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Physical
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20 bars
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400 bars
(2)
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702 N
(1)
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de 6,5 bars
(1)
[10][_]
130 bars
(1)
[11][_]
de 130 bars
(1)
[12][_]
de 10 bars
(1)
[13][_]
60 percent
(1)
[14][_]
30 minutes
(1)
[15][_]
200 bars
(1)
[16][_]
Molecule
(6/ 12)
[17][_]
aluminium
(4)
[18][_]
minee
(2)
[19][_]
carbonate
(2)
[20][_]
ammonium carbamate
(2)
[21][_]
thylene
(1)
[22][_]
ammonium carbonate
(1)
[23][_]
Polymer
(3/ 8)
[24][_]
TEFLON
(4)
[25][_]
Polytetrafluoroethylene
(2)
[26][_]
Polyurethane
(2)
[27][_]
Gene Or Protein
(2/ 6)
[28][_]
Etre
(5)
[29][_]
Tric
(1)
[30][_]
Generic
(1/ 2)
[31][_]
metal
(2)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2515878A1
Family ID 5158247
Probable Assignee Ifp Energies Nouvelles
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title METHODE DE FABRICATION D'UNE ELECTRODE DE PILE A COMBUSTIBLE
A GAZ
Abstract
_________________________________________________________________
METHODE DE FABRICATION D'UNE ELECTRODE DE PILE A COMBUSTIBLE
COMPORTANT UN SUPPORT MECANIQUE 1 ELECTRIQUEMENT CONDUCTEUR SUPPORTANT
UNE STRUCTURE CATALYTIQUE 2 RECOUVERTE D'UN FILM D'UN MATERIAU
HYDROFUGE 3.
APRES AVOIR DEPOSE LA STRUCTURE CATALYTIQUE 2 SUR LE SUPPORT 1 ON
DEPOSE PAR PULVERISATION UNE POUDRE HYDROFUGE MAINTENUE A UNE
TEMPERATURE AU PLUS EGALE A 4C, PUIS ON PRESSE L'ENSEMBLE AINSI OBTENU
EN AUGMENTANT LA PRESSION D'AU PLUS 20BARS PAR SECONDE JUSQU'A UNE
VALEUR MAXIMALE AU PLUS EGALE A 400BARS. CETTE PRESSION MAXIMALE EST
MAINTENUE PENDANT UNE DUREE DETERMINEE.
METHODE APPLICABLE A LA FABRICATION D'ELECTRODES DE PILE A COMBUSTIBLE
A GAZ.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne une methode de fabrication
d'une electrode de pile a combustible du type pile a gaz.
Une telle pile comprend generalement un bloc de pile dans
lequel des electrodes delimitent des compartiments recevant un elec-
trolyte, des compartiments alimentes en combustible et des comparti-
ments alimentes en carburant.
Chaque electrode comporte
un support electriquement conducteur qui collecte le courant elec-
tric produit par la reaction electro-chimique et assure la tenue
mecanique de l'electrode,
une structure catalytique en contact avec le support et dans laquel-
le se developpe la reaction electro-chimique, et une couche hydrofuge
recouvrant la structure catalytique empochant le passage de
l'electrolyte vers les compartiments contenant les gaz
reactifs.
La couche hydrofuge est constituee par du polytetrafluore-
thylene (P T F E) qui, selon l'art anterieur, est depose par pulve-
risation sur une feuille d'aluminium, puis porte a temperature
suffisante pour realiser un frittage.
La couche hydrofuge ainsi formee est decollee de la feuille d'alumi-
nium et transferee sur la couche catalytique sur laquelle elle est
appliquee sous pression Dans une autre disposition de l'art ante-
rieur, l'ensemble feuille d'aluminium couche P T F E est appliquee
sous pression, apres frittage, sur la couche catalytique La feuille
d'aluminium est ensuite retiree.
Cette methode de fabrication s'avere longue et delicate, le retrait de
la feuille d'aluminium risquant de deteriorer la couche hydrofuge. La
presente invention propose-une methode de fabrication de
l'electrode ne presentant pas les inconvenients indiques ci-dessus.
La methode selon l'invention pour la fabrication d'une
electrode de pile a combustible comportant un support mecanique elec-
triquement conducteur supportant une structure catalytique recouver-
te d'un film d'un materiau hydrofuge, est caracterisee en ce que,
apres avoir depose la structure catalytique sur le support,
on depose sur la structure catalytique une couche d'epaisseur deter-
minee du materiau hydrofuge en poudre, et on presse l'ensemble ainsi
forme jusqu'a une valeur de pression
maximale predeterminee.
De preference, la poudre de materiau hydrofuge est une pou-
dre de polytetrafluoroethylene deposee par pulverisation et cette pul-
verisation est effectuee en maintenant la temperature de la poudre a
une valeur au plus egale a 40 C. Plus precisement la pression est
augmentee progressivement a une vitesse qui, en general, ne depasse
pas 20 bars par seconde jusqu'a une valeur maximale au plus egale a
400 bars, puis maintenue a cette valeur pendant un intervalle de temps
qui sera, par exemple,
inferieur a 5 secondes.
Eventuellement, un materiau porophore ou prorogene (mate-
riau susceptible d'etre elimine pour laisser subsister un ensemble de
pores), tel que du carbonate ou du ammonium carbamate, est incorpo-
re au materiau hydrofuge, dans le but d'obtenir une porosite determi-
nee. Lorsqu'un materiau porophore est incorpore au materiau hydrofuge,
un traitement thermique est applique pour decomposer ce
materiau porophore apres le pressage de la couche hydrofuge.
L'invention pourra etre bien comprise et tous ses-avantages
apparaitront clairement a la lecture de la description qui suit illus-
tree par les figures annexees dans lesquelles: la figure 1 montre
schematiquement l'operation de depot de la poudre hydrofuge, la figure
2 illustre l'operation de fabrication de l'electrode, et la figure 3
represente une variante du mode de realisation illustre
par la figure 2.
Sur un support 1 electriquement conducteur est depose de
facon connue en soi la structure catalytique 2 (figure 1).
Le support 1 est, par exemple, constitue par un metal frit-
te, une feuille de metal deploye etc, tandis que la structure
catalytique, peut etre constituee de charbon actif impregne par le
catalyseur approprie et melange a du P T F E, qui apres frittage
assure la cohesion de cette structure catalytique.
On pulverise alors sur la structure catalytique 2 une poudre de P T F
E (tel que celui commercialise sous le nom de TEFLON 702 N) pour
former un film 3 Cette pulverisation est realisee de facon connue en
soi, par exemple a l'aide d'un appareillage schematisee en 4, du type
de celui decrit dans le brevet francais 2 314 775 ou son
premier certificat d'addition No 2 380 822.
On a decouvert que cette pulverisation s'effectue dans de
tres bonnes conditions en maintenant la poudre de TEFLON a une tempe-
rature au plus egale a 40 C Pour cela l'operation est realisee a la
temperateure ambiante apres avoir refroidi la poudre de TEFLON a une
temperature inferieure a 40 C, par exemple -50 C. L'ensemble ainsi
obtenu est alors soumis a un effort de compression a l'aide d'une
presse (figure 2) Cette operation est effectuee dans les conditions
indiquees
ci-dessous.
L'electrode est depose sur un plateau metallique presentant une face
polie Ce plateau peut etre directement constitue par le plateau
inferieur 5 d'une presse, oA? par une plaque metallique 6, par
exemple en acier inoxydable.
La couche de TEFLON est recouverte d'une mince feuille de
papier-pelure 7, puis recouverte d'une nouvelle plaque metallique 8,
par exemple en acier inoxydable presentant egalement une face polie,
celle-ci etant appliquee sur la couche de P T F E Une feuille d'elas-
tomere toiliee 9, par exemple de polyurethane, commercialisee sous
le nom d'Adiprene par Dupont de Nemours presentant une durete d'envi-
ron 70 shore est interposee entre la plaque metallique 8 et le plateau
superieur de la presse 10.
Le rapprochement des plateaux de la presse est realise de facon que
l'electrode soit soumise a une augmentation de pression dont la
vitesse ne depasse pas en general 20 bars/seconde jusqu'a ce que
la pression atteigne une valeur maximale au plus egale a 400 bars.
L'electrode est alors maintenue a cette pression maximale
pendant une duree qui sera en general superieure a 5 secondes.
La pression sur l'electrode est ensuite diminuee et les plateaux 5 et
10 de la presse sont ecartes tres lentement a une
vitesse n'excedant pas, par exemple, 20 bars/seconde.
Selon une variante illustree par la figure 3, l'electrode est placee
dans un moule 11 de dimensions appropriees qui repose sur le plateau 5
de la presse Une feuille d'elastomere toilee ou non 12, par exemple de
polyurethane, commercialisee sous le nom d'Adiprene,
ayant une durete d'au moins 70 shore est interposee entre l'electro-
de et le plateau superieur 10 de la-presse.
Les conditions de pressage de l'electrode sont identiques
a celles indiquees plus haut.
Apres cette operation, la fabrication de l'electrode est terminee et
celle-ci est prete a etre utilisee dans la fabrication d'un bloc de
pile a combustible.
A titre d'exemple, la fabrication d'electrode a ete reali-
see en utilisant une presse dont les plateaux etaient rapproches a une
vitesse correspondant a un accroissement de pression de 6,5 bars par
seconde pour obtenir une augmentation totale de pression d'environ 130
bars, la pression maximale de 130 bars etant maintenue pendant 10
secondes avant la separation des plateaux de la presse
effectuee a la vitesse de 10 bars par seconde.
Eventuellement, une poudre de materiau porophore, tel que du carbonate
ou du ammonium carbamate, est melangee a la poudre de
materiau hydrofuge avant sa pulverisation.
Apres avoir effectue le pressage comme indique ci-dessus,
l'electrode obtenue, est soumise a un traitement thermique pour eli-
miner ce materiau porophore.
Par exemple, ce traitement thermique consiste a elever la
temperature du materiau porophore au dela d'une valeur-seuil permet-
tant son elimination en particulier par decomposition, vaporisation,
etc. Pour un melange de poudre hydrofuge et contenant 60 percent en
poids de ammonium carbonate, cette valeur-seuil est d'au moins 50 C,
et de bons resultats ont ete obtenus avec une valeur de 80 C,
maintenue pendant environ 30 minutes.
15878
R E V E N D I C-A T I O N S
1 Methode de fabrication d'une e-lectrode de pile a combustible com-
portant un support mecanique electriquement conducteur supportant une
structure catalytique recouverte d'un film d'un materiau hydrofuge,
carac-
terisee en ce que, apres avoir depose la structure catalytique sur le
support,
on depose sur la structure catalytique une couche d'epaisseur deter-
minee du materiau hydrofuge en poudre, et on presse l'ensemble ainsi
forme jusqu'a une valeur de pression
maximale predeterminee.
2 Methode selon la revendication 1,caracterisee en ce que la poudre de
materiau hydrofuge est une poudre de polytetrafluoroethylene deposee
par pulverisation et en ce que cette pulverisation est effectuee en
main-
tenant la temperature de la poudre a une valeur au plus egale a 40 C.
3 Methode selon la revendication 1,caracterisee en ce que la valeur
de pression maximale est au plus egale a 200 bars.
4 Methode selon la revendication 3,caracterisee en ce que la pression
maximale est appliquee en augmentant progressivement la pression a une
vitesse au plus egale a 20 bars/seconde.
Methode selon la revendication 3 ycaracterisee en ce qu'on maintient
la pression maximale pendant une duree de temps determinee.
6 Methode selon la revendication 5,caraterisee en ce que ladite duree
de temps determinee est au moins egale a 5 secondes.
7 Methode selon une des revendications precedentes dans laquelle la
pression est exercee par rapprochement des plateaux d'une presse,
carac-
terisee en ce que l'on interpose entre l'un des plateaux de la presse
et la couche de poudre hydrofuge au moins une plaque en elastomere
toile ayant
une durete d'environ 70 shore.
8 Methode selon la revendication 7,caracterisee en ce que l'on inter-
pose entre la plaque d'elastomere toile et la couche de poudre
hydrofuge une plaque metallique presentant une face polie et une
feuille de papierpelure placee entre la face polie de la plaque
metallique et la couche de
poudre hydrofuge.
9 Methode selon une des revendications 7 ou 8>caracterisee en ce que,
apres avoir presse l'electrode par rapprochement des plateaux de la
presse,
on ecarte ces plateaux avec une vitesse au plus egale a 20
bars/seconde.
Methode selon une des revendications 7 a 9 caracterisee en ce que
l'electrode est pressee en etant maintenue dans un moule.
11 Methode selon la revendication 1, dans laquelle un materiau poro-
phore est melange au materiau hydrofuge, caracterisee en ce qu'apres
pressage on eleve la temperature dudit ensemble jusqu'a au moins une
valeur-seuil determinee.
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