Développement de membranes céramiques pour la production de gaz de synthèse : compréhension des mécanismes de transport de l’oxygène

par Aurélien Vivet

Thèse de doctorat en Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Sous la direction de Thierry Chartier et de Pierre-Marie Geffroy.

Le président du jury était Pierre Abelard.

Les rapporteurs étaient Jacques Fouletier, Jean-Claude Grenier.


  • Résumé

    L’étude de matériaux à conductivité mixte connaît un intérêt croissant depuis quelques années dans le domaine de l’énergie, principalement lié au développement des électrodes pour les piles à combustible SOFC (Solid Oxid Fuel Cell) ou des réacteurs catalytiques membranaires (CMR) pour le reformage du méthane en gaz de synthèse. Dans ce dernier cas, la réalisation de membranes conductrices mixtes à structures pérovskite du type La₍₁₋ₓ₎SrₓFe₍₁‐ᵧ₎GaᵧO₃‐δ permet la séparation de l’oxygène de l’air avec une sélectivité quasiment infinie sans circuit électrique extérieur. Les mécanismes limitant le transport d’oxygène à travers la membrane ont été étudiés à l’aide d’un dispositif caractérisation original composé de deux électrodes qui permet la mesure du potentiel électrochimique de l’oxygène à la surface de la membrane. Les résultats obtenus avec cette technique originale nous ont permis de mieux cerner les mécanismes limitant le transport d’oxygène à travers la membrane. Cette compréhension des mécanismes de transport a permis d’orienter les recherches vers l’élaboration de nouvelles architectures de CMR, notamment vers des architectures basées sur la modification de l’état de surface des membranes.

  • Titre traduit

    Development of ceramic membranes for the production of synthesis gas : Understanding of the mechanisms of oxygen transport


  • Résumé

    For few years, the study of mixed conducting materials knows a great interest in the energy area, especially with the development of electrodes for Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) or Catalytic Membrane Reactors (CMR) assuming the methane reforming in synthesis gas with an interesting economical alternative. In this last case, the elaboration of mixed conducting membrane with La₍₁₋ₓ₎SrₓFe₍₁‐ᵧ₎GaᵧO₃‐δ perovskite structure allows the separation of oxygen from air with a quasi-infinite selectivity without outside electric circuit. The limiting oxygen transport mechanisms through the membrane are studied thanks to an original electrodes system composed of a zirconia point micro-electrode and a metallic reference electrode. This system allows the measurement of the oxygen electrochemical potential on the membrane surface. The results obtained with this original technique led to us to a better understanding of the limiting oxygen transport mechanism through the ceramic membrane lead to the development and the elaboration of news architectures of CMR, in particular architectures based on the modification of the state of the membrane surfaces.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 1 octobre 2016
  • Annexes : Bibliographie : 167 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
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