Éco-composites polymères conducteurs (CPC) pour la production d'énergie renouvelable

par Zied Antar

Thèse de doctorat en Science et ingénierie des matériaux

Sous la direction de Jean-François Feller, Khaled Elleuch et de Patrick Glouannec.

Soutenue en 2012

à Lorient en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie) , dans le cadre de École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (2007-2016) (autre partenaire) .

mots clés

• Matériaux hybrides
• Composites polymères -- Propriétés électriques
• Composites polymères -- Propriétés thermiques
• Conducteurs organiques
• Thermoélectricité
• Écoconception

Résumé

L’augmentation incessante de la consommation mondiale des énergies fossiles risque de plonger notre planète dans une pénurie de ressources énergétiques dans quelques dizaines d’années. Les énergies renouvelables semblent être une excellente alternative pour la production d’une énergie durable et verte. L’objectif de ce travail est d’élaborer des Composites Polymères Conducteurs (CPC) pour la production et le stockage d’énergie. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au développement d’un absorbeur solaire à base de CPC préparés à l’état fondu en dispersant une charge conductrice (graphite et/ou nanotubes de carbone) dans une matrice polymère isolante (PLA et PA12). Leurs propriétés thermo-optiques ont été mesurées et une étude de leur durabilité a été réalisée. Dans une seconde partie, des CPC possédant un pouvoir thermoélectrique ont été préparés par voie fondue et solvant par polymérisation in situ. Diverses formulations ont été testées et des facteurs de mérite ZT très encourageant ont été obtenus.

Titre traduit

Conductive polymer composites for reneweble energy harvesting

Résumé

Owing to the finite supply of fossil fuels and the negative public opinion surrounding nuclear energy, alternative energy resources are the subject of considerable research on a global scale. The aim of this work is to develop a Conductive Polymer Composite for energy harvesting and storage. The first part of this work was dedicated to the development of solar absorber. In fact, CPCs were prepared by melt processing where conductive fillers (graphite and/or carbon nanotubes) were dispersed in an insulate polymer matrix (PLA and PA12). Indeed, thermo-optical properties were measured and the durability of the CPC was checked by controlling the evolution of their mechanical properties during a weathering test. In a second step, CPC with good thermoelectric power were prepared using two routes: melt blending process and solution in-situ polymerization. Various formulations have been tried and some rather interesting results were obtained by recording encouraging values of figure of merit ZT.