Synthèse et caractérisations de céramiques thermoélectriques Ca3Co4O9 élaborées par frittage forgeage

par Marlène Prével

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Jacques Guillaume Noudem.

Soutenue en 2007

à Caen .


  • Résumé

    L’oxyde Ca3Co4O9 (Co349) qui possède des propriétés thermoélectriques remarquables a éveillé à sa découverte un grand enthousiasme et est la source de nombreux travaux. Grâce à ses bonnes propriétés thermoélectriques à haute température, il semble être l’un des plus prometteurs pour la conception de modules pour la conversion de chaleur perdue en énergie électrique. L’amélioration des performances de ce matériau passe entre autre par la diminution de la résistivité électrique. La densification et l’introduction d’une orientation cristallographique préférentielle est nécessaire afin de minimiser cette résistivité. Le procédé de frittage forgeage répond à cette problématique. Le travail présenté a consisté à élaborer des échantillons performants en terme de propriétés thermoélectriques. Les études de densification et de texturation des céramiques Co349 ont été effectuées à l’aide du procédé de frittage forgeage. Les cycles de frittage forgeage ont été optimisés afin d’obtenir des échantillons présentant des valeurs de résistivité électrique à la température ambiante de ~7 m-oméga. Cm comparables aux meilleurs résultats présents dans la littérature. Les caractérisations effectuées sur la microstructure, la texture et les propriétés thermoélectriques sont rapportées. Par ailleurs, l’étude des mécanismes de conduction responsables des propriétés remarquables de Co349 est présentée. Grâce à des substitutions réalisées au sein du matériau une relation entre la structure cristallographique, la quantité de porteurs et les propriétés thermoélectriques a été établie.

  • Titre traduit

    Synthesis and characterization of thermoelectric ceramics Ca3Co4O9 elaborated using sinter forging technique


  • Résumé

    The thermoelectric Ca3Co4O9 (Co349) oxide, which presents remarkably properties woke up with it discovery a great enthusiasm and continues to be the source of many works. Thanks to its good thermoelectric properties at high temperature, it seems to be very promising for integration in module which can convert waste heat into electricity. The improvement of performances of this material requires the reduction of the electrical resistivity. In order to obtain a low electrical resistivity, it is necessary to increase their bulk density and to induce a preferential crystallographic orientation. The sinter forging process can be a solution to solve this problem. This work consisted to elaborate the high performance samples in term of thermoelectrical properties. We have studied ceramics densification and texturation using the sinter forging technique. The processing conditions were optimized in order to decrease the electrical resistivity value until ~7 m-omega. Cm at room temperature which are comparable to the best values reported in the literature. The characterizations carried out on microstructure, texture and thermoelectric properties are reported. In addition, the study of conduction mechanism responsible of remarkably properties of Co349 is presented. Thanks to substitutions realized in this material, a relation between crystallographic structure, carrier density and thermoelectric properties was established.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (115 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 109-115

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  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque Rosalind Franklin (Sciences-STAPS).
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2007-30
  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque Rosalind Franklin (Sciences-STAPS).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2007-30bis
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