Stockage de l'hydrogène par les nanomatériaux carbones : élaboration, caractérisation et propriétés

par David Luxembourg

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Gilles Flamant.

Soutenue en 2004

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) .


  • Résumé

    This work deals with hydrogen storage for supplying fuel cells. Hydrogen storage by adsorption in carbon nanotubes and nanofibers is a very controversial issue because experimental results are very dispersed and adsorption mechanisms are not yet elucidated. Physisorption cannot explain in fact all the experimental results. All the potential adsorption sites, physical and chemical, are discussed as detailed as possible in a state of the art. Experimental works includes the steps of elaboration, characterization, and measurements of the hydrogen storage properties. Nanofibers are grown using a CVD approach. Single wall carbon nanotubes (SWNT) synthesis is based on the vaporization/condensation of a carbon/catalysts mixture in a reactor using a fraction of the available concentrated solar energy at the focus of the 1000 kW solar facility of IMP-CNRS at Odeillo. Several samples are produced using different synthesis catalysts (Ni, Co, Y, Ce). SWNT samples are purified using oxidative and acid treatments. Hydrogen storage properties of these materials are carefully investigated using a volumetric technique. The applied pressure is up to 6 MPa and the temperature is 253 K. Hydrogen uptake of the investigated materials are less than 1 % wt. At 253 K and 6 MPa.

  • Titre traduit

    Hydrogen storage in carbon nanomaterials. Elaboration, characterization and properties


  • Résumé

    Ce travail traite du problème du stockage de l'hydrogène, vecteur énergétique envisagé pour alimenter les piles à combustibles. Le stockage par adsorption sur les nanotubes et nanofibres de carbone est une question très controversée car les résultats expérimentaux varient dans un large domaine, et les mécanismes d'adsorption non élucidés. En effet, la physisorption ne semble pas pouvoir expliquer l'ensemble des résultats publiés. L'ensemble des sites d'adsorption envisageables, physiques et chimiques sont discutés le plus précisément possible dans un état de l'art. Le travail expérimental intègre les étapes d'élaboration, de caractérisation et les mesures des propriétés d'adsorption de l'hydrogène. Les nanofibres sont synthétisées par une méthode de type CVD. La synthèse de nanotubes monoaparois (SWNT) est basée sur la vaporisation/condensation d'un mélange carbone/catalyseurs dans un réacteur utilisant une fraction de l'énergie solaire concentrée disponible au foyer du grand four solaire d'Odeillo de 1000 kW. Différents échantillons sont synthétisés en modifiant les catalyseurs de synthèse (Ni, Co, Y, Ce). Les échantillons de SWNT sont purifiés en utilisant des traitements oxydants et acides. Les propriétés d'adsorption de l'hydrogène de ces matériaux sont étudiées sur un banc volumétrique à 253 K à des pressions allant jusqu'à 6 MPa. Les capacités d'adsorption des matériaux testés n'excèdent pas 1 % massique à 253 K et 6 MPa.

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Informations

  • Détails : 190 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 188 et 190

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Perpignan Via Domitia. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2004 LUX
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