selon l'invention, fonctionne classiquement selon les principes connus de l'électrolyse alcaline et, selon la qualité de la membrane utilisée, en mode PEM. (Polymer Electrolyte Membrane). Il n'est donc pas nécessaire de préciser ces principes à l'homme de l'art qui lira cet explicatif. The arrangement of the membrane and its electrodes, according to the invention, operates conventionally according to the known principles of alkaline electrolysis and, depending on the quality of the membrane used, in PEM mode. (Polymer Electrolyte Membrane). It is therefore not necessary to specify these principles to those skilled in the art who will read this explanation.

Claims

1. Arrangement of a membrane and its electrodes characterizing the invention, comprising necessarily and mainly an exchange membrane (1) and, at least, two electrodes (PA) and (PC), but preferably several and placed in grooves (5 ) and (5') provided on the faces (6) and (6') of two half-shells (2) and (2') joined together. The membrane (1) is inserted, at each of its ends, into two notches (4) and (4') made on the joining faces of the two half-shells (2) and (2') by bars (3) and (3'). The membrane (1) is put under tension and forced to assume an "accordion" shape, characteristic of the invention, under the effect of the thrust of the electrolytic plates (PA) and (PC) and of their fittings (G) when the two half-shells (2) and (2') are joined together (Fig: 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10a, 10b). This assembly, thus produced, is inserted into an enclosure (8) receiving at its ends (E) two plugs (7) and (7') (Figs: 1, 2, 3) to complete the assembly of the object arrangement of the invention.

2. Arrangement according to claim 1, wherein the membrane (1) is necessarily retained on the two half-shells (2) and (2') by a mechanical means, preferably a strip (3) and (3') forcing it into housings (4) and (4'), organized for this purpose on the joining faces of the two half-shells (2) and (2') (Fig: 4, 5, 7).

3. Arrangement according to claims 1 and 2 or the ends of the membrane (1) retained in the two half-shells (2) and (2 ') must also be glued or masticated with a polyurethane or silicone paste to guarantee its tightness.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the electrolytic plates, (PA) and (PC), are secured to the two half-shells (2) and (2 ') by means of grooves (5) and (5') formed, by construction, on the internal faces (6) and (6') of the half-shells (2) and (2') and crimped, glued or puttyed with a polyurethane or silicone paste to guarantee the seal of this assembly and according to the preferred embodiment.

5. Electrolytic plates (PA) and (PC), according to claims 1 and 4, made of common materials and metals in the state of the art, of a rectangular shape and with dimensions adapted to those of the internal volume of the two half-shells (2) and (2') positioned and sealed in the grooves (5) and (5') of these two half-shells by the end (B) opposite the lining (G) (Fig: 8 ).

6. Electrolytic plate (PA) or (PC), according to claims 1, 4 and 5, provided with a gasket (G) on its end in contact with the membrane (1).

7. Half-shells, according to claims 1, 2 and 3 in that they are necessarily joined, preferably by welding or any other existing means compatible with their functions.

8. Enclosure (8), according to claim 1, receiving internally, the two half-shells (2) and (2 '), equipped with the membrane (1) and its strips (3) and (3').

9. Enclosure (8) according to claim 1 characterized in that it receives, at its ends (E), two plugs (7) and (7 ') closing off the complete assembly constituting the arrangement according to the invention ( Figs:1, 2, 3).

10. Plugs (7) and (7 ') according to claims 1 and 7, receiving grooves or slots (11) and (11') through, provided on their face F and able to promote the circulation of a liquid and gas (Fig. 2, 3).

11. Plugs (7) and (7 ') according to claims 1, 7, and 8, whose grooves (11) and (11') correspond to the number of electrolytic plates (PA) and (PC) contained in the assembly of the arrangement (Fig: 2, 3).

12. Top cap (7) according to claims 1 and 7, 8 and 9, in that the grooves (11) and (11') are "matched" according to the electrolytic plates (PA) and (PC) in order to match to the "chambers" (C) and (C') delimited by the membrane (1). (Figs: 1, 2, 3, 10a, 10b).

13. Upper cap (7) according to claims 1 and 7, 8, 9 and 10, receiving on its upper face (12), two recesses (13) and (13 ') communicating with the grooves (11) and (11' ) capable of capturing dihydrogen and dioxygen and its liquid effluents.

14. Lower stopper (7') according to claim (11), identical in construction to the upper stopper (7), the function of which is the supply of liquid electrolyte to the two chambers (C) and (C') of the arrangement characterizing the invention.

15. Half-shells (2) and (2 '), strips (3) and (3'), enclosure (8), plugs (7) and (7'), according to any one of the claims, made of the same material polymer, preferably dielectric and solderable.

16. Assembly, according to claim 1, wherein the membrane (1) and the electrolytic plates (PA) and (PC) must be joined by their ends (EPE), by a poly urethane glue or mastic to the faces (F-F ' ) plugs (7) and (7') (Fig: 8).

17. Assembly membrane (1) and electrolytic plates (2) and (2 ') according to claim 1, imposing the smallest possible distance between the faces of the membrane (1) and those of the electrolytic plate (PA) (PC ) (preferably 0.3 to 0.5 mm and less depending on the quality of the work) (Fig: 10b).