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Etude et réalisation par coulage en bande et co-frittage de cellules de pile à combustible à oxydes solides
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Grosjean, Arnaud |
| Copyright Year | 2004 |
| Abstract | L'introduction de nouveaux moyens de production d'energie sur le marche depend en partie de leur competitivite. Le developpement a bas cout d'un procede de realisation de cellules de piles a combustible a oxyde solide (SOFC), sujet de cette etude, s'inscrit dans une telle dynamique. Dans le cahier des charges defini au prealable, ont ete fixes la methode de mise en forme, -le coulage en bande-, ainsi que les materiaux, -la zircone yttriee, le nickel et le manganite de lanthane dope au strontium-. Afin de baisser les couts de production, et tout en prenant en compte le respect de l'environnement, le procede developpe utilise un solvant de barbotine aqueux. En utilisant le systeme developpe lors d'une precedente etude, on obtient separement les electrodes et l'electrolyte. L'utilisation dans la presente etude de supports de sechage hydrophiles, permet d'assembler les trois couches crues pour former une cellule elementaire avec le maximum de continuite interfaciale. Un travail realise au niveau de la microstructure de l'anode, afin de symetriser les deformations de la cellule lors de sa mise en oeuvre, a permis de limiter le comportement mecanique differentiel des couches, ce qui a renforce la tenue au frittage des cellules. Afin d'interpreter les performances electriques faibles des cellules et leur rapide degradation au cours du temps, des etudes en microscopie en transmission, sur echantillons prepares par FIB, et en spectroscopie d'impedance ont ete menees. Il est apparu que deux phases isolantes apparaissaient a la cathode aux interfaces LSM/YSZ en raison d'une temperature de co-frittage trop elevee. De plus, on a mis en evidence une agglomeration rapide des grains de nickel lors du fonctionnement, entrainant une perte locale ou globale de la percolation du reseau de nickel. Ce dernier probleme a ete resolu en augmentant au prealable la taille des grains d'oxyde de nickel (de 0,5 μm a 3 μm) afin de stabiliser la microstructure. Le probleme de la reactivite aux interfaces LSM/YSZ a, quant a lui, ete aborde de deux facons differentes; on a dans en premier lieu tente d'abaisser la temperature de frittage en utilisant une nanopoudre de zircone, et dans un second lieu de remplacer la zircone par la cerine dope du gadolinium (CGO) pour l'electrolyte. Cependant, l'utilisation d'une nanopoudre de zircone n'a pas permis d'abaisser la temperature de frittage en preservant la densite de l'electrolyte, et la cerine substituee a la zircone dans la barbotine de cathode a genere des instabilites mecaniques qui n'ont pas pu etre resolu. Le procede developpe permet cependant d'obtenir une excellente interface anode/electrolyte, au contraire d'autres procedes et malgre des differences de proprietes mecaniques importantes. Il apparait donc perenne pour l'utilisation d'autres materiaux ne presentant pas de reactivite aux interfaces. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00161495/document |
| Alternate Webpage(s) | https://pastel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/161495/filename/Grosjean.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
