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Theses

Nouvelles architectures de surfaces d’échanges de piles à combustible de type SOFC pour l’amélioration de l’efficacité électrochimique

Résumé : Le présent travail souhaite explorer théoriquement et expérimentalement de quelle manière l’augmentation des surfaces d’échange par l’architecturation mésoscopique des interfaces électrode/électrolyte dans une SOFC à anode support pourrait améliorer ses performances. D’abord, une optimisation des caractéristiques microstructurales de l’anode a été effectuée par ajustement de la composition initiale de la barbotine, favorisation de la percolation du réseau de Ni par une microstructure « hiérarchique » et des mesures de perméabilités aux gaz identifiant le choix de l’anode. Ensuite, un modèle électrochimique a montré une augmentation des courants d’échange par rapport à la surface plane dans le cas d’un motif périodique pour une épaisseur d’électrolyte sensiblement plus petite que les dimensions du motif. Ce dernier doit présenter des singularités concaves et convexes de façon à confiner le matériau d’électrode au voisinage de l’interface, ainsi que des caractéristiques géométriques réduisant la surtension de concentration. De telles architectures ont été réalisées, par des techniques de mise en forme des céramiques, sur des anodes auto-supportées (YSZ + Ni) sur lesquelles une couche mince d’électrolyte (YSZ) a été déposée, puis l’ensemble co-fritté. Pour finaliser la cellule, une barrière de diffusion (CGO) et une cathode bicouche (LSCF48 + CGO / LSCF48) ont ensuite été déposées puis frittées. Les premiers résultats électriques et électrochimiques montrent une augmentation de la densité de courant de130 à 300 mA.cm-2 à une tension d’opération de 0,7 V, qui reste plus élevée que ce que prévoyait la modélisation. Les résultats sont discutés ici en termes de géométrie du motif et de son évolution au cours du frittage, ainsi que des surtensions d’activation et de concentration.
Document type :
Theses
Complete list of metadatas

https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01901236
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Monday, October 22, 2018 - 5:59:07 PM
Last modification on : Thursday, April 9, 2020 - 5:08:05 PM
Document(s) archivé(s) le : Wednesday, January 23, 2019 - 6:00:13 PM

File

2017PSLEM046_archivage.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01901236, version 1

Citation

Maya Geagea. Nouvelles architectures de surfaces d’échanges de piles à combustible de type SOFC pour l’amélioration de l’efficacité électrochimique. Matériaux. PSL Research University, 2017. Français. ⟨NNT : 2017PSLEM046⟩. ⟨tel-01901236⟩

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