[0001] L'invention concerne une plaque de distribution électrique.
[0002] L'invention concerne également une pile d'électrolyseur comprenant une telle plaque
de distribution électrique.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
[0003] L'architecture globale d'une pile d'électrolyseur (généralement désigné par le terme
de « stack d'électrolyseur ») est usuellement constituée d'un bloc de cellules électrolytiques,
qui sont empilées en série d'un point de vue électrique et en parallèle d'un point
de vue fluidique, et de joints.
[0004] Chaque cellule électrolytique a pour but de favoriser l'électrolyse d'une solution
électrolytique (eau alcaline, eau pure, eau non purifiée, sel, solution aqueuse de
chlorure, solution aqueuse de bromure, solution aqueuse d'acide chlorhydrique, etc...).
Par exemple, la fonctionnalité d'une pile d'électrolyseur est de favoriser la réaction
de production de dihydrogène (H
2) et de dioxygène (O
2) gazeux résultant de la dissociation de l'eau après avoir injecté un courant électrique
continu dans une solution alcaline, généralement de l'hydroxyde de potassium (KOH)
ou de l'hydroxyde de sodium (NaOH).
[0005] Chaque cellule électrolytique, considérée comme une pièce principalement métallique
et conductrice (mais dont certaines parties peuvent être non-métalliques), est composée
généralement de deux plaques bipolaires, encadrant deux intercalaires (plus connus
sous le terme anglais de « flow field material »), encadrant eux-mêmes deux électrodes
généralement sous forme de plaques ou de grilles ou de tissus métalliques. Dans le
cas d'une pile d'électrolyseur alcalin, lesdites électrodes sont généralement en nickel.
Les deux électrodes (une cathode et une anode) sont séparées par une membrane (encore
appelée diaphragme ou séparateur poreux dans le cas de l'électrolyseur alcalin) qui
assure l'isolation électrique entre les deux électrodes, la séparation des gaz ainsi
que la conduction ionique au sein de la cellule électrolytique.
[0006] L'intercalaire a deux fonctionnalités : i) fournir un chemin métallique de faible
résistivité entre chaque plaque bipolaire et l'électrode associée et ii) permettre
une circulation appropriée de la solution électrolytique pour le refroidissement de
la pile d'électrolyseur et le transport des gaz générés.
[0007] Le nom de plaque bipolaire vient du fait que comme les cellules électrolytiques sont
toutes accolées les unes aux autres, une plaque bipolaire N aura un potentiel :
- plus élevé par rapport à la plaque bipolaire N+1 en aval, de sorte que la plaque bipolaire
N jouera le rôle d'anode au sein d'une cellule électrolytique définie par les plaques
bipolaires N et N+1 ;
- plus faible par rapport à la plaque bipolaire N-1 en amont, de sorte que la plaque
bipolaire N jouera le rôle de cathode au sein d'une cellule électrolytique définie
par les plaques bipolaires N-1 et N.
[0008] Parmi les autres pièces métalliques, en plus des plaques bipolaires, sont répertoriées
les plaques de fond (permettant de délimiter l'ensemble des cellules électrolytiques
et d'assurer le serrage desdites cellules électrolytiques entre elles et leur étanchéité).
En effet, la pile d'électrolyseur se termine par deux plaques de fond situées juste
avant la première cellule électrolytique et juste après la dernière cellule électrolytique
empilées, en d'autres termes une plaque de fond est localisée en amont du bloc de
cellules électrolytiques et l'autre plaque de fond est placée en aval de ce dernier
en vue de délimiter physiquement les deux extrémités dudit bloc de cellules électrolytiques.
[0009] Par ailleurs, une pile d'électrolyseur comporte également généralement deux plaques
de distribution (qui permettent l'alimentation et la distribution électrique des cellules
électrolytiques), chaque plaque de distribution électrique étant agencée entre respectivement
l'une des plaques de fond et le bloc de cellules électrolytiques. Quand l'électrolyseur
est pressurisé afin de produire des gaz dans un état de pression déjà supérieur à
la pression atmosphérique, il se trouve qu'une pile d'électrolyseur est soumise à
de très fortes pressions, qu'elles soient internes ou externes à ladite pile d'électrolyseur,
ce qui a généralement pour conséquence de déformer les plaques de distribution qui
suivent le mouvement des cellules électrolytiques et des plaques de fond.
[0010] Ceci provoque alors une déformation des cellules électrolytiques adjacentes aux plaques
de distribution qui elles-mêmes entrainent une déformation des cellules électrolytiques
voisines, etc., de sorte que la déformation étant néanmoins de moins en moins importante
au fur et à mesure que l'on s'éloigne des plaques de distribution.
[0011] Dès lors, les cellules électrolytiques aux extrémités du bloc de cellules électrolytiques
ne présentent pas la même forme que les autres cellules électrolytiques et en particulier
ne respectent pas le parallélisme des autres cellules électrolytiques.
[0012] Ainsi, la qualité des contacts électriques au sein des cellules électrolytiques est
détériorée. Cela engendre une hétérogénéité du courant électrique qui circule dans
le bloc de cellules électrolytiques, ce qui nuit grandement au rendement de la pile
d'électrolyseur.
OBJET DE L'INVENTION
[0013] Un but de l'invention est d'améliorer l'homogénéité du courant électrique dans les
différentes cellules électrolytiques d'une pile d'électrolyseur.
RESUME DE L'INVENTION
[0014] A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une plaque de distribution électrique
pour pile d'électrolyseur, ladite plaque de distribution électrique comprenant deux
faces principales, la première face étant destinée à être tournée vers un bloc de
cellules électrolytiques de la pile d'électrolyseur et la deuxième face étant destinée
à être tournée vers une plaque de fond de la pile d'électrolyseur, ladite plaque de
distribution électrique comprenant au moins un renfoncement ménagé sur la deuxième
face principale, ladite plaque de distribution électrique comprenant par ailleurs
au moins un orifice traversant ladite plaque de distribution électrique de sorte à
déboucher à une première extrémité sur la première face et à déboucher à une deuxième
extrémité sur la deuxième face,
[0015] l'orifice étant débouchant à sa deuxième extrémité :
- au niveau du renfoncement, et/ou
- hors du renfoncement, la plaque de distribution électrique comprenant alors au moins
une rainure débouchant dans l'orifice d'une part et dans le renfoncement d'autre part.
[0016] L'invention permet ainsi astucieusement à une solution électrolytique circulant dans
le bloc de cellules électrolytiques de traverser la plaque de distribution électrique
afin de pouvoir combler l'espace présent entre la plaque de distribution électrique
et la plaque de fond. Un équilibrage des pressions appliquées en service sur ladite
plaque de distribution électrique est alors possible limitant ainsi grandement, voire
supprimant totalement, une déformation de ladite plaque de distribution électrique,
déformation qui ne sera donc pas transmise aux cellules électrolytiques voisines de
ladite plaque de distribution électrique.
[0017] Optionnellement, la plaque de distribution électrique comprend au moins un deuxième
orifice traversant ladite plaque de distribution électrique de sorte à déboucher à
une première extrémité sur la première face et à déboucher à une deuxième extrémité
sur la deuxième face, le deuxième orifice étant débouchant à sa deuxième extrémité
:
- au niveau du renfoncement, et/ou
- hors du renfoncement, la plaque de distribution électrique comprenant alors au moins
une rainure débouchant dans le deuxième orifice d'une part et dans le renfoncement
d'autre part.
[0018] Ainsi, dans ce mode de réalisation où plus d'un orifice sont ménagés dans la plaque
de distribution électrique, lors de la mise en service de la pile d'électrolyseur,
les orifices peuvent permettre d'évacuer le gaz présent dans l'espace délimité entre
la plaque de distribution électrique et la plaque de fond associée par la circulation
d'une solution électrolytique dans cet espace, ladite solution débouchant dans l'espace
par l'un des orifices et ressortant de l'espace par l'autre des orifices.
[0019] Optionnellement, la rainure s'étend radialement. Optionnellement, la rainure a une
section transversale en U.
[0020] Optionnellement, la plaque de distribution électrique comporte au moins une rainure
supplémentaire débouchant dans l'orifice d'une part et dans le renfoncement d'autre
part.
[0021] Optionnellement, la plaque de distribution électrique comporte plusieurs rainures
ménagées dans sa première face principale et/ou sa deuxième face principale, les rainures
étant de plus petites dimensions et/ou moins nombreuses sur l'une des faces principales
de la plaque de distribution électrique.
[0022] Optionnellement, l'orifice a une section transversale oblongue au moins au niveau
de l'une des faces principales.
[0023] Optionnellement, l'orifice a une section transversale qui varie entre sa première
extrémité et sa deuxième extrémité.
[0024] Optionnellement, le premier orifice et le troisième orifice (sont séparés l'un de
l'autre au niveau de la première face principale et/ou de la deuxième face principale
d'au moins 120 degrés.
[0025] Optionnellement le premier orifice et le deuxième orifice sont juxtaposés.
[0026] Optionnellement, la plaque de distribution électrique comprend un deuxième renfoncement
ménagé sur sa première face principale.
[0027] Optionnellement l'orifice est ménagé dans la plaque de distribution électrique de
sorte à mettre en communication le premier renfoncement avec le deuxième renfoncement.
[0028] L'invention concerne également une pile d'électrolyseur, comprenant au moins une
plaque de distribution électrique selon l'une des revendications précédentes.
[0029] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de
la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de
l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0030] Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels:
La figure 1 est une vue de côté d'une pile d'électrolyseur comprenant deux plaques
de distribution électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention,
La figure 2 est une vue éclatée d'une partie de la pile d'électrolyseur illustrée
à la figure 1,
La figure 3 est une vue en perspective de l'arrière de la plaque de distribution électrique
représentée à la figure 2,
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale radiale de la plaque de distribution
électrique représentée à la figure 3, ladite coupe étant ménagée au niveau d'une partie
des orifices et des renfoncements de la plaque de distribution électrique,
La figure 5 est une vue d'une plaque de distribution électrique selon un deuxième
mode de réalisation de l'invention, avec deux agrandissements de portions de ladite
plaque de distribution électrique.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0031] En référence aux figures 1 à 4, une pile d'électrolyseur 1 s'étend longitudinalement
selon une direction générale A.
[0032] La pile d'électrolyseur 1 comporte un bloc 2 de cellules électrolytiques qui comprend
au moins deux cellules électrolytiques qui sont montées accolées l'une à l'autre selon
la direction générale A. Au sein du bloc 2, les cellules électrolytiques sont montées
en parallèle d'un point de vue fluidique et en série d'un point de vue électrique.
[0033] Aux deux extrémités (selon la direction générale A) du bloc 2, la pile d'électrolyseur
1 comporte deux plaques de fond 3 et 4.
[0034] Ces plaques de fond 3 et 4 forment des supports entre lesquels les cellules électrolytiques
sont comprimées afin que la pile d'électrolyseur 1 soit étanche et de sorte qu'un
contact électrique de bonne qualité soit créé à l'intérieur des cellules électrolytiques.
[0035] En outre, les plaques de fond 3 et 4 permettent de supporter les efforts générés
par la pression interne au bloc 2 ainsi que les efforts externes au bloc 2 nécessaires
pour assurer la compression du bloc 2.
[0036] Par ailleurs la pile d'électrolyseur 1 comporte une première plaque de distribution
5 associée à la première plaque de fond 3 et une seconde plaque de distribution 6
associée à la seconde plaque de fond 4.
[0037] Lesdites plaques de distribution 5 et 6 jouent le rôle de conducteur électrique et
de distributeur de courant.
[0038] La première plaque de distribution 5 est associée ici à la borne négative et est
donc appelée par la suite « plaque de distribution négative 5 », elle est agencée
en aval du bloc 2. La deuxième plaque de distribution 6 est associée ici à la borne
positive et est donc appelée par la suite « plaque de distribution positive 6 », elle
est agencée en amont dudit bloc 2.
[0039] Les notions « amont » et « aval » sont entendues selon le sens de circulation du
courant à travers le bloc 2.
[0040] La plaque de distribution électrique positive 6 est associée à la borne positive
de la pile d'électrolyseur 1. A cet effet, une portion de la face principale interne
de la deuxième plaque de fond 4 (face principale tournée vers le bloc 2 et notamment
la plaque de distribution électrique 6) est recouverte d'une pastille en matériau
électriquement isolant. Ladite portion est par exemple agencée au centre de ladite
face principale interne.
[0041] La plaque de distribution électrique négative 5 est associée à la borne négative
de la pile d'électrolyseur 1.
[0042] La première plaque de fond 3 sera au même potentiel que celui de la plaque de distribution
électrique négative 5 et sert également de passerelle pour l'alimentation d'une solution
électrolytique et l'échappement de cette même solution chargée des gaz formés lors
de l'électrolyse dans le bloc 2.
[0043] La borne négative est dans ce cas-ci au potentiel nul ou à celui de la terre afin
de ne pas conduire de courant via les alimentations et retours en fluides. Ainsi,
des trous sont ménagés dans ladite plaque de fond 3. Lesdits trous présentent souvent
une section différente entre les deux faces principales de ladite plaque de fond 3.
Par exemple, la face principale externe (celle tournée vers l'extérieur du bloc 2)
comporte un ou deux trou (s) (par exemple de forme cylindrique) pour l'alimentation
en solution électrolytique et deux trous pour l'évacuation de produits de réaction
électrolytique en plus de la solution électrolytique échauffée. Trois ou quatre trous
sont percés sur la face principale interne (opposée à la face principale externe)
de ladite plaque de fond 3 dans le même but, et par exemple des trous de forme oblongue
pour améliorer la répartition ou la collecte des fluides. Par exemple, les trous de
la face principale externe sont équipés de brides appropriées pour le raccordement
des tuyaux d'arrivée et de retour de la solution électrolytique. Par ailleurs, la
pile d'électrolyseur 1 est ici alimentée en courant continu.
[0044] Par exemple, la plaque de distribution électrique positive 6 présente un potentiel
de typiquement 700 Volts alors que la plaque de distribution électrique négative 5
présente un potentiel de 0 Volt. L'alimentation et les évacuations en solution électrolytique
s'effectuent au niveau de la plaque de distribution électrique négative 5 et de la
plaque de fond 3, ladite plaque de distribution électrique négative 5 ayant un potentiel
de 0 Volt ce qui évite toute fuite de courant comme cela a déjà été indiqué plus haut..
[0045] A l'intérieur de la pile d'électrolyseur 1, le courant traverse la solution électrolytique
au travers de membranes qui seront introduites plus bas. Au sein du bloc 2 sont présents
des joints 12 : ces joints 12 sont choisis dans un matériau présentant une résistivité
électrique beaucoup plus importante que celle de la solution électrolytique.
[0046] La pile d'électrolyseur 1 comporte également un joint d'extrémité 11 agencé entre
la plaque de distribution électrique positive 6 et la plaque de fond 4. Or la plaque
de fond 4 est à la terre de sorte que la différence de potentiel au niveau dudit joint
d'extrémité 11 atteint la même valeur que celle de la tension appliquée entre les
bornes positive et négative de la pile d'électrolyseur 1, par exemple, de typiquement
700 Volts.
[0047] De ce fait, la plaque de fond 4 est isolée électriquement du bloc 2.
[0048] Le joint d'extrémité 11 peut être conformé en une couche en matière électriquement
isolante, ladite couche étant agencée entre la plaque de fond 4 et la plaque de distribution
électrique positive 6.
[0049] La couche, en matériau électriquement isolant, est par exemple un disque rapporté
ou un dépôt effectué sur la plaque de fond 4 et/ou la plaque de distribution électrique
positive 6.
[0050] La plaque de fond 3 n'étant pas à un potentiel différent de celui de la plaque de
distribution électrique négative 5 adjacente, cette isolation électrique n'est pas
nécessaire de ce côté-ci de la pile d'électrolyseur 1.
[0051] La pile d'électrolyseur 1 comporte des moyens de fixation des différentes cellules
électrolytiques entre elles par serrage commun.
[0052] Par exemple, les moyens de fixation comportent une pluralité de tirants 7. Chaque
tirant 7 s'étend rectilignement dans la pile d'électrolyseur 1. Chaque tirant 7 s'étend
ainsi longitudinalement dans la pile d'électrolyseur 1 parallèlement à la direction
générale A. Chaque tirant 7 est conformé en une tige.
[0053] Les tirants 7 s'étendent donc tous parallèlement entre eux.
[0054] Les tirants 7 se positionnent sur le pourtour des différentes cellules électrolytiques.
De préférence, les tirants 7 sont répartis tout autour du bloc 2 et de préférence
à un intervalle régulier.
[0055] Les tirants 7 s'étendent à travers les plaques de fond 3 et 4 de la pile d'électrolyseur
1, au travers de trous spécifiques desdites plaques de fond 3 et 4, et présentent
ainsi chacun deux extrémités externes au bloc 2.
[0056] De préférence, les tirants 7 sont recouverts en partie d'un manchon en matière électriquement
isolante. Ceci permet d'éviter les courts-circuits entre les cellules électrolytiques
en cas de contact ou de projection. Par exemple, le manchon s'étend sur tout le tronçon
du tirant 7 agencé entre les deux plaques de fond 3 et 4.
[0057] De préférence, les extrémités des tirants 7 sont filetées.
[0058] Par exemple, les filets des extrémités sont des filets roulés. Les filets roulés
auront l'avantage de rendre l'usinage des tirants 7 plus aisé, notamment si les tirants
7 sont d'une longueur importante, et par exemple une longueur de plusieurs mètres.
[0059] Les moyens de fixation comportent également des écrous 8 vissés sur les extrémités
des tirants 7.
[0060] Les écrous 8 permettent de contraindre les deux plaques de fond 3 et 4 entre elles,
et donc les différentes cellules électrolytiques entre elles, ce qui assure une bonne
étanchéité de la pile d'électrolyseur 1.
[0061] De préférence, les moyens de fixation comportent également des moyens de précontrainte
des deux plaques de fond 3 et 4 entre elles, et donc des différentes cellules électrolytiques
entre elles. Lesdits moyens de précontrainte permettent également d'absorber les déformations
et/ou les variations d'épaisseur des éléments constituant la pile d'électrolyseur
1, dues à la dilatation thermique ou aux variations des sollicitations mécaniques
externes et internes à la pile d'électrolyseur 1 (comme par exemple la pression interne
à la pile d'électrolyseur 1).
[0062] Les moyens de précontrainte sont reçus sur les extrémités des tirants 7 de sorte
à être agencées, pour une extrémité donnée, entre la plaque de fond (3 ou 4) la plus
proche et les écrous 8 agencés sur la même extrémité.
[0063] Par exemple, les moyens de fixation comportent des rondelles ressorts 9 telles que
des rondelles Belleville. Les rondelles ressorts 9 sont reçues sur les extrémités
des tirants 7.
[0064] Les rondelles ressorts 9 sont plus précisément ici disposées sur chaque tirant 7,
au niveau de la partie externe dudit tirant 7, lorsque cette dernière a traversé la
plaque de fond (3 ou 4) la plus proche.
[0065] Dans le cas présent, toutes les cellules électrolytiques de la pile d'électrolyseur
1 sont identiques entre elles. Chaque cellule électrolytique comporte une membrane
centrale (les membranes ayant déjà été évoquées plus haut) qui est encadrée par deux
électrodes (une anode et une cathode, respectivement) qui sont elles-mêmes encadrées
par deux intercalaires (ou « flow field material » en anglais) qui sont eux-mêmes
encadrés par deux plaques bipolaires 10. Par ailleurs, la cellule électrolytique comporte
également un joint 12 (dont on a déjà évoqué l'existence plus haut) qui est comprimé
entre les deux plaques bipolaires 10 de la cellule électrolytique et, pour les cellules
d'extrémité, entre lesdites cellules d'extrémité et les plaques de distribution électrique
associées (5 ou 6).
[0066] La cellule électrolytique est par exemple la cellule électrolytique décrite dans
la demande
EP 22200483.0 de la présente demanderesse.
[0067] La pile d'électrolyseur 1 est par exemple la pile d'électrolyseur décrite dans la
demande
EP 22200480.6 de la présente demanderesse.
[0068] Les deux plaques de distribution électrique 5, 6 sont ici identiques.
[0069] La description qui va suivre de la plaque de distribution électrique positive 6 est
donc également applicable ici à la plaque de distribution électrique négative 5.
[0070] La plaque de distribution électrique positive 6 comporte ainsi deux faces principales,
la première face 21 étant tournée vers le bloc 2, et la deuxième face 22 tournée vers
la plaque de fond associée (en l'occurrence la plaque de fond 4 pour la plaque de
distribution électrique positive 6 mais la plaque de fond 3 si l'on considère l'autre
plaque de distribution électrique négative 5).
[0071] Par la suite on définit les axes X et Y qui forment un plan dans lequel s'étend l'une
des faces principales de la plaque de distribution électrique positive 6 et l'axe
Z qui est normal audit plan XY.
[0072] Lorsque la plaque de distribution électrique positive 6 est en place dans la cellule
électrolytique qui est elle-même en place dans la pile d'électrolyseur 1, l'axe Z
est ici confondu avec la direction générale A.
[0073] L'épaisseur de la plaque de distribution électrique positive 6 (selon l'axe Z) est
moins importante que ses autres dimensions.
[0074] La plaque de distribution électrique positive 6 est conformée de sorte à présenter
une section transversale (dans un plan XY) dans une quelconque forme géométrique (de
forme carrée, de forme rectangulaire, en disque,). La plaque de distribution électrique
négative 5 présente ici une section transversale en disque.
[0075] La plaque de distribution électrique positive 6 comprend un premier renfoncement
24 ménagé sur la seconde face principale 22 faisant face à la plaque de fond 4.
[0076] Selon une première option, la plaque de distribution électrique positive 6 est conformée
de sorte que sa première face principale 21 soit dépourvue de renfoncement. La première
face principale 21 se trouve alors en contact sur toute sa zone centrale avec la plaque
bipolaire 10 de la première cellule électrolytique immédiatement adjacente (la zone
de la plaque bipolaire 10 qui est elle-même en contact avec ladite zone centrale étant
de ce fait également plane afin d'assurer un transfert uniforme de courant).
[0077] Alternativement, selon une deuxième option, la plaque de distribution électrique
positive 6 comprend un deuxième renfoncement 23 ménagé sur la première face principale
21 faisant face à la plaque bipolaire 10 adjacente. La plaque de distribution électrique
positive 6 joue alors directement le rôle d'une plaque bipolaire 10 et forme ainsi
en partie la première cellule électrolytique du bloc 2 avec une autre plaque bipolaire
10 (dont la face en vis-à-vis se conforme à la même géométrie que celle de la face
principale 21 de la plaque de distribution électrique positive 6).Dans l'exemple illustré
sur les figures, la plaque de distribution électrique positive 6 comporte un renfoncement
23 et 24 sur chacune de ses faces principales, respectivement 21 et 22, mais cette
option n'est absolument pas limitative.
[0078] Les deux renfoncements 23, 24 peuvent être différents ou identiques entre eux.
[0079] Dans l'exemple illustré, les deux renfoncements 23, 24 sont identiques.
[0080] Chaque renfoncement s'étend depuis la face principale associée en direction de l'autre
renfoncement sans toutefois déboucher dans l'autre renfoncement. Chaque renfoncement
23, 24 est par exemple ménagé au centre de la face principale associée. Chaque renfoncement
23, 24 est par exemple ménagé de sorte à s'étendre co-axialement à l'axe Z.
[0081] Chaque renfoncement 23, 24 est conformé de sorte à présenter une section transversale
(dans un plan XY) dans une quelconque forme géométrique (de forme carrée, de forme
rectangulaire, en disque, ...). Chaque renfoncement 23, 24 présente ici une section
transversale en disque. Par exemple, chaque renfoncement 23, 24 présente une forme
globale en cuvette dont le fond peut être arrondi ou non.
[0082] Autour des renfoncements 23, 24, la plaque de distribution électrique positive 6
présente un pourtour externe 25 - qui est ici de section transversale annulaire. Le
pourtour externe 25 constitue dans le cas présent la face principale 21 (ou 22 selon
le pourtour considéré) de ladite plaque bipolaire 10.
[0083] La plaque de distribution électrique positive 6 comporte dans un mode de réalisation
particulier de l'invention :
- un premier orifice 26 traversant la plaque de distribution électrique positive 6 de
sorte à déboucher à une première extrémité sur la première face 21 hors du deuxième
renfoncement 23 et à déboucher à une deuxième extrémité sur la deuxième face 22 hors
du deuxième renfoncement 23,
- un deuxième orifice 27 traversant la plaque de distribution électrique positive 6
de sorte à déboucher à une première extrémité sur la première face 21 hors du premier
renfoncement 24 et à déboucher à une deuxième extrémité sur la deuxième face 22 hors
du deuxième renfoncement 23.
[0084] Dans ce mode de réalisation, chacun desdits orifices 26, 27 s'étend ainsi dans le
pourtour externe 25. Chaque orifice 26, 27 s'étend rectilignement selon une direction
parallèle à l'axe Z.
[0085] Optionnellement, chaque orifice 26, 27 présente une section transversale (dans un
plan parallèle au plan XY) identique sur toute sa longueur (considérée selon l'axe
Z). Chaque orifice 26, 27 est conformé de sorte à présenter une section transversale
(dans un plan parallèle au plan XY) dans une quelconque forme géométrique (en disque,
oblongue, ...) et par exemple en disque.
[0086] De préférence, les deux orifices 26, 27 sont agencés à proximité l'un de l'autre.
[0087] Par exemple, au niveau de la première face principale 21 et/ou de la deuxième face
principale 22, le premier orifice 26 et le deuxième orifice 27 sont agencés dans un
même secteur angulaire. Le secteur angulaire est compris par exemple entre 5 et 25
degrés et de préférence entre 10 et 20 degrés et par exemple entre 15 et 20 degrés.
[0088] Les deux orifices 26, 27 sont associés à des orifices de la cellule électrolytique
adjacente permettant la circulation de la solution électrolytique ou des gaz en provenance
ou vers le bloc 2.
[0089] De préférence, la plaque de distribution électrique positive 6 comporte un troisième
orifice 28 traversant la plaque de distribution électrique positive 6 de sorte à déboucher
à une première extrémité sur la première face 21 hors du premier renfoncement 24 et
à déboucher à une deuxième extrémité sur la deuxième face 22 hors du deuxième renfoncement
23.
[0090] Le troisième orifice 28 s'étend ainsi dans le pourtour externe 25.
[0091] Le troisième orifice 28 s'étend rectilignement selon une direction parallèle à l'axe
Z.
[0092] Le plan comprenant les axes Y et Z sépare la plaque de distribution électrique positive
6 en deux : de préférence, le troisième orifice 28 s'étend dans la partie de la plaque
de distribution électrique positive 6 opposée à celle dans laquelle s'étend le premier
orifice 26 et le deuxième orifice 27.
[0093] De préférence, le troisième orifice 28 est diamétralement opposé au deuxième orifice
27.
[0094] Préférentiellement, la plaque de distribution électrique positive 6 peut comporter
un quatrième orifice 29 traversant la plaque de distribution électrique positive 6
de sorte à déboucher à une première extrémité sur la première face 21 hors du premier
renfoncement 24 et à déboucher à une deuxième extrémité sur la deuxième face 22 hors
du deuxième renfoncement 23.
[0095] Le quatrième orifice 29 s'étend ainsi dans le pourtour externe 25.
[0096] Le quatrième orifice 29 s'étend rectilignement selon une direction parallèle à l'axe
Z.
[0097] Le plan comprenant les axes Y et Z sépare artificiellement la plaque de distribution
électrique positive 6 en deux : de préférence, le quatrième orifice 29 s'étend dans
la partie de la plaque de distribution électrique positive 6 opposée à celle dans
laquelle s'étend le premier orifice 26 et le deuxième orifice 27. De préférence, le
quatrième orifice 29 est diamétralement opposé au premier orifice 26.
[0098] Le troisième orifice 28 comme le quatrième orifice 29 sont optionnellement conformés
pour présenter une section transversale (dans un plan parallèle au plan XY) identique
sur toute leur longueur (considérée selon l'axe Z). Par exemple, le troisième orifice
28 comme le quatrième orifice 29 sont conformés de sorte à présenter une section transversale
(dans un plan parallèle au plan XY) dans une quelconque forme géométrique (en disque,
oblongue, ...) et par exemple en disque.
[0099] Ainsi, le troisième orifice 28 et le quatrième orifice 29 sont agencés à proximité
l'un de l'autre.
[0100] Par exemple, au niveau de la première face principale 21 et/ou de la deuxième face
principale 22, le troisième orifice 28 et le quatrième orifice 29 sont agencés dans
un même secteur angulaire. Le secteur angulaire est compris par exemple entre 5 et
25 degrés et de préférence entre 10 et 20 degrés et par exemple entre 15 et 20 degrés.
[0101] Le troisième orifice 28 et le quatrième orifice 29 sont associés à des orifices de
la cellule électrolytique adjacente permettant la circulation de la solution électrolytique
ou des gaz en provenance ou vers le bloc 2.
[0102] La plaque de distribution électrique positive 6 ainsi décrite comporte donc deux
orifices et de préférence deux couples de deux orifices, chaque couple étant agencé
à l'opposé l'un de l'autre alors que les deux orifices d'un même couple sont juxtaposés.
[0103] Au niveau de la première face principale 21 et/ou de la deuxième face principale
22, le premier orifice 26 (respectivement le deuxième orifice 27) est espacé du troisième
orifice 28 (respectivement du quatrième orifice 29) d'un secteur angulaire supérieur
à 120 degrés.
[0104] De préférence les orifices 26, 27, 28, 29 sont agencés de sorte à être en regard
chacun de l'un des orifices traversant les différentes cellules électrolytiques du
bloc 2 et formant les canaux d'acheminement ou d'évacuation de la solution d'électrolyse
et des gaz. Les orifices 26, 27, 28, 29 sont par exemple coaxiaux chacun à l'un desdits
orifices traversant les différentes cellules électrolytiques du bloc 2 et formant
les canaux d'acheminement ou d'évacuation de la solution d'électrolyse et des gaz.
[0105] De préférence, les orifices 26, 27, 28, 29 sont agencés de sorte à être chacun en
regard de l'un desdits orifices traversant les différentes cellules électrolytiques
du bloc 2 et formant les canaux d'acheminement ou d'évacuation de la solution d'électrolyse
et des gaz et situés aux points les plus bas et les plus hauts du bloc 2 (selon l'axe
X quand la pile d'électrolyseur 1 est utilisée en position horizontale, sa direction
générale A étant alors à l'horizontale).
[0106] Dans l'exemple décrit, les quatre orifices sont ménagés dans le pourtour externe.
Dans ce cas de figure, de préférence, la plaque de distribution électrique positive
6 comporte au moins une première rainure 31 débouchant à une première extrémité dans
le premier orifice 26 d'une part et à une deuxième extrémité dans le premier renfoncement
24 d'autre part. La première rainure 31 est ménagée sur la première face principale
21 de la plaque de distribution électrique positive 6. La première rainure 31 s'étend
ici rectilignement selon une direction R en direction de la direction générale A.
La première rainure 31 s'étend de préférence radialement. Optionnellement, la première
rainure 31 présente une section transversale (selon un plan de coupe de normale la
direction R) identique sur toute sa longueur (considérée selon la direction R). La
section transversale de la première rainure 31 (selon un plan de coupe de normale
la direction R) est dans une quelconque forme géométrique (en U, en U carré ou rectangulaire,
en arrondi, en arc de cercle...). La première rainure 31 n'est pas débouchante dans
le deuxième renfoncement 23.
[0107] De préférence, la plaque de distribution électrique positive 6 comporte au moins
une deuxième rainure 32 débouchant à une première extrémité dans le premier orifice
26 d'une part et à une deuxième extrémité dans le deuxième renfoncement 23 d'autre
part. La deuxième rainure 32 est ménagée sur la deuxième face principale 22 de la
plaque de distribution électrique positive 6. La deuxième rainure 32 s'étend ici rectilignement
selon une direction R' en direction de la direction générale A. La deuxième rainure
32 s'étend de préférence radialement. Optionnellement, la deuxième rainure 32 présente
une section transversale (selon un plan de coupe de normale la direction R') identique
sur toute sa longueur (considérée selon la direction R'). La section transversale
de la deuxième rainure 32 (selon un plan de coupe de normale la direction R') est
dans une quelconque forme géométrique (en U, en U carré ou rectangulaire, en arrondi,
en arc de cercle...). La deuxième rainure 32 n'est pas débouchante dans le deuxième
renfoncement 23.
[0108] La première rainure 31 et la deuxième rainure 32 sont ici identiques. La première
rainure 31 et la deuxième rainure 32 s'étendent ici parallèlement l'une à l'autre
(les direction R et R' sont ainsi parallèles entre elles). Préférentiellement, tous
les orifices de la plaque de distribution électrique positive 6 sont associés à au
moins une rainure et de préférence au moins deux rainures comme le premier orifice
26.
[0109] Ainsi :
- deux rainures partent du deuxième orifice 27 pour déboucher l'un dans le premier renfoncement
24 et l'autre dans le deuxième renfoncement 23, les deux rainures s'étendant optionnellement
parallèlement entre elles,
- deux rainures 33, 34 partent du troisième orifice 28 pour déboucher l'un dans le premier
renfoncement 24 et l'autre dans le deuxième renfoncement 23, les deux rainures s'étendant
optionnellement parallèlement entre elles,
- deux rainures partent du quatrième orifice 29 pour déboucher l'un dans le premier
renfoncement 24 et l'autre dans le deuxième renfoncement 23, les deux rainures s'étendant
optionnellement parallèlement entre elles.
[0110] Dans un mode de réalisation particulier, les différentes rainures de la plaque de
distribution électrique positive 6 sont par exemple toutes identiques entre elles.
Par ailleurs les différentes rainures de la plaque de distribution électrique positive
6 sont toutes ménagées soit dans la première face principale 21 soit dans la deuxième
face principale 22.
[0111] Par ailleurs, de par l'agencement en opposition diamétrale des orifices, deux par
deux dans un mode de réalisation particulier non limitatif, chaque rainure associée
à l'un des orifices s'étend dans le prolongement d'une rainure associée à un autre
des orifices de sorte que les rainures s'étendent selon un même axe deux à deux.
[0112] Dans l'exemple décrit, la plaque de distribution électrique positive 6 présente une
symétrie centrale par rapport à l'axe X et est également symétrique selon un plan
de symétrie centrale par rapport à l'axe Y. Ceci n'est pas limitatif et la plaque
de distribution électrique positive 6 pourra ne pas être symétrique selon un plan
de symétrie centrale parallèle aux axes X et Y et/ou selon un plan de symétrie centrale
parallèle aux axes Y et Z. En service, la solution électrolytique qui circule dans
le bloc 2 va pouvoir circuler depuis l'intérieur du bloc 2 jusqu'à dans l'espace présent
entre chaque plaque de distribution électrique 5, 6 et la plaque de fond 3, 4 associée
grâce au troisième orifice 28 et au quatrième orifice 29, ce qui va assurer un équilibrage
des pressions appliquées aux deux faces principales 21, 22 de chacune des plaques
de distribution électrique 5, 6. On évite ainsi une déformation de celles-ci lors
de l'utilisation de la pile d'électrolyseur 1 alors que les plaques de fond 3, 4,
elles, vont bien se déformer.
[0113] On note que la solution électrolytique peut également circuler vers ledit espace
jusque dans le bloc 2 grâce au premier orifice 26 et au deuxième orifice 27. Ceci
permet de pouvoir purger aisément ledit espace lorsque la solution électrolytique
est évacuée, par exemple, par aspiration, hors du bloc 2.
[0114] On comprend que les rainures facilitent la circulation du fluide à travers les plaques
de distribution électrique 5, 6.
[0115] Bien entendu, les plaques de distribution électrique 5, 6 peuvent prendre une autre
forme que celle qui vient d'être décrite.
[0116] Ainsi, et comme illustré à la figure 5 :
1°) Au moins l'un des orifices 100 peut présenter une section transversale différente
d'une section circulaire et par exemple présenter une section transversale oblongue.
2°) Au moins l'un des orifices 100 peut présenter une section transversale qui varie
entre la première face principale 21 et la deuxième face principale 22 de la plaque
de distribution électrique positive 6. Par exemple, au moins un orifice 100 peut présenter
une section transversale de section circulaire au niveau de la première face principale
21 (pour l'alimentation et/ou l'évacuation de la solution électrolytique) et une section
élargie (par exemple oblongue) au niveau de la deuxième face principale 22 (pour améliorer
la répartition et/ou la collecte de la solution électrolytique).
3°) Au moins l'une des rainures peut présenter une section transversale qui varie
sur sa longueur.
4°) Au moins l'un des orifices 100 peut ne pas s'étendre rectilignement et/ou parallèlement
à l'axe Z. Par exemple, au moins l'un des orifices 100 peut s'étendre rectilignement
selon un axe transversal à l'axe Z et optionnellement s'étendre de sorte qu'il débouche
au niveau de la deuxième face principale 22 plus au centre de la plaque de distribution
électrique positive 6 qu'au niveau de la première face principale 21 (ou inversement).
5°) Le nombre d'orifices peut être différent de ce qui a été indiqué. Par exemple,
la plaque de distribution électrique positive 6 peut comprendre entre deux et quatre
couples d'orifices et par exemple trois couples d'orifices. On cherche toutefois à
minimiser les dimensions et/ou le nombre d'orifices pour limiter au maximum l'influence
sur le débit de la solution électrolytique dans le bloc.
6°) La plaque de distribution électrique positive 6 peut ne pas être symétrique suivant
une symétrie centrale par rapport. Par exemple, il peut y avoir un nombre différent
d'orifices sur chacune des moitiés du pourtour externe 25 de la plaque de distribution
électrique positive 6 (moitié délimitée par un plan passant par les axes Y et Z) et/ou
une seule des faces principales de la plaque de distribution électrique positive 6
peut présenter un renfoncement.
7°) La plaque de distribution électrique positive 6 peut comporter au moins un orifice
qui ne soit pas associé à une rainure et notamment si l'orifice est déjà ménagé de
sorte à être débouchant à chacune de ses extrémités dans les deux renfoncements de
la plaque de distribution électrique positive 6 de sorte à mettre les deux renfoncements
en communication.
8°) Un nombre différent de rainures qu'une unique rainure peut être associé à au moins
l'un des orifices 100 et par exemple deux rainures et par exemple trois rainures et
par exemple un nombre de rainures compris entre quatre et dix rainures. Les rainures
peuvent ainsi être régulièrement réparties le long de l'orifice associé ou bien au
contraire être irrégulièrement réparties le long de l'orifice associé 100 (par exemple
pour être toutes regroupées sur une même extrémité de l'orifice associé ou majoritairement
regroupées sur ladite extrémité).
9°) Pour au moins un orifice 100, le nombre et/ou la forme de la ou des rainure(s)
associée(s) peut(peuvent) être différent(e)(s) selon que l'on considère la première
extrémité de l'orifice 100 ou sa deuxième extrémité. Par exemple, un plus grand nombre
de rainures et/ou une (des) rainure(s) de plus grande(s) dimension(s) peut(peuvent)
être associé(e)(s) à l'extrémité de l'orifice 100 débouchant sur la première face
principale 21 que l'extrémité du même orifice 100 débouchant sur la deuxième face
principale 22.
10°) Pour au moins deux orifices 100 (l'un permettant l'introduction de la solution
électrolytique dans l'espace compris entre la plaque de distribution électrique 5,
6 et la plaque de fond 3, 4 et l'autre permettant sa circulation), le nombre et/ou
la forme de la ou des rainure(s) associée(s) peut(peuvent) être différent(e)(s) selon
que l'on considère l'orifice 102 associé à l'introduction ou l'orifice 100 associé
à l'expulsion. Par exemple, un plus grand nombre de rainures et/ou une (des) rainure(s)
de plus grande(s) dimension(s) peut(peuvent) être associé(e)(s) à un orifice permettant
la circulation (ou inversement selon les besoins visés). Ceci permettra par exemple
de faciliter le nettoyage du bloc 2.
[0117] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe
toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
[0118] La pile d'électrolyseur pourra être utilisée à l'horizontale, à la verticale ou dans
une toute autre position. La pile d'électrolyseur pourra être assemblée à l'horizontale,
à la verticale ou dans une toute autre position. De préférence, la pile d'électrolyseur
sera assemblée verticalement et utilisée horizontalement.
[0119] On pourra n'avoir qu'un seul orifice associé à l'introduction de la solution électrolytique
et un seul orifice associé à son retrait. On préférera toutefois avoir deux orifices
associés à l'introduction de la solution électrolytique et/ou deux orifices associés
au retrait pour des questions de redondance dans l'éventualité où l'un des orifices
viendrait à se boucher. De manière générale, la plaque de distribution électrique
pourra ne comporter qu'un seul orifice débouchant à chacune de ses extrémités sur
l'une respective des faces principales de la plaque de distribution électrique.
[0120] De la même manière, on préférera avoir deux rainures associées à chaque extrémité
de chaque orifice pour des questions de redondance.
[0121] Les différents orifices pourront ne pas être identiques entre eux.
[0122] Les différentes rainures pourront ne pas être identiques entre elles.
[0123] Les deux plaques de distribution électrique associées chacune à une extrémité du
bloc pourront être différentes et non identiques entre elles comme cela a été évoqué
plus haut.
[0124] La plaque de distribution électrique pourra ne comporter qu'un seul renforcement
et non deux comme ce qui a été indiqué.
[0125] La plaque de distribution électrique pourra comporter au moins un orifice ne débouchant
pas à au moins l'une de ses extrémités sur le pourtour externe de la face principale
associée (et par exemple débouchant dans la zone centrale de ladite face principale
et par exemple dans le renfoncement éventuellement présent sur ladite face principale).
[0126] Par exemple, la plaque de distribution électrique pourra comporter au moins un orifice
débouchant au moins à une de ses extrémités dans un renfoncement de ladite plaque
de distribution électrique. Optionnellement, l'orifice sera débouchant au moins à
une de ses extrémités à une position suffisamment proche du pourtour externe d'une
des faces principales pour permettre une vidange complète ou quasi-complète (vidange
d'un liquide et/ou d'un gaz) présent dans l'espace entre la plaque de distribution
électrique considérée et la plaque de fond en regard. Optionnellement, cet orifice
pourra être ménagé de sorte à être débouchant à une première extrémité dans le renfoncement
de la première face principale de la plaque de distribution électrique et à être débouchant
à une deuxième extrémité dans le renfoncement de la deuxième face principale de ladite
plaque de distribution électrique de sorte à mettre les deux renfoncements en communication.
1. Plaque de distribution électrique (5, 6) pour pile d'électrolyseur (1), la plaque
de distribution électrique (5, 6) comprenant deux faces principales, la première face
(21) étant destinée à être tournée vers un bloc (2) de cellules électrolytiques de
la pile d'électrolyseur (1) et la deuxième face (22) étant destinée à être tournée
vers une plaque de fond (4) de la pile d'électrolyseur (1), la plaque de distribution
électrique (5, 6) comprenant au moins un renfoncement (24) ménagé sur la deuxième
face principale, la plaque de distribution électrique (5, 6) comprenant par ailleurs
au moins un orifice traversant la plaque de distribution électrique (5, 6) de sorte
à déboucher à une première extrémité sur la première face et à déboucher à une deuxième
extrémité sur la deuxième face,
l'orifice étant débouchant à sa deuxième extrémité :
- au niveau du renfoncement, et/ou
- hors du renfoncement, la plaque de distribution électrique (5, 6) comprenant alors
au moins une rainure débouchant dans l'orifice d'une part et dans le renfoncement
d'autre part.
2. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon la revendication 1, dans laquelle la
rainure s'étend radialement.
3. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications 1 à 2, dans
laquelle la rainure (31) a une section transversale en U.
4. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications 1 à 3, comportant
au moins une rainure supplémentaire débouchant dans l'orifice d'une part et dans le
renfoncement d'autre part.
5. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant
plusieurs rainures ménagées dans sa première face principale (21) et/ou sa deuxième
face principale (22), les rainures étant de plus petites dimensions et/ou moins nombreuses
sur l'une des faces principales de la plaque de distribution électrique (5, 6).
6. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle l'orifice a une section transversale oblongue au moins au niveau de
l'une des faces principales.
7. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle l'orifice a une section transversale qui varie entre sa première extrémité
et sa deuxième extrémité.
8. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications précédentes,
dans lequel l'orifice est un premier orifice, la plaque de distribution électrique
(5, 6) comprenant par ailleurs un deuxième orifice traversant la plaque de distribution
électrique (5, 6) de sorte à déboucher à une première extrémité sur la première face
(21) et à déboucher à une deuxième extrémité sur la deuxième face (22), le deuxième
orifice étant débouchant à sa deuxième extrémité :
• au niveau du renfoncement (24), et/ou
• hors du renfoncement, la plaque de distribution électrique comprenant alors au moins
une rainure débouchant dans le deuxième orifice d'une part et dans le renfoncement
d'autre part.
9. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon la revendication 8, dans laquelle le
premier orifice (26) et le troisième orifice (28) sont séparés l'un de l'autre au
niveau de la première face principale et/ou de la deuxième face principale d'au moins
120 degrés.
10. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon la revendication 8, dans laquelle le
premier orifice (26) et le deuxième orifice (27) sont juxtaposés.
11. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon l'une des revendications précédentes,
comprenant un deuxième renfoncement ménagé sur sa première face principale.
12. Plaque de distribution électrique (5, 6) selon la revendication 11, dans laquelle
l'orifice est ménagé dans la plaque de distribution électrique (5, 6) de sorte à mettre
en communication le premier renfoncement avec le deuxième renfoncement.
13. Pile d'électrolyseur (1), comprenant au moins une plaque de distribution électrique
(5 ou 6) selon l'une des revendications précédentes.