Etude et réalisation par coulage en bande et co-frittage de cellules de pile à combustible à oxydes solidesReport as inadecuate




Etude et réalisation par coulage en bande et co-frittage de cellules de pile à combustible à oxydes solides - Download this document for free, or read online. Document in PDF available to download.

1 MAT - Centre des Matériaux

Résumé : L-introduction de nouveaux moyens de production d-énergie sur le marché dépend en partie de leur compétitivité. Le développement à bas coût d-un procédé de réalisation de cellules de piles à combustible à oxyde solide SOFC, sujet de cette étude, s-inscrit dans une telle dynamique. Dans le cahier des charges défini au préalable, ont été fixés la méthode de mise en forme -le coulage en bande-, ainsi que les matériaux -la zircone yttriée, le nickel et le manganite de lanthane dopé au strontium-.Afin de baisser les coûts de production, et tout en prenant en compte le respect de l-environnement, le procédé développé utilise un solvant de barbotine aqueux. En utilisant le système développé lors d-une précédente étude, on obtient séparément les électrodes et l-électrolyte. L-utilisation dans la présente étude de supports de séchage hydrophiles, permet d-assembler les trois couches crues pour former une cellule élémentaire avec le maximum de continuité interfaciale. Un travail réalisé au niveau de la microstructure de l-anode, afin de symétriser les déformations de la cellule lors de sa mise en oeuvre, a permis de limiter le comportement mécanique différentiel des couches, ce qui a renforcé la tenue au frittage des cellules.Afin d-interpréter les performances électriques faibles des cellules et leur rapide dégradation au cours du temps, des études en microscopie en transmission, sur échantillons préparés par FIB, et en spectroscopie d-impédance ont été menées. Il est apparu que deux phases isolantes apparaissaient à la cathode aux interfaces LSM-YSZ en raison d-une température de co-frittage trop élevée. De plus, on a mis en évidence une agglomération rapide des grains de nickel lors du fonctionnement, entraînant une perte locale ou globale de la percolation du réseau de nickel. Ce dernier problème a été résolu en augmentant au préalable la taille des grains d-oxyde de nickel de 0,5 μm à 3 μm afin de stabiliser la microstructure. Le problème de la réactivité aux interfaces LSM-YSZ a, quant à lui, été abordé de deux façons différentes; on a dans en premier lieu tenté d-abaisser la température de frittage en utilisant une nanopoudre de zircone, et dans un second lieu de remplacer la zircone par la cérine dopé du gadolinium CGO pour l-électrolyte. Cependant, l-utilisation d-une nanopoudre de zircone n-a pas permis d-abaisser la température de frittage en préservant la densité de l-électrolyte, et la cérine substituée à la zircone dans la barbotine de cathode a généré des instabilités mécaniques qui n-ont pas pu être résolu.Le procédé développé permet cependant d-obtenir une excellente interface anode-électrolyte, au contraire d-autres procédés et malgré des différences de propriétés mécaniques importantes. Il apparaît donc pérenne pour l-utilisation d-autres matériaux ne présentant pas de réactivité aux interfaces.

Mots-clés : Pile à combustible SOFC mise en forme coulage en bande microscopie electronique en transmission FIB spectroscopie d-impédance





Author: Arnaud Grosjean -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



DOWNLOAD PDF




Related documents