FABRICATION D'AU MOINS UNE PARTIE D'UNE TELLE PILE

L'invention concerne !e domaine des piles à combustible et notamment des piles à combustible portables de technologie planaire.

On rappelle qu'une piie à combustible permet de produire de l'électricité à partir d'un carburant, d'un comburant et d'un électrolyte par une réaction catalysée. L'électrolyte sépare l'anode et la cathode et permet le transfert de l'espèce ionisée.

Ainsi, dans le cas d'une pile à combustible (PE FC : Proton Exchange Membrane Fuel Cell dans la terminologie anglaise), on injecte de l'oxygène, par exemple sous forme d'air, dans le compartiment cathodique et de l'hydrogène dans le compartiment anodique. L'hydrogène H ₂ va se transformer en ions H+ et libérer des électrons qui sont captés par l'anode. Les ions H+ arrivent alors sur la cathode où ils se combinent aux ions 0 ₂ ^" constitués à partir de l'oxygène de l'air, pour former de l'eau. Le transfert des ions H+ et des électrons vers la cathode va produire un courant électrique continu à partir de l'hydrogène.

Dans le cadre d'un usage commercial, il est classique d'associer plusieurs piles en série ou en parallèle.

Pour faciliter cet assemblage, les cellules sont organisées selon une architecture tubulaire ou une architecture planaire.

L'invention s'intéresse à ce dernier type de pile.

L'assemblage de ce type de pile combustible est généralement réalisé par collage, soudure, vissage ou rivetage.

Ainsi, ie document US 2013/001 1766 décrit une pile à combustible réalisée à partir d'un empilement d'un élément de diffusion des gaz, d'un cœur de piie comprenant les couches de diffusion de gaz côtés anode et cathode et le cœur de pile proprement dit (EME ou electrode- membrane-electrode ; MEA ou Membrane Electrode Assembiy dans la terminologie anglaise), ainsi que d'un collecteur de courant. Cet empilement de trois éléments planaires est disposé entre une plaque arrière et une plaque avant. La plaque arrière comporte une pluralité de languettes en saillie qui sont susceptibles de s'insérer dans des trous prévus dans les différents éléments constituant l'empilement. Ce dernier peut être maintenu entre la plaque arrière et ia plaque avant en soudant les languettes sur la plaque avant.

On peut également citer le document US 8,076,128 qui décrit également une pile à combustible planaire constituée d'un empilement de couches dont ia tenue mécanique est obtenue par des opérations de collage.

Les procédés permettant d'obtenir des piles à combustible de ce type nécessitent d'utiliser un nombre d'éléments important qu'il convient de souder ou de coller pour assurer le bon fonctionnement de la pile ainsi que l'étanchéité aux gaz.

Ces procédés sont relativement complexes à mettre en œuvre car les différents éléments doivent être rigoureusement positionnés les uns par rapport aux autres. Ils sont également longs à mettre en œuvre compte tenu des nombreuses étapes à réaliser.

L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un procédé d'obtention d'une pile à combustible planaire dont la mise en œuvre est simplifiée. Ce procédé peut également être mis en œuvre pour obtenir seulement une partie de la pile à combustible.

Ainsi, l'invention concerne un procédé de réalisation d'au moins une partie d'une pile à combustible planaire, à partir d'un film susceptible d'être plié et dans lequel est définie une pluralité de zones fonctionnelles, le procédé comprenant des étapes successives de pliage dudit film autour de lignes de pliage définies entre deux zones fonctionnelles adjacentes, et des étapes successives de collage des zones fonctionnelles, réalisées lors de chaque étape de pliage.

Selon un premier mode de réalisation, les étapes successives de pliage sont réalisées par enroulement du film dans deux sens différents, les étapes de collage pouvant être réalisées sur l'une ou l'autre des faces du film. Selon un deuxième mode de réalisation, les étapes successives de pliage sont réalisées par enroulement du film dans un même sens, toutes les étapes de collage étant réalisées sur une seule face du film.

La réalisation d'étapes successives de pliage par enroulement du film 1 dans deux sens différents présente l'avantage d'avoir une surface de film initiale moins importante, donc un coût de matière première plus faible par rapport à un procédé dans lequel les étapes successives de pliage sont réalisées par enroulement du film 3 dans un même sens. Il y a moins de surface morte et le procédé présente une réduction du nombre total d'étapes.

La réalisation d'étapes successives de pliage par enroulement du film 3 dans un même sens présente l'avantage de permettre une manipulation plus aisée du fiim.

Par ailleurs, les étapes de pliage peuvent être réalisées dans la même direction ou dans des directions différentes.

Le procédé comporte une étape supplémentaire consistant à coller sur le film un cœur de pile comprenant au moins une couche conductrice ionique ainsi qu'une anode et une cathode, disposées chacune sur l'une des faces de cette couche conductrice ionique.

De façon préférée, les zones fonctionnelles définies sur le film comprennent au moins un collecteur de courant d'anode, un collecteur de courant de cathode, au moins une zone permettant de définir la chambre de combustible et au moins une zone permettant de définir l'entrée et la sortie du combustible.

De façon avantageuse, les zones formant un collecteur de courant d'anode ou de cathode sont réalisées en déposant des pistes conductrices électroniques sur une partie du fiim et en perçant chacune de ces zones pour permettre le passage du comburant et du combustible.

De façon préférée, le film est réalisé en polymère dont l'épaisseur est comprise entre 5 et 1000 pm et, de préférence, entre 12 et 100 pm. L'invention concerne également une pile à combustible planaire dont les zones fonctionnelles sont reliées entre elles par des lignes de pliage et par collage.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts et avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés sur lesquels :

les figures 1 à 8 illustrent différentes étapes d'un premier exemple de mise en œuvre du procédé, en montrant un film vu de dessus,

- les figures 9 à 12 illustrent les étapes de pliage du procédé selon Ses figures 1 à 8, en montrant schémattquement le film vu de côté selon sa longueur,

les figures 13 à 17 illustrent les différentes étapes d'un deuxième mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le film étant montré vu de dessus et

les figures 18 à 24 illustrent les étapes de pliage du procédé selon les figures 13 à 17, en montrant schématiquement le film vu de côté.

Les éléments communs aux différentes figures seront illustrés par les mêmes références.

La figure 1 illustre un film 1 qui est découpé pour présenter une forme allongée.

Pour faciliter la compréhension du procédé, sont identifiées sur le film 1 , des Signes 10 à 13 qui sont des zones de pliage, autour desquelles les différentes étapes de pliage vont être réalisées. Cependant, les lignes de pliage ne sont pas, en pratique, physiquement définies sur le film 1.

Les lignes de pliage permettent de définir plusieurs zones fonctionnelles sur le film, ces zones fonctionnelles étant identifiées par les références 20 à 24. Les zones 20 et 24 se trouvent chacune à une extrémité du film 1 , tandis que la zone 21 est définie entre les lignes 10 et 11 , ta zone 22 entre les lignes 1 1 et 12, et la zone 23 entre 12 et 13. Sur l'exemple illustré à la figure 1 , toutes les zones fonctionnelles 20 à 24 présentent une forme rectangulaire ayant sensiblement la même surface. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation.

Par ailleurs, la zone 20 comporte, sur le bord longitudinal 14 du film, une partie en excroissance 200, du côté du bord transversa! 15 du film.

Les zones 21 à 24 se prolongent, sur le bord longitudinal 16 opposé au bord 14, par une partie 210 à 240.

Enfin, la partie 240 comporte une partie en excroissance 241 , au niveau de la ligne de pliage 13.

Le film 1 est réalisé en un polymère du type polyimide (par exemple du Kapton ^® ), polyéthylène, polystyrène ou polycarbonate.

Ce polymère peut être amorphe, cristallin, ou semi-cristallin, thermoplastique ou thermodurcissab!e.

il peut être réalisé par extrusion ou caiandrage et présente une épaisseur comprise entre 5 et 1000 microns, et de préférence comprise entre 12 et 100 microns.

Il peut être facilement manipulé pour qu'il soit nécessaire de le fixer préalablement sur un substrat.

Par ailleurs, il présente la caractéristique d'être pliable, c'est-à-dire de pouvoir être plié avec un rayon de courbure inférieur à 10 fois son épaisseur.

Ce film peut être découpé sur ses contours par tout procédé approprié. On peut notamment citer des procédés classiques de découpe mécanique (sciage, fraisage, poinçonnage... ), de découpe laser (du type YAG, femtoseconde, C02, excimer, ou tout autre laser puisé ou continu permettant la découpe de films) ou de découpe par jet d'eau ou par jet de gaz.

Dans le mode de mise en œuvre du procédé illustré sur les figures 1 à 8, cette étape de découpe constitue la première étape du procédé. Cependant, le film pourrait être découpé dans une étape ultérieure du procédé et éventuellement, cette étape pourrait être réalisée en plusieurs fois. En particulier, il est peut-être préférable de garder des parties supplémentaires constituant des moyens de préhension, afin de faciliter les étapes de pliage. Ces parties supplémentaires sont alors retirées ultérieurement par un procédé de découpe.

II est maintenant fait référence aux figures 2 et 3 qui illustrent différentes étapes, permettant de différencier les zones 20 à 24 et de leur attribuer une fonction spécifique.

Ainsi, la figure 2 illustre une étape du procédé dans lequel sont formées des pistes conductrices sur les zones 20 et 21.

Les pistes 201 sont réalisées sur la zone 20 correspondant au collecteur de courant d'anode de la pile qui sera obtenue et les pistes 211 sont réalisées sur la zone 21 , correspondant au collecteur de courant de cathode de la pile finale.

Ces pistes 201 et 211 présentent sensiblement la forme de rectangles allongés, s'étendant selon l'axe longitudinal du film 1 et reliés entre eux.

Sur la partie 200 en protubérance, la piste 201 se prolonge par une piste conductrice 202. De même, sur la partie 210, la piste 211 se prolonge par une piste conductrice 212.

Ces pistes conductrices 202 et 212 sont utiles lorsque ta pile combustible est formée d'un empilement d'unités élémentaires telles que celles obtenues par le procédé selon l'invention. Comme cela sera expliqué ultérieurement, ces deux pistes permettent ainsi d'établir la connexion électrique entre l'anode de Sa première unité élémentaire et la cathode de la dernière unité élémentaire.

Par ailleurs, sur la zone 24 ainsi que sur les parties 240 et 241 , est réalisée une piste sous forme d'un fit, identifiée sous la référence 242.

Comme cela sera expliqué dans la suite de la description, cette piste 242 permet de réaliser la reprise de contact finale avec la piste 202 dans le dispositif final. Ces pistes conductrices électroniques peuvent être réalisées par tout procédé approprié. Il peut notamment s'agir de procédés mécaniques du type pressage, laminage et collage d'une feuille métallique ou d'un procédé de dépôt par voie physique ou chimique (PCV, CVD... ) d'un film métallique.

Ces pistes présentent une largeur comprise entre 10 et 1000 pm, et elle est typiquement égale à 100 pm.

Ces pistes sont constituées d'un métal conducteur du type Cu, Ni, Au, Ag, Ai, Inox, d'un alliage métallique ou préférentiellement, d'une superposition de couches Cu/Ni/Au.

Les couches Ni/Au sont déposées par voie chimique ou électrochimique. L'épaisseur de ia couche de Cu est comprise entre 2 et 125 pm, les couches de Ni ont une épaisseur comprise entre 10 et 5000 nm, et les couches d'Au ont une épaisseur comprise entre 10 et 1000 nm. Les couches Ni/Au agissent comme une protection de la couche de Cu.

En certaines parties, les pistes conductrices peuvent être protégées de l'humidité par un film polymère protecteur du type solder mask recouvrant partiellement Ses pistes de Cu/Ni/Au,

II est maintenant fait référence à la figure 3 qui illustre une étape de perçage du film 1 , dans les différentes zones 20 à 24.

Les opérations de perçage sont, de préférence, réalisées par un procédé de découpe laser, du type décrit précédemment.

Ces perçages sont réalisés dans les zones 20 et 21 , de façon à retirer le film dans les espaces 203 et 213 délimités par les pistes conductrices 201 et 2 1.

Comme cela sera indiqué dans la suite de la description, ces zones évidées permettront le passage du comburant et du combustible et seront situées en vis-à-vis des zones actives de la pile.

Sont également réalisés des perçages dans les parties 230 et 240 prolongeant les zones 23 et 24. Les perçages 231 et 243 permettent, dans la pile qui sera obtenue, d'assurer l'entrée et ia sortie du combustible. Il pourra notamment s'agir d'un gaz tel que H ₂ ou CH ₄ ou encore d'un liquide, tel que du méthanol, de l'éthano! ou du glucose. De préférence, ce liquide est de l'hydrogène (H ₂ ).

Ces perçages se présentent de préférence sous la forme de trous circulaires dont !e diamètre est inférieur à 2 mm.

Les perçages 231 permettent la diffusion du combustible vers les anodes des piles à combustible.

Dans la zone 22, sont réalisés d'autres perçages. Il s'agit d'ici d'une pluralité de trous répartis sur l'ensemble de la zone 22. Ces trous 221 , sont destinés à permettre la diffusion du combustible. De préférence, ces trous 221 sont circulaires et présentent un diamètre inférieur à 1 mm. Les trous 221 occupent moins de 5% de la surface totale de la zone 22.

Dans la zone 23, sont réalisés d'autres perçages. Ii s'agit d'ici d'un trou continu ayant la forme d'un serpentin 232 (ou autre) réparti sur l'ensemble de la zone 23. Ce serpentin est destiné à permettre la diffusion du combustible. De préférence, ii a une largeur correspondant au diamètre des trous 221.

Le procédé n'est pas limité à cette forme de mise en œuvre. En particulier, les étapes iilustrées aux figures 2 et 3 pourraient être inversées.

Les différentes zones obtenues à l'issue des étapes de réalisation des pistes conductrices et de perçage sont schématiquement illustrées sur la figure 9.

Il convient de noter que la figure 9 ne représente pas de façon exacte le film 1 , En pratique, les différentes zones sont refiées entre elles par les lignes de pliage. Cependant, la figure 9, comme les figures 10 à 12, ont simplement pour objet de faciliter la compréhension des étapes de pliage et d'expliciter le positionnement relatif des différentes zones à l'issue de chacune de ces étapes de pliage.

11 est maintenant fait référence à la figure 4 qui illustre une première étape de pliage et de collage. Cette étape de pliage consiste à plier la zone 24 autour de la ligne 13 pour la placer sur la face inférieure du film, c'est-à-dire sur la face opposée à la face supérieure illustrée sur des figures 1 à 8. La face supérieure du film est identifiée par la référence 100 et sa face inférieure par la référence 101.

Les flèches indiquées sur les figures 3 et 9 montrent le sens du pliage.

La position respective des zones 23 et 24 après cette étape de pliage est illustrée sur la figure 10.

Ce pliage est réalisé par l'intermédiaire d'une plieuse.

Les zones 23 et 24 sont également fixées ensemble lors d'une première étape de collage.

Ce collage est obtenu par le dépôt de colle ou d'adhésif sur au moins l'une des zones 23 et 24 puis par !e pressage de ces deux parties. Le dépôt de colle s'effectue avant l'étape de pliage.

L'adhésif peut être appliqué sur tout ou une partie de la surface de chacune de ces zones. Une étape de recuit {thermique, UV, IR) de la colle peut être réalisée.

La colle utilisée doit être électriquement isolante et peut par exemple être de type polyuréthane, epoxy, cyanoacrylate, néoprène, acrylique.

En parallèle, un c ur de pile à combustible est réalisé. Il comprend une ou plusieurs mono-piles sur une même surface de membrane conductrice ionique.

Ce cœur de pile est constitué d'une membrane conductrice ionique du type Nafion, sur les surfaces de laquelle sont déposées des électrodes. Ces électrodes contiennent un catalyseur (préférentieilement de type C/Pt), et potentiellement un collecteur de courant et une couche de diffusion des gaz. Ce cœur de pile est appelé EME (électrode-membrane- électrode). La figure 5 illustre tout d'abord l'étape de collage du cœur de pile 6 sur la zone 21. Cette étape est également illustrée sur !a figure 10 qui montre que le cœur de piie 6 est collé sur la face supérieure 100 du film.

Cette étape de collage est de préférence réalisée au moyen d'une colle favorisant ie contact électrique entre les pistes conductrices situées sur les zones 20 et 21 du film 1 et les collecteurs de courant situés sur ie cœur de pile 6. En pratique, cette colle sera déposée sur les pistes conductrices qui seront en regard du cœur de pile 6.

Il peut donc notamment s'agir d'une colle conductrice de l'électricité.

En parallèle, une colle isolante choisie parmi celles indiquées ci-dessus est appliquée pour favoriser ia tenue mécanique de l'ensemble. Cette colle isolante peut être appliquée sur tout ou une partie de la surface du film 1.

Les colles isolantes et conductrices peuvent être déposées sur ΙΈΜΕ ou sur le film 1.

La figure 6 illustre une autre étape de pliage et de collage. Comme indiqué par tes flèches illustrées sur la figure 5 et sur figure 10, les zones 24 et 23 sont pliées sur ia face supérieure 100, de sorte que la zone 23 est adjacente à la zone 22. Par ailleurs, la zone 20 est repliée sur le cœur de pile 6.

Le collage de la zone 23 sur la zone 22 s'effectue comme cela a été décrit en référence à la figure 4.

Par ailleurs, ie collage de la zone 20 sur le cœur de pile 6 s'effectue comme décrit au regard de la figure 5.

Le film alors obtenu est illustré, vu de dessus, sur la figure 6 et, vu de côté, sur la figure 1 1.

il est maintenant fait référence aux figures 7 et 12 qui illustrent la dernière étape de pliage du procédé selon l'invention, associée à une étape de collage.

Lors de cette étape de pliage, l'empilement constitué par les couches 22 à 24 est plié le long de la ligne de pliage 13 selon les flèches indiquées sur les figures 6 et 11 , de telle sorte que la zone 22 vient en contact avec la zone 21.

L'empilement obtenu est illustré, vu de dessus, sur la figure 7A, vu de dessous, sur la figure 7B et schématiquement vu de côté sur la figure 12.

Cette étape permet de réaliser le collage de la partie de la pile comportant le cœur de pile 6 sur la chambre à combustible formé par les zones 22 à 24.

Par ailleurs, le collage est réalisé comme cela a été décrit en référence à la figure 4.

La figure 8 illustre la dernière étape du procédé au cours de laquelle est réalisé le collage de la partie 241 de la zone 24 sur la partie 210 de la zone 21 et le collage de la partie 200 sur la zone 20.

La figure 8 illustre la pile à l'issue du procédé selon l'invention. Les orifices d'entrée-sortie 243 du combustible apparaissent sur la vue de dessous (figure 8B), tandis que les points d'entrée et sortie 214, 244 du courant généré par la pile apparaissent sur la vue de dessus (figure SA).

On peut noter que le procédé qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 à 12 met en œuvre des étapes de collage qui sont réalisées à la fois sur la face supérieure et sur fa face inférieure du film 1. Par ailleurs, sur le film 1 , ont été définies cinq zones différentes : les zones 20 et 21 comportant les pistes conductrices et les zones 22 à 24 permettant la réalisation de la chambre de combustible.

Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de mise en œuvre et la chambre de combustible pourrait être réalisée à partir d'un nombre quelconque de zones, compris entre deux et six.

De même, le collage pourrait être réalisé sur une seule face du film, comme cela sera décrit en référence aux figures 13 à 24.

Par ailleurs, on peut envisager d'intégrer une zone supplémentaire, au-dessus des zones 20 et 21 comportant les pistes conductrices, de façon à protéger les piles à combustible pour favoriser les échanges thermiques ou fluidiques, grâce à l'intégration d'une couche de diffusion des gaz.

On notera également que toutes les étapes de pliage décrites précédemment ont été réalisées le long de lignes de pliage perpendiculaires à l'axe longitudinal dans lequel le film 1 s'étend. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de mise en œuvre et les pliages pourraient être réalisés selon des lignes de pliage parallèles à l'axe longitudinal du film ou encore à la fois selon des lignes de pliage perpendiculaires à cet axe longitudinal et des lignes parallèles à cet axe longitudinal.

Par ailleurs, dans la description qui précède, les pistes conductrices 201 et 21 1 sont réalisées sur la même face du film 1 , à savoir la face supérieure 100. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de mise en œuvre. Ainsi, ces pistes conductrices peuvent être traversantes et réalisées sur les deux faces du film 1 , en appliquant des techniques classiques de réalisation de cartes à circuit imprimé. A titre d'exemple, des via traversants peuvent être réalisés par une technique de perçage mécanique ou par laser, puis remplis d'une colle conductrice ou encore de cuivre par une technique de dépôt chimique. On peut également prévoir d'intégrer des rivets conducteurs.

Par ailleurs, les colles isolantes peuvent être déposées par toute technique de dépôt de colle, notamment par sérigraphie, par dispense ou par spray. Plusieurs de ces techniques peuvent être combinées. De même, plusieurs colles peuvent différentes peuvent être mélangées.

De façon préférée, le polymère constituant le film 1 présente la caractéristique d'être thermoplastique afin de pouvoir être soudé sur lui- même, par exemple par une soudure à chaud ou une soudure par ultrasons. Les polymères thermoplastiques convenant pour cette application peuvent notamment être le polycarbonate, le polyéthylène, le polychlorure de vinyle (PVC), le polypropylène ou des acryliques.

Par ailleurs, les colles conductrices électriques peuvent être déposées par toute technique appropriée et notamment par sérigraphie, dispense, ou spray. Ces colles peuvent être de type polyuréthane, epoxy, cyanoacrylate, néoprène, acrylique, et contenant un agent conducteur du type Ag, Au, Ni ou Carbone (graphène, nanotubes de carbone). Cet agent conducteur doit présenter plus de 50 % en masse de la colle pour que celle-ci soit conductrice.

A titre de variante, des pistes conductrices et des perçages supplémentaires peuvent être prévus dans !e film 1 , notamment au niveau de la zone 23. Ces pistes supplémentaires peuvent constituer le circuit électronique de contrôle de la pile à combustible. Par ailleurs, dans ces perçages supplémentaires, peuvent être insérés des capteurs, notamment des capteurs de température, de pression ou d'humidité, ou encore des vannes de purge.

Un deuxième mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention va maintenant être décrit, en référence aux figures 13 à 24.

La figure 13 illustre un film 3 qui a été découpé pour présenter une forme allongée. Comme précédemment, sont identifiées sur la figure 3 des lignes de pliage successives 3a à 3f qui permettent de définir sept zones fonctionnelles sur le film, référencées 40 à 46.

Le fiim 3 peut être constitué dans les matériaux décrits précédemment et peut être découpé par les procédés également décrits précédemment. Ce film est par ailleurs toujours conçu pour être facilement manipulé et pour présenter la caractéristique d'être pliable.

Sur le film 3, illustré à la figure 13, ont déjà été réalisées les étapes du procédé consistant à former des pistes conductrices 401 et 4 1 sur les zones 40 et 41. La zone 40 s'étend entre le bord transversal 31 et la ligne 3a, tandis que la zone 41 s'étend entre les lignes de pliage 3a et 3b.

La piste 401 se prolonge, sur ta partie 400 en excroissance, du côté du bord longitudinal 30, par une piste 402. De même, (a piste 41 1 se prolonge, sur la partie en excroissance 410, du côté du bord longitudinal 32, par une piste 412.

Deux pistes conductrices 422 et 423 sont réalisées sur ta zone 42, cette zone s'étendant entre les lignes de pliage 3b et 3c. La piste 423 est formée sur la partie 420, prolongeant la zone 42 et s'étend selon l'axe longitudinal du film 3. La piste 422 s'étend transversalement par rapport à l'axe longitudinal du film 3, sur la partie 420, la zone 42 ainsi que la partie 421 en excroissance par rapport au bord longitudinal 30 du film 3.

Des étapes de perçage sont réalisées dans les zones 40 et 41 pour retirer le film dans les espaces 403 et 413 délimités par les pistes conductrices 401 et 411.

Des perçages 423 sont également réalisés dans la zone 42.

Ils présentent les mêmes caractéristiques que les trous 221.

La zone 43, délimitée par les lignes de pliage 3c et 3d, est largement évidée pour former une zone ouverte 430. Cette zone ouverte 430 représente au moins 70% de la surface totale de la zone 43.

Des perçages 441 et 461 sont aussi réalisés dans les parties 440 et 460 prolongeant les zones 44 et 46 du côté du bord longitudinal 32 du film 3. La zone 44 est définie entre les zones de pliage 3d et 3e, tandis que la zone 46 est définie entre la ligne de pliage 3f et le bord transversal 33 du film 3.

Par ailleurs, dans la zone 44, est réalisé un trou continu ayant la forme d'un serpentin 442.

Enfin, des évidements 450 sont réalisés dans la région 45 définie entre les lignes de pliage 3e et 3f. Ces évidements 450 se présentent sous la forme de rectangles allongés s'étendant selon l'axe longitudinal du film 3.

Ces différentes étapes sont mises en uvre en utilisant les procédés qui ont été décrits précédemment au regard des figures 2 et 3.

Elles permettent de différencier et de fonctionnaliser les différentes zones du film 3. Ainsi, la zone 40 correspond au collecteur de courant d'anode, tandis que la zone 41 correspond au collecteur de courant de cathode. Les zones 42 et 44 sont destinées à la diffusion du combustible. La zone 45 est une zone de diffusion des gaz, tandis que la zone 46 permet d'assurer l'entrée et la sortie du combustible. La zone 43 permet de faire le collage en faisant demi-tour mais n'a pas de fonction spécifique dans le système final.

Par ailleurs, un cœur de pile 5 est réalisé. Il est semblable au cœur 3 décrit précédemment et ne sera pas décrit de nouveau en détail.

Une fois le film 3 fonctionnalisé, une colle isolante est appliquée sur toutes les parties constituant le film 3. Cette colle isolante peut être appliquée par une technique de sérigraphie, par spray ou par dispense.

Par ailleurs, une colle conductrice de l'électricité est déposée sur toutes les parties du film 3 devant participer à la conduction des électrons,

On peut utiliser Ses exemples de colles mentionnées précédemment.

Les autres étapes du procédé selon l'invention sont alors mises en œuvre de la façon suivante.

Comme illustré à la figure 14, le cœur de pile 5 est tout d'abord collé sur la zone 40 correspondant au collecteur de courant d'anode. Cette étape correspond à celle illustrée sur la figure 5.

Il est maintenant fait référence à la figure 18 qui illustre le film 3, vu de côté. Cette figure confirme que le cœur de pile 5 est collé sur la face supérieure 300 du film 3, face illustrée sur la figure 14.

La figure 5 et la figure 9 illustrent l'étape suivante, au cours de laquelle l'ensemble constitué par la zone 40 et le cœur de pile 5 est plié autour de la ligne de pliage 3a, selon les flèches indiquées sur les figures 14 et 18, Ainsi, le cœur de pile est collé sur la zone 41 correspondant au collecteur de courant d'anode.

C'est donc la face inférieure du film 3 qui apparaît sur la face supérieure du film, au niveau de la région 40.

Les figures 16 et 20 illustrent l'étape suivante, au cours de laquelle l'ensemble constitué par les zones 40 et 41 et le cœur de pile 5 est plié autour de la ligne de pliage 3b, selon les flèches indiquées sur les figures 15 et 19.

Ainsi, la zone 40 vient en contact avec la zone 42, la face inférieure du film 3 apparaissant sur sa face supérieure, au niveau de la zone 41. Ce col!age entre ies zones 40 et 42 est réalisé au moyen d'une colie isolante électriquement.

Les autres étapes de pliage et de collage sont illustrées sur ies figures 21 à 24. Elles suivent ies flèches successives montrées sur la figure 16.

Ainsi, Sa figure 21 montre que l'ensemble constitué par tes zones 40 à 42 et le cœur de piie 5 est plié selon la flèche illustrée à la figure 20, sur la zone 43 qui comporte une large zone ouverte 430. Le collage de cet ensemble sur la zone 43 est également réalisé.

Cette zone 43 peut servir de caie pour le collage et constitue une partie de la chambre de diffusion des gaz qui sera réalisée.

Comme le montre la figure 22, l'ensemble constitué par les zones 40 à 43 et le cœur de pile 5 est ensuite plié autour de la ligne de pliage 3d pour être collé sur la zone 44, à l'aide d'une colle isolante électriquement.

L'ensemble constitué par tes couches 40 à 44 et le cœur 5 est ensuite plié autour de la ligne de pliage 3e et selon ta flèche illustrée sur la figure 22, de telle sorte que la zone 43 est collée sur la zone 45 de diffusion des gaz. Le collage est également réalisé au moyen d'une colle isolante électriquement.

Enfin, la figure 24 illustre la dernière étape de pliage qui s'effectue autour de la ligne de pliage 3f et selon la flèche illustrée sur la figure 23.

La zone 43 est alors collée sur la zone 46 permettant l'entrée et la sortie du combustible.

L'ensemble obtenu est illustré sur la figure 24.

La figure 17 illustre la dernière étape du procédé au cours de laquelle est réalisé le collage de la zone 421 sur la zone 46.

Cette figure 17 illustre la pile à l'issue du procédé selon l'invention. Les orifices d'entrée/sortie 461 du combustible apparaissent sur la vue de dessous (figure 17B), tandis que les points d'entrée/sortie 424 et 425 du courant généré par la pile apparaissent sur la vue de dessus (figure 17A). De façon générale, le combustible arrive par l'entrée du combustible et diffuse latéralement dans le serpentin 442, Lorsque la sortie du combustible est fermée, notamment par une vanne, !e combustible est contraint de diffuser à travers les zones de diffusion du combustible et il se dirige ensuite dans les zones en vis-à-vis des zones actives pour alimenter en combustible ces zones actives, entourant le cœur de pile.

Ainsi, le procédé qui vient d'être décrit en référence aux figures 13 à 24 met en œuvre des étapes de collage qui sont toutes réalisées sur la même face du film 3, ici sa face supérieure 300.

De ce fait, il faut tenir compte des rayons de courbure lors de chaque pliage. A chaque étape de pliage, ce rayon de courbure est fonction de l'épaisseur de film 3 et du nombre d'étapes de pliage effectuées auparavant. Ainsi, on peut prévoir que chaque zone du film 3 est distante d'une zone adjacente d'une distance L permettant d'assurer le pliage et le collage, cette distance pouvant varier selon le positionnement de la zone sur le film 3.

Dans les deux procédés qui viennent d'être décrits, l'ensemble des étapes de pliage et de collage peut concerner la chambre de combustible, les collecteurs de courant et les couches de diffusion des espèces gazeuses, ou seulement une partie de la pile.

On notera que toutes les étapes de pliage décrites en référence aux figures 13 à 24 ont été réalisées selon l'axe longitudinal du film 3 et plus précisément le long de lignes de pliage perpendiculaires à cet axe longitudinal. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de mise en œuvre et les pliages pourraient être réalisés selon des lignes de pliage parallèles à l'axe longitudinal du film ou encore à la fois selon des lignes de pliage perpendiculaires à cet axe longitudinal et des lignes parallèles à cet axe longitudinal.

Dans les deux modes de réalisation qui ont été décrits, le film 1 peut être formé d'un seul polymère ou d'une combinaison de polymères, formant chacun au moins une des zones fonctionnelles du film. Dans ce cas, les bords de ces zones peuvent être assemblés par tout moyen approprié et notamment par thermoformage ou soudage bord à bord. Par ailleurs, une des zones peut être réaiisée à partir d'un polymère conducteur ionique (du type Nafion®) et former la membrane du c ur de pile 5. Dans ce cas, la réalisation des électrodes peut se faire avant toutes tes étapes de pliage ou après certaines étapes de pliage.

Le fiim peut comporter une base poreuse, éventuellement remptie d'au moins un autre élément, cet élément pouvant être différent seton les zones du film, en fonction des propriétés de ces zones. A titre d'exemple, du Nafion® sous forme liquide peut être ajouté à la zone poreuse servant ensuite de cœur de pile ou sur l'une des zones 40 ou 41 , pour conduire les protons.

On peut encore noter que dans les deux modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les étapes de perçage du film en polymère et de réalisation des collecteurs peuvent être réalisées après certaines étapes de collage.

Enfin, la fixation des différentes zones fonctionnelles du fiim en polymère peut être réalisée par d'autres moyens que de (a colle.

Ainsi, les colles conductrices peuvent être remplacées par une soudure, des films adhésifs, une liaison avec fils (wire bonding), par rivetage, par des agrafes, des pâtes conductrices, des films ou des pâtes conducteurs anisotropiques ou par tout autre moyen permettant une mise en connexion électrique.

Les colles isolantes peuvent être remplacées par tout autre moyen permettant une mise en contact isolant. On peut notamment citer des films adhésifs, de la soudure (par exempte la thermosoudure, la soudure ultrason ou la soudure par laser ou par impulsions), par un joint (dont l'adhérence serait réalisée grâce aux rivets ou tout autre moyen cité précédemment) ou encore des rivets.

Par ailleurs, les collages conducteurs peuvent être supprimés si les collages isolants suffisent à exercer une pression suffisante pour que les pistes conductrices prévues sur le film 1 ou 3 soient en contact avec les parties conductrices du coeur de piie 5 ou 6. Enfin, plusieurs moyens de collage isolants et conducteurs peuvent être utilisés dans le même assemblage.

Comme indiqué précédemment, les deux procédés qui ont été décrits permettent en pratique d'obtenir une unité élémentaire d'une pile. Ainsi, une pile est généralement constituée d'un empilement d'unités élémentaires, celles-ci étant reliées entre elles.

Tous les procédés selon l'invention sont donc basés sur des étapes de pliage et de collage qui sont une mise en œuvre très simple, notamment puisque seul le cœur de pile nécessite d'être positionné par rapport aux autres éléments.

Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.