Contribution à la compréhension de l'injection par voie liquide de céramiques (Y. S. Z. ; Pérovskite,. . . ) ou métaux (Ni,. . . ) dans un plasma d'arc soufflé afin d'élaborer des dépôts finement structurés pour S. O. F. Cs.

par Cédric Delbos

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Pierre Fauchais et de Jean-François Coudert.

Soutenue en 2004

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ces travaux de recherche sont dédiés à l’élaboration, par un même et unique procédé, des différentes couches (électrolyte / anode / cathode) entrant dans la composition des piles à combustibles à oxyde solide (S. O. F. Cs : Solid Oxide Fuel Cells). L’électrolyte en zircone yttriée (Y. S. Z. : Yttria Stabilised Zirconia) doit présenter une microstructure dense (imperméable aux gaz) d’une épaisseur comprise entre 5 et 20 µm, tandis que les électrodes doivent être poreuse et plus épaisses (200-500 µm), en Ni-Y. S. Z. (anode) et LaMnO 3 (cathode). La technique choisie pour atteindre ces objectifs est le procédé de projection par plasma d’arc soufflé, à pression atmosphérique, de céramiques ou de métaux injectés par voie liquide (précurseur ou suspension de poudre micrométrique ou sub-micronique). Pour mener à bien ces travaux, une bonne compréhension des phénomènes mis en jeu (paramètres plasma, injection de liquide, pénétration du jet de liquide et traitement de la suspension dans le plasma, nature et granulométrie des poudres employées pour la réalisation des suspensions,…) est nécessaire, et des modèles simples ont été utilisés pour déterminer des ordres de grandeurs et expliquer les résultats expérimentaux. Ces travaux ont ainsi permis la réalisation d’électrolytes denses d’épaisseurs comprises entre 5 et 20 µm et d’électrodes poreuses finement structurés. De plus, les premiers résultats sur la réalisation d’assemblage de ces différentes couches (électrolyte-cathode et électrolyte-anode) sont très prometteurs

  • Titre traduit

    Understanding contribution to the liquid injection of ceramics (Y. S. Z. , Perovskyte,. . . ) or metals (Ni,. . . ) in a direct current plasma jet in order to work out finely structured coatings for S. O. F. Cs.


  • Résumé

    The aim of this PhD work is the elaboration, by a same process, of the different constituents (electrolyte / anode / cathode) of Solid Oxyde Fuell Cells (S. O. F. Cs ). The yttria stabilised zirconia electrolyte (Y. S. Z. ) should present a dense microstructure (gas impervious) with a thickness included betwen 5 and 20 µm, whereas the electrodes shoud be porous and thicker (200-500 µm), in Ni-Y. S. Z. (anode) and LaMnO 3 (cathode). The chosen process to reach these goals is the direct current plasma jet projection, under atmospheric pressure, of ceramics or metals by liquid injection (liquid precursor or micronic or submicronic powder suspensions). To bring this work to a successful conclusion, a good understanding of the acting event (plasma parameters, liquid injection, plasma liquid jet penetration and plasma suspension treatment, kind and granulometry of the powder used for the suspension production,…) is necessary, and simple models have been used in order to determine some magnitudes and explain experimental results. These works have also allowed the elaboration of dense electrolytes with a thickness included between 5 and 20 µm and finely structured porous electrodes. Moreover, the first results on multi layered production of the fuel cell constituent (electrolyte-cathode and electrolyte-anode) are likely

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Informations

  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 241-251

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