Published November 10, 2008 | Version v1
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Bipolar plates in a fuel cell membrane: the effect on the design performance and metallic material adapted to search

Description

This work is a contribution to the study of the role of bipolar plates on the operation of fuel cell membrane, in particular the effect of the design of these plates as a distributor of reactive gases, and the search for metallic materials that can replace conventional carbon materials. The performance of fuel cells are limited by, among other problems related to thermal hydraulics: dewatering membranes and waterlogging distribution channels gas. This performance is also limited by the type of membrane and bipolar plates used. This thesis deal primarily a comparison between membranes and bipolar plates. We also investigated problems related to moisture, especially the water flooding in the channels of a fuel cell by visualization tests: the evacuation of liquid water is highly dependent on the etching plates In addition, we have searched for metallic materials candidates embodiment to replace the bipolar plates of graphite, cumbersome and costly. Two materials have been studied: 316L stainless steel and the nickel - tungsten deposited on a copper plate. The 316 L stainless steel, used as material for bipolar plates, shows good resistance to aggressive conditions within the fuel cell membrane, as shown by tests carried out over nearly 1000 hours. (author)

Abstract (French)

Ce travail est une contribution a l'etude du role des plaques bipolaires sur le fonctionnement des piles a combustible a membrane, en particulier l'effet du design de ces plaques en tant que distributeur de gaz reactifs, et la recherche de materiaux metalliques pouvant remplacer les materiaux carbones conventionnels. Les performances des piles a combustible sont entre autres limitees par certains problemes lies a la thermohydraulique: l'assechement des membranes et l'engorgement en eau des canaux de distribution des gaz. Ces performances sont limitees aussi par le type des membranes, et des plaques bipolaires utilisees. Ces travaux de these traitent essentiellement une comparaison entre des membranes ainsi que des plaques bipolaires. Nous avons egalement etudie les problemes lies a l'humidite, en particulier l''engorgement en eau dans les canaux d'une pile a combustible par des essais de visualisation: l'evacuation de l'eau liquide depend tres fortement de la gravure des plaques De plus, nous avons recherche des materiaux metalliques candidats a la realisation de plaques bipolaires pour remplacer le graphite, encombrant et couteux. Deux materiaux ont ete etudies: l'acier inox 316L et l'alliage nickel-tungstene depose sur une plaque de cuivre. L'inox 316 L, utilise comme materiau pour les plaques bipolaires, montre une bonne resistance aux conditions agressives regnant au sein de la pile a combustible a membrane, comme l'ont montre des essais realises pendant pres de 1000 heures. (auteur)

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Original title (French)
Plaques bipolaires dans une pile a combustible a membrane: effet du design sur les performances et recherche de materiaux metalliques adaptes

Publishing Information

Imprint Pagination
146 p.
Report number
FRNC-TH--11997

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Notes
135 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses