Etude de la durabilité d'une cellule à oxyde solide en co-électrolyse pression

par Elisa Effori

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

Sous la direction de Jérôme Laurencin.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec CEA Grenoble/LITEN/DTBH/LTH (laboratoire) depuis le 15-10-2017 .


  • Résumé

    Le sujet de thèse s'inscrit dans la thématique de production de gaz de synthèse CO+H2 par co-électrolyse de H2O et CO2 à haute température. Il a pour objectif d'étudier et de valider les conditions de fonctionnement longue durée d'une cellule à oxyde solide sous pression (<30 bar). L'étude se fonde sur un ensemble de résultats récemment publiés [Bernadet et al., Int. J. of Hydrogen Energy 40 (2015) 12918-12928] notamment dans le cadre d'une thèse effectuée au CEA/Liten [L. Bernadet, PhD thesis, University of Bordeaux, 2016]. Outre un effet positif sur les performances à fort courant, les études ont clairement mis en évidence un rôle important de la pression sur les mécanismes électrochimiques impliqués dans la durabilité de la cellule. A ce jour, l'impact d'un fonctionnement à haute pression sur les chemins réactionnels et a fortiori sur la dégradation des matériaux de cellule est encore très mal compris. Par une approche couplée de tests électrochimiques et de la modélisation, la thèse se propose d'assurer une meilleure compréhension des mécanismes réactionnels et de la durabilité des cellules à oxyde solide sous pression

  • Titre traduit

    Durability study of solid oxide cells operated in pressurized electrolysis modes


  • Résumé

    The integration of renewable and intermittent energies to the global energy market implies electricity storage. However, the available technologies for electricity storage have a low energy capacity and a short time-span. In this context, H2 and/or carbon molecules produced via water and/or water + CO2 electrolysis open up excellent perspectives for storing renewable electricity, specially the High Temperature Electrolysis (600-900°C). This technology is based on Solid Oxide Cells (SOCs) which are composed of a ceramic assembly consisting of a dense electrolyte sandwiched between two porous electrodes. To date, however, the degradation rates in electrolysis modes and more particularly under pressurized conditions are too high and need to be decreased before considering the industrial deployment of the technology. Furthermore, the electrode reaction pathways and the basic degradation mechanisms under pressure (<30 bars) are still not understood. The proposed PhD thesis aims to address this issue thanks to an original approach combining experimental testing, modelling and materials characterizations. This work will ensure a better understanding of the basic degradation mechanisms for electrolysis and co-electrolysis modes in comparison with the fuel cell one under pressure.