Analyse multi-échelle des mécanismes de dégradation des cellules à oxydes solides en électrolyse et co-électrolyse

par Federico Monaco

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Jérôme Laurencin et de Florence Lefebvre-joud.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec CEA Grenoble/LITEN/DTBH/LTH (laboratoire) depuis le 11-07-2016 .


  • Résumé

    Electrolyseurs à haute température sont composées d'un assemblage céramique constituée d'un électrolyte dense, pris en sandwich entre deux électrodes poreuses. La microstructure des électrodes régit l'efficacité des réactions électrochimiques et joue un rôle crucial dans la performance globale et la durabilité des électrolyseurs. À ce jour, les taux de dégradation dans l'électrolyse et plus particulièrement dans les modes co-électrolyse sont encore importants et doivent être améliorées avant d'envisager le déploiement industriel de cette technologie. Cependant, les mécanismes de dégradation de base associés à la voie de réaction d'électrode ne sont pas encore précisément compris dans le mode d'électrolyse, et a fortiori en mode co-électrolyse. La thèse proposée vise à résoudre ce problème grâce à une approche originale combinant des essais expérimentaux, de modélisation et de matériaux caractérisations. Le procédé permettra d'assurer une meilleure compréhension des mécanismes de fonctionnement de base des électrodes pour les modes d'électrolyse et co-électrolyse. Sur la base de ce travail préliminaire, les mécanismes de dégradation seront analysés dans les deux modes de proposer une stratégie d'exploitation et / ou une conception d'électrode pour améliorer la durée de vie des électrolyseurs.

  • Titre traduit

    Multi-scale Analysis of Degradation Mechanisms in Solid Oxide Cells performing in Electrolysis and Co-Electrolysis Mode


  • Résumé

    High temperature electrolysers are composed of a ceramic assembly consisting of a dense electrolyte sandwiched between two porous electrodes. The microstructure of the electrodes governs the efficiency of electrochemical reactions and plays a crucial role in the overall performance and durability of electrolysers. To date, the degradation rates in electrolysis and more particularly in co-electrolysis modes are still substantial and need to be improved before considering the industrial deployment of this technology. However, the basic degradation mechanisms associated to the electrode reaction pathway are still not precisely understood in electrolysis mode, and a fortiori in co-electrolysis mode. The proposed PhD thesis aims to address this issue thanks to an original approach combining experimental testing, modelling and materials characterizations. The method will ensure a better understanding of the basic electrodes operating mechanisms for electrolysis and co-electrolysis modes. Based on this preliminary work, the degradation mechanisms will be analysed in both modes to propose an operating strategy and/or an electrode design to improve the lifetime of electrolysers.