EP1532703A2 - Module de base de pile a combustible miniature avec des micro-volumes traverses par un des deux reactants - Google Patents

Module de base de pile a combustible miniature avec des micro-volumes traverses par un des deux reactants

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EP1532703A2
EP1532703A2 EP03755183A EP03755183A EP1532703A2 EP 1532703 A2 EP1532703 A2 EP 1532703A2 EP 03755183 A EP03755183 A EP 03755183A EP 03755183 A EP03755183 A EP 03755183A EP 1532703 A2 EP1532703 A2 EP 1532703A2
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EP
European Patent Office
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micro
volumes
reactant
module according
basic module
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03755183A
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German (de)
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Inventor
Jean Arroyo
Didier Bloch
Jean-Yves Laurent
Didier Marsacq
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
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    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1097—Fuel cells applied on a support, e.g. miniature fuel cells deposited on silica supports
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to the field of small fuel cells, although it can be applied to medium power fuel cells. It relates, in particular, to micro-systems or modules of small sizes constituting fuel cells intended to be used as portable micro-sources of energy. On the other hand, it also applies to cells with ion-exchange membranes operating with the hydrogen / oxygen couple, known under the name of
  • Fuel cells are electro-chemical cells generally made up of a stack of stages, producing electrical energy. Each of them comprises an anode and a cathode each placed on either side of an electrolyte, generally constituted by a membrane. A different reagent arrives on each of the exterior surfaces of these two electrodes, namely a fuel and an oxidizer. These react chemically via the electrolyte, so that it is possible to take an electrical voltage across the two electrodes.
  • Livermore National Laboratory has developed a basic micro-fuel cell, using a silicon substrate. First, a thin metallic layer of nickel is deposited there, acting as an electronic collector, then the catalyst and then the proton conductor. The nickel is then perforated by chemical etching to bring the catalyst and the reducing agent into contact.
  • the main object of the invention is a miniature fuel cell module, mainly consisting of: several micro-volumes, kept fixed with respect to each other by a structure and each comprising a stacking at least three layers respectively constituting an anode, an electrolyte and a cathode, each micro-volume having at two ends two parts not covered by the three layers; first means for circulating a first reactant to pass through the interior of each of the micro-volumes; and second means of circulation of a second reactant outside the micro-volumes.
  • the interior of the micro-volumes is made of a material permeable to the first reactant.
  • the porous silicon is preferably chosen.
  • the structure consists of two lower and upper edges, impermeable to the two reactants and between which the micro-volumes are located, these two edges being pierced at the ends of the micro-volumes, thus constituting part of the first means of circulation of the first reactant.
  • the second means of circulation of the second reactant are constituted, inter alia, by a lateral border impermeable at least to the second reactant, surrounding the assembly and comprising at least one inlet orifice, the space between the micro-volumes being left free.
  • the latter are supplemented by a reinforcement of porous filling material filling the spaces between each of the micro-volumes.
  • the lateral edge of the module consists of a silicon crown.
  • the lower edge consists of a distributor substrate covered, between the micro-volumes, with a layer which is impermeable to the two reactants.
  • the distributor substrate comprises a hollow base.
  • the collection of the first reactant can be carried out thanks to a collection space placed above the upper edge of
  • a particularly special embodiment of the basic module according to the invention comprises several stages of micro-volumes, each stage being separated from the other by an intermediate border each equipped with circulation holes placed at the top of the micro-volumes, the upper border being itself also equipped with circulation holes at the top of the micro-volumes, each floor being equipped with a side border itself equipped with at least one entry hole.
  • FIG. 1 a first possible embodiment of the module according to the invention
  • Figure 2 in section, a second possible embodiment of the module according to the invention
  • Figure 3 in section, a third possible embodiment of the basic module according to the invention.
  • the principle of the module according to the invention is to use, on a low thickness, a multitude of micro-volumes whose walls are covered with a multilayer constituent basic elements membrane / cell electrodes' fuel.
  • a circulation of a first reactant is organized inside each micro-volume to come into contact with one of the two electrodes of the multilayer deposited on the micro-volume, while a circulation of a second reactant is organized around of each of the micro-volumes to be in contact with the other electrode of each base element thus formed.
  • the membrane is impermeable to the two reactants.
  • the main elements of the module are a lower base 1 and an upper base 2 between which is installed a multitude of micro-volumes 10.
  • the assembly is surrounded by a lateral border 3, which delimits a space circular of flattened shape between the lower 1 and upper 2 borders. This circular shape is not functional, any other shape can be used (rectangle, square, etc.).
  • a circulation of a first reactant is organized inside each of the micro-volumes 10, as shown by the vertical arrows.
  • the lower border 1 has a surface impervious to the two reactants on its face, except on the surfaces delimited by the base of each of the micro-volumes 10.
  • this lower border 1 is made of a material porous allowing the circulation of the first reactant, the latter can be conveyed in whole or in part by the lower edge 1 to the base of each of the micro-volumes 10.
  • the assembly is completed with a cap 20 surmounting the assembly and fixed to the periphery of the upper edge 2, so as to delimit a collection space 22 into which the first reactant having just passed through each of the micro-volumes 10.
  • the upper border 2 is provided so as to be impermeable to the two reactants, except on a part of the surface corresponding to the upper end of each of the micro-volumes 10.
  • a hole for outlet suction 21, practiced on the cap 20, makes it possible to organize the circulation of the second reactant.
  • the exit hole is not compulsory, since the reactant is consumed during the reaction.
  • the module according to the invention is supplemented with first means of circulation of the first reactant to force the circulation of the latter inside the module, as shown by the vertical arrows.
  • a second circulation of a second reactant is organized inside the closed space thus defined between the two lower 1, upper 2 and lateral 3 borders, between the micro-volumes 10. This circulation is carried out thanks to an entry hole 4A made on one side of the side edge 3 and an exit hole 4B made in the same side edge 3, opposite to the entry hole 4A.
  • the two horizontal arrows schematize this circulation of the first reactant.
  • the exit hole 4B is not compulsory, since this second reactant can be consumed during the reaction.
  • Any device of slight overpressure placed upstream of the inlet hole 4A or capable of creating a depression downstream of the outlet hole 4B can be used to organize this second circulation.
  • means for pressurizing upstream of the lower edge 1, that is to say below it and / or means for putting in slight depression at the outlet of the outlet hole of collection 21 can be used to organize this second circulation.
  • micro-volumes 10 have been shown in this figure with a conical shape. This is only an exemplary embodiment, other forms can be used to form these micro-volumes 10.
  • the porous material constituting the lower border 1 can also be used to constitute the interior of the micro-volumes.
  • the latter can preferably be produced by a silicon crown, at the same time as the production of a possible structure of the micro-volumes 10.
  • the embodiment envisaged for producing such cell modules plans to use, as material impervious to the two reactants, for example laminated films, impermeable to these two reactants.
  • these films can be applied to the internal surface of the lower border 1 and to at least one of the surfaces of the upper border 2.
  • photosensitive dry films it is possible to make the holes in the lower 1 and upper 2 edges, at the end of the micro-volumes 10, by exposure. Furthermore, the size of the holes then made in the upper plate 2 is smaller than the surface at the top of each micro-volume.
  • the first means of circulation of the first reactant can be different upstream of the micro-volumes 10.
  • the lower edge 31 of the first embodiment can consist of a plate which is sealed against the two reactants over all its thickness and pierced with holes 33 corresponding to the surface of the base of each micro-volume 10.
  • a hollow base 30 delimiting a distribution space 34 with the lower edge 31, it it is possible to bring the first reactant inside the micro-volumes 10.
  • the first reactant being under slight overpressure inside this distribution space 34, it is caused to pass from bottom to top inside of each micro-volume 10.
  • a porous filling material. 35 such as a polymer, so as to mechanically reinforce the assembly, in particular the resistance of the micro-volumes 10.
  • a porous material can be deposited by virtue of a form in spheroid plastic granules, for example polystyrene beads, followed by heating, so as to weld these different granules or beads.
  • the porosity of these filling materials 35 thus installed allows the second reactant to circulate inside the internal space between the lower 31 and upper 32 edges from the inlet hole 4A to an outlet hole, referenced 4B, in figure 1.
  • a special embodiment of the basic module according to the invention consists in producing several stages in each of which the micro-volumes 110 are placed on the same plane.
  • Each of the stages has a lateral border 103 equipped with an inlet hole 104A and possibly an outlet hole 104B.
  • Each floor is separated from the upper or lower floor by an intermediate border
  • Each micro-volume 110 can advantageously be supplemented with a porous material 135, such as a porous silicon.

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Abstract

Le module de base présente une grande surface fonctionnelle pour une surface globale relativement réduite. Il est constitué principalement d'une multitude de micro volumes (10, 110) placée dans un espace clos entre des bordures inférieure (1), supérieure (2) et latérale (3). La paroi de chaque micro volume est recouverte d'une couche constituant l'élément de base membrane/électrodes. Une circulation d'un premier réactant ô l'intérieur des micro volumes (10, 110) est organisée, tandis qu'une circulation d'un deuxième réactant est organisée entre les micro volumes (10, 110). L'espace entre les micro volumes (10, 110) peut éventuellement être rempli d'un matériau poreux pour rigidifier l'ensemble.Application aux piles ô combustible de petites dimensions.

Description

MODULE DE BASE DE PILE A COMBUSTIBLE MINIATURE
AVEC DES MICRO-VOLUMES
TRAVERSES PAR UN DES DEUX REACTANTS
DESCRIPTION
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des piles à combustible de petites dimensions, bien qu'elle puisse être appliquée à des piles à combustible de moyenne puissance. Elle concerne, en particulier, des micro-systèmes ou modules de petites tailles constituant des piles à combustible destinées à être utilisées en tant que micro-sources d'énergie portables. D'autre part, elle s'applique également à des piles à membranes échangeuses d' ions fonctionnant avec le couple hydrogène/oxygène, connu sous le nom de
PEMFC (Protons Exchange Membrane Fuel Cell) ou avec le couple mêthanol/oxygène, connu sous le nom de DMFC
(Direct Mêthanol Fuel Cell) .
Art antérieur et problème posé
Les piles à combustible sont des piles électro-chimiques constituées généralement d'un empilement d'étages, producteur d'énergie électrique. Chacun d'entre eux comprend une anode et une cathode placées chacune de part et d'autre d'un électrolyte, constitué généralement par une membrane. Un réactif différent arrive sur chacune des surfaces extérieures de ces deux électrodes, à savoir un carburant et un comburant. Ceux-ci réagissent chimiquement par l'intermédiaire de l' électrolyte, de sorte qu'il est possible de prélever une tension électrique aux bornes des deux électrodes.
En ce qui concerne les piles à combustible de moyenne puissance, on associe souvent, par montage de type « filtre/presse », des plaques bipolaires en graphite ou en acier inoxydable et des assemblages électrode/membrane/électrode obtenus par pressage de deux électrodes en tissu et d'une membrane conductrice protonique. Par contre, en ce qui concerne l'élaboration de piles de petites dimensions et de micro-piles (0,5 à 50 ) , le développement d' architectures et de procédés nouveaux peuvent être mis en œuvre, notamment au moyen de technologies de la microélectronique .
On connaît plusieurs architectures de modules de base dans lesquels on utilise une mince plaque de silicium poreux sur laquelle sont déposés, successivement, un matériau conducteur électrique, un catalyseur, puis une membrane, puis à nouveau un catalyseur et un matériau conducteur pour former 1' assemblage électrode/membrane/électrode . D'autre part, une équipe du Lawrence
Livermore National Laboratory a élaboré une cellule de base de micro-pile à combustible, en utilisant un substrat en silicium. On y dépose, en premier lieu, une couche mince métallique de nickel faisant office de collecteur électronique, ensuite le catalyseur et puis le conducteur protonique. Le nickel est ensuite perforé par gravure chimique pour mettre en contact le catalyseur et le réducteur.
Enfin, par le brevet international O-97/11503 et le brevet américain US-5 759 712, on connaît une architecture de pile à combustible dont le fonctionnement est basé sur l'emploi d'un matériau micro-poreux imprégné d'un conducteur protonique comme zone centrale d'un module de micro-pile à combustible. Les autres matériaux constituant la pile à combustible sont déposés de part et d' autre de ce substrat par des techniques classiques de dépôt sous vide.
Toutes ces architectures de modules de piles à combustible sont planes et ne permettent pas d'obtenir une surface d'électrode suffisamment importante pour produire la puissance électrique nécessaire, afin d'alimenter en énergie les dispositifs électroniques des appareils portables. Le but de l'invention est donc de remédier à cet inconvénient.
Par ailleurs, il est connu de faire transiter un des gaz reactants à travers un matériau poreux, par exemple un silicium poreux, dans une pile de forme plane.
Résumé de l'invention
L'objet principal de l'invention est un module de pile à combustible miniature, constitué principalement de : de plusieurs micro-volumes, maintenus fixes les uns par rapport aux autres par une structure et comportant chacun un empilage d'au moins trois couches constituant respectivement une anode, un électrolyte et une cathode, chaque micro-volume possédant à deux extrémités deux parties non recouvertes par les trois couches ; des premiers moyens de circulation d'un premier reactant pour traverser l'intérieur de chacun des micro-volumes ; et des deuxièmes moyens de circulation d'un deuxième reactant à l'extérieur des micro-volumes .
Il est très avantageux de prévoir que l'intérieur des micro-volumes soit en un matériau perméable au premier reactant .
Dans ce cas, on choisit, de préférence, le silicium poreux.
Dans la réalisation principale de l'invention, la structure est constituée de deux bordures inférieure et supérieure, imperméables aux deux reactants et entre lesquels sont localisés les micro-volumes, ces deux bordures étant percées au niveau des extrémités des micro-volumes, constituant ainsi une partie des premiers moyens de circulation du premier reactant.
Dans ce cas, les deuxièmes moyens de circulation du deuxième reactant sont constitués, entre autres, par une bordure latérale imperméable au moins au deuxième reactant, entourant l'ensemble et comportant au moins un orifice d'entrée, l'espace entre les micro-volumes étant laissé libre.
Dans une autre réalisation préférentielle des deuxièmes moyens de circulation du deuxième reactant, ces derniers sont complétés par un renfort de matériau poreux de remplissage remplissant les espaces entre chacun des micro-volumes .
Il est avantageux de prévoir que la bordure latérale du module soit constituée d'une couronne de silicium.
Dans une première réalisation des premiers moyens distributeurs du premier reactant, la bordure inférieure est constituée d'un substrat distributeur recouvert, entre les micro-volumes, d'une couche étanche aux deux reactants.
Dans une deuxième réalisation, le substrat distributeur comprend une base creuse.
Dans ces deux cas, la collecte du premier reactant peut être effectuée grâce à un espace de collecte placé au-dessus de la bordure supérieure de
1' ensemble.
Il est avantageux de compléter les premiers et deuxièmes moyens de circulation des premier et deuxième reactants, soit de moyens de mise en légère surpression en amont des micro-volumes ou du trou d'entrée des premiers moyens de mise en circulation du premier reactant, soit de moyens de mise en légère dépression en aval des micro-volumes ou d'un trou de sortie des deuxièmes moyens de mise en circulation du deuxième reactant. Une réalisation particulièrement spéciale du module de base selon l'invention comporte plusieurs étages de micro-volumes, chaque étage étant séparé de l'autre par une bordure intermédiaire équipée chacune de trous de circulation placés au sommet des micro-volumes, la bordure supérieure étant elle-même équipée également de trous de circulation au sommet des micro-volumes, chaque étage étant équipé d'une bordure latérale équipée elle-même d'au moins un trou d'entrée.
Liste des figures
L'invention et ses différentes caractéristiques, techniques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, et qui est accompagnée de deux figures représentant respectivement : figure 1, une première réalisation possible du module selon l'invention ; - figure 2, en coupe, une deuxième réalisation possible du module selon l'invention ; et figure 3, en coupe, une troisième réalisation possible du module de base selon l'invention.
Description détaillée de deux réalisations de 1' invention
En référence à la figure 1, le principe du module selon l'invention est d'utiliser, sur une faible épaisseur, une multitude de micro-volumes dont les parois sont recouvertes d'une multicouche constituant des éléments de base membrane/électrodes de pile ' à combustible. Une circulation d'un premier reactant est organisée à l'intérieur de chaque micro-volume pour entrer en contact avec une des deux électrodes de la multicouche déposée sur le micro-volume, tandis qu'une circulation d'un deuxième reactant est organisée autour de chacun des micro-volumes pour être en contact avec l'autre électrode de chaque élément de base ainsi constitué. La membrane est étanche aux deux reactants.
Les principaux éléments du module, représenté sur cette figure 1, sont une base inférieure 1 et une base supérieure 2 entre lesquelles est installée une multitude de micro-volumes 10. L'ensemble est entouré d'une bordure latérale 3, qui délimite un espace circulaire de forme aplatie entre les bordures inférieure 1 et supérieure 2. Cette forme circulaire n'étant pas fonctionnelle, toute autre forme peut être utilisée (rectangle, carrée, etc.). Une circulation d'un premier reactant est organisée à l'intérieur de chacun des micro-volumes 10, comme le schématise les flèches verticales. A cet effet, la bordure inférieure 1 possède une surface étanche aux deux reactants sur sa face, sauf sur les surfaces délimitées par la base de chacun des micro-volumes 10. De ce fait, comme cette bordure inférieure 1 est constituée d'un matériau poreux permettant la circulation du premier reactant, ce dernier peut être véhiculé en totalité ou en partie par la bordure inférieure 1 jusqu'à la base de chacun des micro-volumes 10. D'autre part, dans le cas du module représenté sur cette figure 1, l'ensemble est complété d'une coiffe 20 surmontant l'ensemble et fixée à la périphérie de la bordure supérieure 2, de manière à délimiter un espace de collecte 22 dans lequel débouchent le premier reactant venant de traverser chacun des micro-volumes 10. En effet, la bordure supérieure 2 est prévue de manière à être étanche aux deux reactants, sauf sur une partie de la surface correspondant à l'extrémité supérieure de chacun des micro-volumes 10. Un trou d'aspiration de sortie 21, pratiqué sur la coiffe 20, permet d'organiser la circulation du deuxième reactant. Cependant, le trou de sortie n'est pas obligatoire, puisque le reactant est consommé lors de la réaction. En effet, le module selon l'invention se complète de premiers moyens de circulation du premier reactant pour forcer la circulation de celui-ci à l'intérieur du module, comme le schématisent les flèches verticales. D'autre part, une deuxième circulation d'un deuxième reactant est organisée à l'intérieur de l'espace clos ainsi défini entre les deux bordures inférieure 1, supérieure 2 et latérale 3, entre les micro-volumes 10. Cette circulation est effectuée grâce à un trou d'entrée 4A pratiqué d'un côté de la bordure latérale 3 et d'un trou de sortie 4B pratiqué dans la même bordure latérale 3 , de façon opposée au trou d'entrée 4A. Les deux flèches horizontales schématisent cette circulation du premier reactant. Cependant, le trou de sortie 4B n'est pas obligatoire, puisque ce deuxième reactant peut être consommé lors de la réaction.
N'importe quel appareil de légère surpression placé en amont du trou d'entrée 4A ou capable de créer une dépression en aval du trou de sortie 4B peut être utilisé pour organiser cette deuxième circulation. De même, on pourra utiliser des moyens de mise en surpression en amont de la bordure inférieure 1, c'est-à-dire en dessous d'elle et/ou des moyens de mise en légère dépression à la sortie du trou de sortie de collecte 21.
Les micro-volumes 10 ont été représentés sur cette figure avec une forme conique. Ceci n'est qu'un exemple de réalisation, d'autres formes pouvant être utilisées pour former ces micro-volumes 10.
Le matériau poreux constituant la bordure inférieure 1 peut être également utilisé pour constituer l'intérieur des micro-volumes.
En ce qui concerne la bordure latérale 3, cette dernière peut être réalisée de préférence par une couronne de silicium, en même temps que la réalisation d'une éventuelle structure des micro-volumes 10.
La réalisation envisagée pour produire de tels modules de pile prévoit d'utiliser, comme matériau étanche aux deux reactants, par exemple des films laminés, imperméables à ces deux reactants. Une fois percés aux endroits correspondants aux extrémités des micro-volumes, ces films peuvent être appliqués sur la surface interne de la bordure inférieure 1 et sur au moins une des surfaces de la bordure supérieure 2. D'autre part, en utilisant un ou plusieurs films secs photosensibles, il est possible de réaliser les trous dans les bordures inférieure 1 et supérieure 2, à l'extrémité des micro-volumes 10, par insolation. Par ailleurs, la taille des trous alors pratiqués dans la plaque supérieure 2 est plus petite que la surface au sommet de chaque micro-volume.
En référence à la figure 2, les premiers moyens de circulation du premier reactant peuvent être différents en amont des micro-volumes 10. En effet, la bordure inférieure 31 de la première réalisation peut être constituée d'une plaque étanche aux deux reactants sur toute son épaisseur et percée de trous 33 correspondants à la surface de la base de chaque micro-volume 10. Ainsi, en plaçant en dessous de la bordure inférieure 31 un socle creux 30, délimitant un espace de distribution 34 avec la bordure inférieure 31, il est possible d'amener à l'intérieur des micro-volumes 10 le premier reactant. En effet, le premier reactant étant en légère surpression à l'intérieur de cet espace de distribution 34, il est amener à traverser de bas en haut l'intérieur de chaque micro-volume 10. Dans le but de soutenir chaque micro-volume 10, il est avantageux de remplir les trous 33 de la bordure inférieure 31 d'un matériau poreux équivalent à celui remplissant l'intérieur des micro-volumes 10.
Il est également intéressant de remplir l'espace laissé libre entre les bordures inférieure 1 et supérieure 2 de la première réalisation, représentée sur la figure 1, par un matériau poreux de remplissage 35, tel qu'un polymère, de manière à renforcer mécaniquement l'ensemble, notamment la tenue des micro-volumes 10. Un tel matériau poreux peut être déposé grâce à une forme en granules en plastique sphéroïdes, par exemple des billes de polystyrène, suivi d'un chauffage, de manière à souder ces différents granules ou billes. La porosité de ces matériaux de remplissage 35 ainsi installés permet au deuxième reactant de circuler à l'intérieur de l'espace interne entre les bordures inférieure 31 et supérieure 32 à partir du trou d'entrée 4A vers un trou de sortie, référencé 4B, sur la figure 1.
En référence à la figure 3, une réalisation spéciale du module de base selon 1 ' invention consiste à réaliser plusieurs étages dans chacun desquels les micro-volumes 110 sont placés sur le même plan. Chacun des étages possède une bordure latérale 103 équipée d'un trou d'entrée 104A et éventuellement d'un trou de sortie 104B. Chaque étage est séparé de l'étage supérieur ou inférieur par une bordure intermédiaire
140 qui est équipée de trous 149 débouchant au sommet de chacun des micro-volumes 110. Comme la bordure inférieure 131 est équipée également de trous d'entrée 133 à la base de chaque micro-volume 110 et que la bordure supérieure 132 est elle-même équipée de trous de sortie 149 au sommet des micro-volumes 110, on comprend qu'une circulation unique d'un premier reactant, à l'intérieur des micro-volumes 110, puisse être organisée. A cet effet, on utilise, de façon analogue à la réalisation précédente, une arrivée du premier reactant 129 débouchant dans un espace de distribution 134 formé par un socle creux 130. Au sommet de l'empilement, se trouve un couvercle 120 équipé d'un trou d'aspiration de sortie 121.
Chaque micro-volume 110 peut être complété avantageusement d'un matériau poreux 135, tel qu'un silicium poreux.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module de base de pile à combustible miniature constitué principalement de plusieurs micro-volumes (10, 110) , maintenus fixes les uns par rapport aux autres par une structure et comportant chacun un empilage d'au moins trois couches constituant respectivement une anode, un électrolyte et une cathode, chaque micro-volume (10, 110) possédant à deux extrémités deux parties non recouvertes par les trois couches ; des premiers moyens de circulation d'un premier reactant à l'intérieur de chacun des micro-volumes en le traversant ; et - des deuxièmes moyens de circulation d'un deuxième reactant à l'extérieur des micro-volumes.
2. Module de base selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intérieur des micro-volumes (10, 110) est rempli d'un matériau perméable au premier reactant.
3. Module de base selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau perméable au premier reactant est en silicium poreux.
4. Module de base selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure est constituée de deux bordures inférieure (1, 31, 131) et supérieure (2, 32, 132), imperméables aux deux reactants et entre lesquelles sont localisés les micro-volumes (10, 110) , ces deux bordures étant percées au niveau des extrémités des micro-volumes constituant une partie des premiers moyens de .circulation du premier reactant.
5. Module de base selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de circulation du deuxième reactant sont constitués, entre autres, par une bordure latérale (3, 103) imperméable au moins au deuxième reactant entourant l'ensemble et comportant au moins un orifice d'entrée (4A, 104A) , l'espace entre les micro-volumes étant libre.
6. Module de base selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de circulation du deuxième reactant sont complétés d'un renfort de matériau poreux de remplissage (35, 135) remplissant les espaces entre chacun des micro-volumes (10, 110) .
7. Module de base selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bordure latérale (3) est constituée d'une couronne de silicium.
8. Module de base selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bordure inférieure (1) est constituée d'un substrat distributeur du premier reactant et recouverte, entre les micro-volumes (10, 110), d'une couche étanche aux deux reactants.
9. Module de base selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat distributeur comprend une base creuse (30, 130) .
10. Module de base selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers moyens de mise en circulation d'un premier reactant comprennent également un espace de collecte (22) placé au-dessus de la bordure supérieure (2, 32, 132), réalisé au moyen d'une coiffe (20, 120) pour collecter le premier reactant en aval des micro-volumes (10, 110).
11. Module de base selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premier et deuxième moyens de circulation des premier et deuxième reactants sont complétés de moyens de mise en légère surpression en amont des micro-volumes (10, 110) et du trou d'entrée (4A) et/ou de moyens de mise en légère dépression en aval des micro-volumes (10, 110) et du trou de sortie (4B) .
12. Module de base selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs étages de micro-volumes (10, 110), chaque étage étant séparé d'un étage adjacent par une bordure intermédiaire (140) , équipée elle-même de trous de circulation (149) au sommet des micro-volumes (10, 110) , tout comme la bordure supérieure (132) , chaque étage comportant une bordure latérale (103) , équipée elle-même d'au moins un trou d'entrée (104A) .
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