Titre : Convertisseur photoélectrochimique pour la production de dihydrogène.

La présente invention concerne un convertisseur photoélectrochimique pour la génération de dihydrogène.

Il est connu, par exemple de « A modular device for large area integrated photoecltrochemical water-splitting as a versatile tool to evaluate photoabsorbers and catalyst », J.-P. Becker et al., J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 4818-4826, doi : 10.1039/C6TA10688A, un convertisseur photo-électrochimique comportant un module photovoltaïque convertissant un rayonnement lumineux en un courant électrique qui alimente électriquement une cellule d’électrolyse comportant une anode et une cathode qui prennent en sandwich une membrane électrolytique échangeuse d’ions. De l’eau est distribuée sur l’anode où elle est oxydée selon la réaction :

2H ₂ O 4H ⁺ + 4e’ + O ₂

Les ions H+ traversent la membrane électrolytique et atteignent la cathode où ils sont réduits selon l’équation

2H ⁺ + 2e' — > H ₂

Ainsi, un dégagement gazeux de dihydrogène est produit au niveau de la cathode qui peut ensuite être stocké en vue d’une utilisation ultérieure comme combustible pour générer de l’énergie électrique au sein d’une pile à combustible.

Le dispositif de Becker et al. comporte en outre un réseau de refroidissement en eau du module photovoltaïque pour éviter un échauffement excessif de ce module sous l’effet du rayonnement solaire.

Il existe un besoin continu pour un nouveau convertisseur photoélectrochimique, qui soit notamment de fabrication aisée.

L’invention propose un convertisseur photoélectrochimique comportant un module photovoltaïque et un module électrochimique comportant un bloc anodique, un bloc cathodique et une cellule d’électrolyse, prise en sandwich entre le bloc anodique et le bloc cathodique, et qui est alimentée électriquement par le module photovoltaïque pour électrolyser de l’eau afin de générer du dihydrogène, la cellule d’électrolyse délimitant avec le bloc cathodique une chambre cathodique et avec le bloc anodique une chambre anodique pour la circulation de fluide au contact de la cellule d’électrolyse, le module électrochimique comportant un circuit de distribution d’eau débouchant à son aval dans la chambre anodique et comportant une portion d’échange thermique, pour échanger de la chaleur avec le module photovoltaïque, qui est disposée entre la chambre cathodique et le module photo voltaïque.

Grâce à l’invention, l’eau qui circule dans le circuit de distribution d’eau présente d’une part la fonction de liquide caloporteur, en échangeant de la chaleur le module photo voltaïque, et d’autre part de réactif pour l’électrolyse de l’eau. Comme cela apparaîtra plus en détail par la suite, le convertisseur photoélectrochimique selon l’invention est de fabrication aisée puisqu’il peut comporter un unique circuit de distribution d’eau pour à la fois l’échange thermique et l’alimentation en eau de la cellule d’électrolyse. En outre, l’échange thermique entre l’eau et le module photovoltaïque résultant de préférence en un refroidissement du module photovoltaïque et en un échauffement de l’eau, la cinétique de la réaction d’électrolyse est accélérée.

De préférence, le bloc anodique et le bloc cathodique recouvrent ensemble intégralement la cellule d’électrolyse. De préférence, le bloc anodique et le bloc cathodique forment une enceinte hermétique dans laquelle la cellule d’électrolyse est logée, à l’exception des ouvertures ménagées pour introduire et extraire l’eau et pour extraire le dioxygène et le dihydrogène résultant de l’électrolyse de l’eau.

De préférence, le bloc cathodique est disposé entre le module photovoltaïque et le bloc anodique.

De préférence, le module photovoltaïque recouvre, de préférence entièrement, le module électrochimique.

De préférence, le circuit de distribution d’eau est ménagé au moins partiellement, voire intégralement, dans la masse du module électrochimique. On limite ainsi les risques de fuite d’eau au sein du module électrochimique.

Dans une variante, une portion du circuit de distribution d’eau peut être disposée entre le bloc anodique et le bloc cathodique, et être distante de la cellule d’électrolyse. Par exemple, ladite portion de distribution peut être un raccord tubulaire fixé par chacune de ses extrémités à des ouvertures ménagées dans le bloc cathodique et dans le bloc anodique respectivement, notamment dans une variante où la cellule photovoltaïque est non superposée avec la cellule électrolytique. De préférence, la portion d’échange thermique est ménagée dans la masse du bloc cathodique.

La portion d’échange thermique peut être une chambre, par exemple de forme parallélépipédique. De préférence, la portion d’échange thermique comporte au moins un, de préférence plusieurs conduits d’échange thermique, afin d’augmenter la surface d’échange thermique avec le module photo voltaïque.

Le ou les conduits d’échange thermique peuvent présenter un diamètre compris entre 1 mm et 10 mm, afin de favoriser la turbulence de l’écoulement et l’échange thermique.

Le ou les conduits d’échange thermique peuvent être rectilignes, curvilignes ou méandrif ormes.

Les conduits d’échange thermique peuvent s’étendre parallèlement les uns aux autres.

Les conduits d’échange thermique peuvent s’étendre parallèlement à la face du module photo voltaïque en regard du module électrochimique.

De préférence, la portion d’échange thermique, de préférence le ou les conduits d’échange thermique, est distante de moins de 5 mm du module photo voltaïque.

Afin de distribuer en parallèle l’eau dans les différents conduits d’échange thermique, la portion d’échange thermique comporte de préférence une chambre de distribution et une chambre de collecte, chaque conduit d’échange thermique débouchant à son amont dans la chambre de distribution et à son aval dans la chambre de collecte. De préférence, la chambre de distribution et la chambre de collecte sont ménagées dans la masse du bloc cathodique.

De préférence, le circuit de distribution comporte un conduit d’introduction débouchant à son amont par une ouverture d’entrée d’eau ménagée dans le bloc anodique et à son aval dans la portion d’échange thermique, de préférence par une ouverture ménagée dans la chambre de distribution.

L’ouverture d’entrée d’eau peut déboucher sur la face du bloc anodique opposée au module photovoltaïque et/ou au bloc cathodique. Le module électrochimique peut présenter un fond, de préférence opposé au module photovoltaïque, et une face latérale qui s’étend à partir du fond, de préférence jusqu’au module photo voltaïque. Dans une variante, l’ouverture d’entrée d’eau peut déboucher sur la face latérale du module électrochimique. La face latérale du module électrochimique peut être une face du bloc anodique. Le conduit d’introduction peut être délimité en partie par une portion tubulaire débouchant par l’ouverture d’entrée d’eau et qui fait saillie de la face du bloc anodique opposée au module photo voltaïque.

De préférence, le conduit d’introduction traverse le bloc anodique et la cellule d’électrolyse de part en part selon leurs épaisseurs respectives.

Le conduit d’introduction est de préférence délimité, au moins en partie, par les parois de trous traversants coaxiaux ménagés dans les épaisseurs respectives du bloc cathodique et de la cellule d’électrolyse.

Le circuit de distribution comporte de préférence un conduit de distribution anodique qui débouche à son amont dans la portion d’échange thermique, de préférence dans la chambre de collecte, et à son aval dans le compartiment anodique.

Le conduit de distribution anodique peut comporter, en succession et de son amont vers son aval, une portion ménagée dans la masse du bloc cathodique, une portion ménagée dans la cellule d’électrolyse qui traverse la cellule d’électrolyse de part en part dans son épaisseur, et une portion ménagée dans la masse du bloc anodique.

Selon une première variante préférée, la portion ménagée dans la masse du bloc anodique débouche à son aval dans la chambre anodique. Notamment, la portion ménagée dans la masse du bloc anodique peut être délimitée par une paroi faisant saillie de la face du bloc anodique opposée à la cellule d’électrolyse.

Selon une deuxième variante, le conduit de distribution peut comporter :

- une première portion ménagée dans la masse du module électrochimique, débouchant à son amont dans la portion d’échange thermique et à son aval par une première ouverture sur la face du bloc anodique opposée à la cellule d’électrolyse, et

- une deuxième portion ménagée dans la masse du module électrochimique, débouchant à son aval dans la chambre anodique et à son amont par une deuxième ouverture sur ladite face du bloc anodique, les première et deuxième portions étant en communication de fluide par un raccord, de préférence tubulaire, dont les extrémités opposées sont fixées respectivement aux première et deuxième ouvertures.

Par ailleurs, le bloc anodique peut comporter un conduit de purge anodique, pour l’évacuation de l’eau et du dioxygène formé par réaction anodique, qui débouche à son amont dans la chambre anodique et à son aval par une ouverture de purge anodique formée sur une face du bloc anodique, de préférence sur la face opposée à la cellule d’électrolyse. Le bloc anodique peut comporter un évidement anodique ménagé sur la face en regard de la cellule d’électrolyse, et distant de la cellule d’électrolyse, de façon à former, avec la cellule d’électrolyse, la chambre anodique pour la mise en contact de l’eau avec la cellule d’électrolyse.

Le bloc anodique peut comporter sur la face en regard de la cellule d’électrolyse, un ou plusieurs reliefs qui font saillie de l’évidement anodique et qui forment au moins un canal pour distribuer l’eau dans la chambre anodique de manière homogène sur la cellule d’électrolyse.

Le bloc anodique comporte de préférence une paroi de fond et une paroi latérale s’étendant à partir de la paroi de fond et qui délimite une cavité dans laquelle la cellule d’électrolyse et, de préférence, le bloc cathodique sont logés. L’évidement anodique est de préférence formé dans la face de la paroi de fond du bloc anodique qui délimite la cavité.

Le bloc anodique peut comporter un boitier et une plaque d’écoulement anodique logée dans le boitier et au contact de la cellule d’électrolyse, et qui portent lesdits reliefs. La plaque d’écoulement est de préférence au contact du boitier.

Le bloc anodique peut être en un matériau céramique, thermoplastique ou métallique. Selon la variante où le bloc anodique est en un matériau métallique, le module électrochimique comporte un organe d’isolation électrique disposé entre le bloc anodique et le bloc cathodique.

Le convertisseur photoélectrochimique pouvant être soumis aux aléas climatiques en extérieur, le bloc anodique est de préférence en matériau inoxydable et/ou résistant aux ultraviolet. Par exemple, il peut être en polyamide, notamment en PAU et/ou en PA12, ou en un alliage d’aluminium, ou en acier inoxydable.

Le bloc anodique peut présenter une forme générale parallélépipédique. La longueur et/ou la largeur du bloc anodique peuvent être supérieures à 5 cm, par exemple de 20 cm, voire de 60 cm. La longueur et la larguer du bloc anodique peuvent être égales. L’épaisseur du bloc anodique peut être comprise entre 1 cm et 50 cm.

Le bloc cathodique peut être en un matériau céramique, thermoplastique ou métallique. De préférence, le bloc cathodique est en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique. Ainsi, le bloc cathodique peut relier électriquement le module photovoltaïque à la cellule d’électrolyse. En outre, un bloc cathodique métallique favorise l’échange thermique avec le module photo voltaïque. En particulier, le bloc cathodique peut être choisi parmi un alliage d’aluminium, un acier, notamment inoxydable et un alliage de nickel. En variante, le bloc cathodique peut comporter, voire consister en, un corps cathodique fait d’un matériau électriquement isolant, de préférence céramique ou thermoplastique, le convertisseur électrochimique comportant un organe de connexion électrique reliant électriquement le module photovoltaïque à la cellule d’électrolyse, l’organe de connexion électrique comportant une portion traversant le corps cathodique de part en part. L’organe de connexion électrique est par exemple un câble métallique qui traverse le corps cathodique de part en part par un trou de connexion électrique ménagé dans l’épaisseur du corps cathodique. En variante, les parois du trou de connexion électrique peuvent être recouvertes d’une couche électriquement conductrice qui forme ainsi ladite portion de l’organe de connexion électrique. Le bloc cathodique peut comporter une plaque d’écoulement cathodique en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique, qui délimite la chambre cathodique avec la cellule d’électrolyse. La plaque d’écoulement cathodique peut être logée dans une niche formée dans le corps cathodique. Elle est de préférence reliée électriquement au module photovoltaïque par l’organe de connexion électrique et est au contact de la cellule d’électrolyse. L’organe de connexion électrique peut venir de matière avec la plaque d’écoulement cathodique.

Le bloc cathodique peut comporter au moins un évidement cathodique formé dans la partie de sa face en regard de la cellule d’électrolyse, les faces de l’évidement cathodique et la cellule d’électrolyse délimitant la chambre cathodique.

Un réseau en relief peut faire saillie du fond de l’évidement cathodique. Il peut être formé par l’intersection de premier et deuxième ensembles de rainures parallèles, les rainures du premier ensemble étant de préférence perpendiculaires aux rainures du deuxième ensemble.

Par ailleurs, le module photoélectrochimique peut comporter un conduit de purge cathodique, pour évacuer le dihydrogène hors du module électrochimique, qui débouche à son amont dans la chambre cathodique et à son aval hors du module électrochimique par une ouverture de purge cathodique. L’ouverture de purge cathodique peut être formée sur une face du bloc anodique, de préférence sur la face opposée à la cellule d’électrolyse. Le conduit de purge cathodique peut traverser de part en part la cellule d’électrolyse ainsi que le bloc anodique. En variante, l’ouverture de purge cathodique peut être formée sur la paroi latérale du module électrochimique. Notamment, le conduit de purge cathodique peut être à distance de la membrane électrolytique et/ou du boitier anodique.

De préférence, l’ouverture de purge cathodique, l’ouverture de purge anodique et l’ouverture d’entrée d’eau débouchent sur une même face du module électrochimique, qui peut être une face du bloc anodique, par exemple opposée au module photovoltaïque, ou être une face latérale du module électrochimique. Avantageusement, l'ensemble des moyens de connexion pour introduire l'eau et extraire les produits de la réaction d'hydrolyse peuvent être disposés d'un même côté du convertisseur photoélectrochimique.

Le bloc anodique et/ou le bloc cathodique peuvent être obtenus par moulage et/ou usinage d’une masse, notamment selon la deuxième variante.

De préférence, et en particulier selon la première variante, le bloc anodique et/ou le bloc cathodique sont obtenus par une technique de fabrication additive. Avantageusement, outre le fait que le bloc anodique et/ou le bloc cathodique peuvent présenter des formes complexes qui sont difficiles, voire impossibles, à obtenir par moulage, la fabrication additive du bloc anodique et/ou du bloc cathodique permet de simplifier le montage du module électrochimique et en outre permet de réduire les assemblages complexes au moyen de divers raccords et joints d’étanchéité, ce qui limite les risques de fuite de l’eau hors du module électrochimique. En outre, la fabrication additive facilite la conduction du courant électrique et/ou le transfert de chaleur dans le bloc cathodique, en limitant les points de haute résistivité électrique et/ou de résistivité thermique induits par de tels assemblages. Par ailleurs, elle permet de rendre le dispositif compact, en regroupant différentes fonctions.

La technique de fabrication additive peut être choisie parmi :

- une technique de « dépôt direct de métal » connue sous l’acronyme « DMD »,

- une technique de « dépôt arc-fil » connue sous l’abréviation « WAAM », acronyme anglais de « Wire and Arc Additive Manufacturing »,

- une technique d’impression 3D, notamment choisie parmi l’impression par projection de liant sur lit de poudre connue sous le nom anglais de « Binder Jetting », la fusion laser sur lit de poudres dénommée « L-PBF », acronyme anglais de « Laser Powder Bed Fusion » , la fusion par faisceau d’électrons dénommée « EBM », acronyme anglais de « Electron Beam Melting », la projection de liant sur lit de poudre « MJF », acronyme anglais de « Multi Jet Fusion » et le dépôt de fils fondus « FDM », acronyme anglais de « Fused Deposition Modeling », - une technique lithographique, notamment choisie parmi la fabrication de céramique à base de lithographie « LCM », acronyme anglais de « Lithography-based Ceramic Manufacturing » et la fabrication de métal à base de lithographie « LMM », acronyme anglais de « Lithography-based metal Manufacturing ».

De préférence, la cellule d’électrolyse et le bloc cathodique sont logés, en particulier entièrement, dans le bloc anodique.

De préférence la cellule d’électrolyse comporte une couche catalytique anodique, une couche catalytique cathodique et une membrane électrolytique prise en sandwich entre la couche d’anode et la couche de cathode.

De préférence, la couche catalytique anodique et la couche catalytique cathodique sont en contact de la membrane électrolytique.

La cellule d’électrolyse peut comporter une couche de diffusion de gaz anodique et une couche de diffusion de gaz cathodique qui prennent en sandwich la couche catalytique anodique et la couche catalytique cathodique. De préférence, la couche de diffusion de gaz anodique est au contact de la couche catalytique anodique et la couche de diffusion de gaz cathodique est au contact de la couche catalytique cathodique.

L’épaisseur de la cellule d’électrolyse peut être comprise entre 0,01 mm et 0,5 mm.

Le module photovoltaïque est configuré pour convertir un rayonnement lumineux en courant électrique. Le module photovoltaïque est de préférence fixé, notamment collé au moyen d’une pâte électriquement conductrice, sur le bloc cathodique.

L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et du dessin dans lequel :

[Fig. 1] est une vue en perspective et éclatée d’un exemple de convertisseur selon l’invention,

[Fig. 2] est une autre vue en perspective selon un axe de vue différent du module électrochimique du convertisseur illustré sur la figure 1,

[Fig. 3] est la vue de la figure 1 sur laquelle sont représentés les plans de coupe et axe de vues des figures 4 et 5,

[Fig. 4] est une vue selon la direction Di, en coupe selon le plan (A) et en éclaté du convertisseur illustré sur la figure 1, [Fig. 5] a) à d) sont des vues selon la direction D2, en coupe respectivement selon les plans (B), (C), (D), (E) et en perspective du module électrochimique du convertisseur illustré sur la figure 1, et e) un agrandissement de la figure 5d),

[Fig. 6],

[Fig. 7],

[Fig. 8], et

[Fig. 9] sont des vues de différents exemples de bloc anodique,

[Fig. 10] est une vue d’un autre exemple de convertisseur photoélectrique, et

[Fig. 11] et [Fig. 12] sont des vues en perspective selon deux points de vue d’un autre exemple de convertisseur photoélectrique.

On a illustré sur les figures 1 à 5 un exemple de convertisseur photoélectrochimique 5 selon l’invention. Le convertisseur 5 comprend un module électrochimique 10 un module photovoltaïque 15 monté sur le module électrochimique.

Le module électrochimique 10 et le module photovoltaïque 15 présentent des formes générales sensiblement parallélépèdiques.

Le module électrochimique comporte un bloc anodique 20, un bloc cathodique 25 et une cellule d’électrolyse 30 disposée entre le bloc anodique 20 et le bloc cathodique 25.

Le module photovoltaïque 15 est relié électriquement à la cellule d’électrolyse 30. Ainsi, lorsque le module photovoltaïque 15 est illuminé par un rayonnement lumineux L, notamment solaire, atteignant sa face 35 opposée au modulé électrochimique, il alimente électriquement la cellule d’électrolyse 30, permettant la génération de dihydrogène par électrolyse de l’eau. Dans l'exemple illustré, le bloc cathodique 25 est métallique. Il est en contact par sa face 135 avec le module photovoltaïque 15. Il est fixé, par exemple collé avec une pâte électriquement conductrice sur le module photo voltaïque. Il est en outre en contact avec la cellule d’électrolyse 30. De cette façon, le courant électrique peut être conduit du module photovoltaïque 15 vers la cellule d’électrolyse 30 à travers le bloc cathodique qui est électriquement conducteur. En variante, le bloc cathodique 25 peut comporter, voire consister, en un corps cathodique 255 électriquement isolant. Le corps cathodique 255 peut présenter un trou de connexion électrique 260 qui le traverse de part en part dans son épaisseur, qui s’étend entre la face 135 et la face 265 qui lui est opposée. Un organe de connexion électrique 270 reliant le module photovoltaïque 15 à la cellule d’électrolyse 30 est disposé dans le trou de connexion électrique 260. Les figures 11 et 12 illustrent un tel exemple de réalisation de cette variante. Comme représenté, le bloc cathodique 25 comporte un corps cathodique 255 électriquement isolant et une plaque d’écoulement anodique 275 métallique. Le corps cathodique 255 présente une niche 280 et comporte quatre trous de connexion électrique 260, chacun débouchant d’une part dans le fond de la niche sur la face 260 et d’autre part sur la face 135 en contact avec le module photovoltaïque 30. La plaque d’écoulement anodique 275 métallique est logée dans la niche 280 et est surmontée de quatre organes de connexion électrique 270 qui sont engagés dans les trous de connexion électrique 260 afin de relier électriquement le module photovoltaïque 15 à la plaque d’écoulement anodique 275, qui est en contact avec la cellule d’électrolyse 30.

La cellule d’électrolyse comporte une membrane électrolytique 40, qui est recouverte sur chacune de ses faces opposées par une couche catalytique d’anode et une couche catalytique de cathode, qui sont elles-mêmes prises en sandwich par une couche de diffusion de gaz anodique 45 et une couche de diffusion de gaz cathodique 50.

Le bloc anodique 20 et le bloc cathodique 25 présentent un évidement anodique 55 et un évidement cathodique 60 qui font chacun face à la cellule d’électrolyse et définissent une chambre anodique 65 et une chambre cathodique 70 respectivement. Dans l’exemple illustré sur les figures 11 et 12, l’évidement cathodique est délimité par la cellule d’électrolyse et par les parois de rainures 285 formées dans la plaque d’écoulement cathodique 275.

Comme cela apparaîtra par la suite, l'eau introduite dans la chambre anodique est oxydée au contact de la couche catalytique d’anode en ions hydrogène et en dioxygène. En particulier, la surface de la couche catalytique d’anode utile à la réaction de réduction de l'eau peut être comprise entre 35*35 mm ² et 18*18 mm ² .

Les ions hydrogène ainsi formés transitent à travers la membrane électrolytique jusqu'à la couche catalytique de cathode où ils sont oxydés, ce qui résulte dans la génération de dihydrogène gazeux dans la chambre cathodique.

Le bloc anodique présente une paroi de fond 75 et une paroi latérale 80 qui s’étend à partir de la paroi de fond et qui définit une cavité 85 dans laquelle la cellule d’électrolyse 30 et le bloc cathodique sont entièrement logés. Autrement dit, la paroi latérale ceinture entièrement les faces latérales 90 de la cellule d’électrolyse et 95 du bloc cathodique. Par ailleurs, le module électrochimique 10 comporte un circuit de distribution d'eau, qui est ménagé dans sa masse.

Le module électrochimique comporte, sur la face du bloc anodique opposé au module photovoltaïque, une ouverture d'entrée d’eau 100 pour alimenter le module électrochimique en eau à travers le circuit de distribution d'eau.

Le circuit de distribution d'eau s'étend à son amont depuis l'ouverture d'entrée d'eau 100 jusqu'à la chambre anodique 65 à son aval.

Le circuit de distribution d'eau comporte, d’amont en aval, un conduit d'introduction 105, une portion d'échange thermique 110 qui est formé dans la masse du bloc cathodique et un conduit de distribution anodique 115.

Le conduit d’introduction s'étend selon l'épaisseur du module électrochimique entre l'ouverture d'entrée d'eau 100 et la portion d’échange thermique 110. Il présente une forme d'un trou de section circulaire qui traverse la paroi de fond 75 du bloc anodique et la cellule d'électrolyse, de part en part de leurs épaisseurs respectives, et est prolongé dans le bloc cathodique 25 où il débouche dans la portion d’échange thermique 110.

La portion d’échange thermique comporte en succession et d’amont vers l’aval, une chambre de distribution 120, des conduits d'échange thermique 125 disposés fluidiquement en parallèle et une chambre de collecte 130.

La chambre de distribution 120 et la chambre de collecte 130 s’étendent chacune selon la hauteur et la largeur du bloc cathodique et forment ainsi des réservoirs pour alimenter en eau chacun des conduits d'échange thermique collecter l’eau en sortant respectivement.

Les conduits d'échange thermique 125 sont rectilignes et s'étendent parallèlement les uns aux autres. Ils peuvent présenter, une section transverse de forme variée, par exemple circulaire, elliptique, voire carrée comme illustré. Le diamètre des canaux, mesuré sur la section transverse d'un canal, peut être compris entre 1 mm et 10 mm. La portion d'échange thermique peut comporter entre 1 et 5 conduits d’échange thermique par centimètre, mesuré selon un axe perpendiculaire à direction d’extension desdits conduits et dans le plan qui contient lesdits conduits.

Dans une variante non représentée, la portion d'échange thermique peut comporter un unique conduit d’échange thermique qui présente par exemple une forme de serpentin s'étendant dans un plan médian du bloc cathodique entre la chambre de distribution et la chambre de collecte.

Les conduits d'échange thermique s'étendent parallèlement à la face 135 du bloc cathodique au contact du module photo voltaïque. La distance d entre la portion d'échange thermique et le module photovoltaïque est de préférence comprise entre 0,5 mm et 5 mm, de manière à refroidir efficacement le module photovoltaïque sans risque de fuite.

Par ailleurs, le conduit de distribution anodique 115 s'étend depuis la chambre de collecte 130, à son amont, jusqu'à la chambre anodique 65 à son aval. Il comporte une portion 140 qui s'étend à travers l'épaisseur du module électrochimique, et traverse la masse du bloc cathodique et la cellule d'électrolyse de part en part dans son épaisseur. Cette portion 140 est prolongée par une autre portion 145, formée dans la masse du bloc anodique, qui débouche à son aval dans la chambre anodique 65. La portion 145 formée dans la masse du bloc anodique s’étend sensiblement parallèlement à la face extérieure 150 de la paroi de fond 75 du bloc anodique, qui est opposée à la cellule d’électrolyse. Elle est délimitée par une paroi 155 qui fait saillie de ladite face extérieure.

Ainsi, l'eau qui est introduite dans le circuit de distribution par l'ouverture d'entrée d'eau circule à travers le conduit d'introduction en traversant le bloc anodique, la cellule d'électrolyse et le bloc cathodique, comme indiqué par les flèches E. Elle est ensuite distribuée dans les différents conduits d'échange thermique, où elle est réchauffée par la chaleur dégagée par le module photo voltaïque. Par exemple, l’augmentation de la température d'eau, après avoir traversé la portion d'échange thermique, est d’environ 6 °C, pour un module photovoltaïque présentant une aire de captation de lumière d’environ 45 cm ² . L'eau ainsi réchauffée est ensuite transférée de la portion d'échange thermique jusqu'à la chambre anodique à travers le conduit de distribution anodique. La chaleur qu'elle transporte permet ainsi d'accélérer la cinétique d’électrolyse.

Par ailleurs, le bloc anodique comporte un conduit de purge anodique 160 qui permet d'évacuer l'eau en excès présente dans la chambre anodique ainsi que le dioxygène formé par la réaction d'hydrolyse de l'eau. Le circuit de purge anodique met en communication de fluide la chambre anodique avec l'environnement extérieur du module électrochimique à travers une ouverture de purge anodique 165 disposée sur la face extérieure 150. Le module électrochimique comporte en outre un circuit de purge cathodique 170 pour évacuer le dihydrogène gazeux formé à la cathode par la rédaction d'hydrolyse de l'eau. Le circuit de purge cathodique relie la chambre cathodique 70 à une ouverture de purge cathodique 175 formée sur la face extérieure 150.

Le bloc anodique 20 illustré sur la figure 1 comporte un boitier 180, aussi représenté sur la figure 7 et une plaque d’écoulement anodique 185 logée dans le boitier. La plaque d'écoulement anodique définit ainsi la face de fond de l’évidement du bloc anodique. L’évidement anodique est formé sur la face de plaque d’écoulement anodique en regard de la cellule d'électrolyse.

Dans la variante illustrée sur les figures 7 et 8, le bloc anodique est monolithique. Autrement dit, le boitier et la plaque d'écoulement anodique viennent ensemble de matière, et l'évidement est formé sur la face du bloc anodique en regard de la cellule d'électrolyse.

Des reliefs 190 font saillie de l’évidement ils sont en contact de la cellule d'électrolyse. Us définissent des canaux 195 pour distribuer l'eau de manière homogène au sein de la chambre anodique de manière à maximiser la surface de la cellule d'électrolyse recouverte d'eau. Comme cela est illustré sur la figure 7, les reliefs peuvent être répartis angulairement autour de l'orifice d'introduction et de l’orifice de purge par lesquels les fluides sont introduits extraits de la chambre anodique. Selon une variante illustrée sur la figure 8, les reliefs peuvent définir un canal en forme de serpentin entre l'orifice introduction et l'orifice de purge.

Quant au bloc cathodique, il comporte un réseau en relief 198 faisant saillie du fond de l’évidement cathodique, qui est formé par l’intersection de premier et deuxième ensembles de rainures parallèles, les rainures du premier ensemble étant de préférence parallèles aux rainures du deuxième ensemble. Le réseau en relief 198 est au contact de la cellule d’électrolyse. Il permet une diffusion efficace du dihydrogène et maintient rigidement la cellule d’électrolyse contre le bloc cathodique et favorise une bonne distribution du courant électrique à la surface de la cathode.

La figure 9 présente encore une variation de réalisation du bloc anodique dans laquelle le conduit de distribution anodique comporte une portion débouchant à son amont dans la portion d’échange thermique et à son aval par une première ouverture 200 sur la face extérieure 150 et une deuxième portion ménagée qui débouche à son aval dans la chambre anodique et à son amont par une deuxième ouverture 205 sur la face extérieure. Afin de mettre en relation les première et deuxième portions communication de fluide, un raccord tubulaire, non représenté, est monté par ses extrémités opposées sur les première et deuxième ouvertures.

Dans l’exemple illustré sur la figure 1, les ouvertures de purge anodique et cathodique et l’ouverture d’entrée d’eau font saillie de la face extérieure 250 du bloc anodique en étant portées par des portions tubulaires creuses. Dans la variante illustrée sur la figure 10, le module électrochimique présente une forme parallélépipédique et une face extérieure de laquelle les dites ouvertures sont affleurantes.

Comme cela apparaît à la lecture de la présente description, l’invention permet de simplifier la conception du convertisseur photoélectrochimique et d’accélérer la cinétique d’électrolyse de l’eau.

L’invention n’est bien évidemment pas limitée aux exemples présentés à titre illustratif et non limitatif.