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Centre Franco-Indien pour la Promotion de la Recherche Avancée CEFIPRA Sciences des matériaux Projet 4008-1 ETUDE ET DEVELOPPEMENT DE SCELLEMENTS POUR PILE A COMBUSTIBLE A ELECTROLYTE SOLIDE (SOFC) BASES SUR DES VERRES ET VITROCERAMIQUES CONTENANT DES PHOSPHATES Durée: Trois ans (juillet, 2009 à juin, 2012) Le projet vise au développement de joints de scellement haute température pour pile à combustible à oxyde solide (SOFC), basés sur des verres et vitrocéramiques contenant P2O 5. Les objectifs sont: i) Etude de différentes compositions verrières de type RO-BaO- SiO 2 (R=Mg, Zn, ...) contenant des phosphates, formulés selon leurs propriétés thermophysiques et chimiques de manière à être compatible avec les électrolytes, électrodes et interconnecteurs. ii) Définition des conditions de vitrocéramisation, étude de la microsctructure et de la réactivité sous différentes conditions opératoires en vue d'appréhender leur tenue à long terme, et de limiter la possible diffusion du chrome par formation de phosphures ou composés dérivés aux interfaces. iii) Développer une méthodologie pour réaliser les joints de scellement, iv) Etude du comportement du joint : réactivité chimique, dégradation, transformation structurale sous l'influence de cyclages thermiques. Réalisations i) L'effet de P O sur les propriétés du joint vitreux a été 2 5 évalué ; ii) P O augmente la polymérisation du réseau vitreux ; 2 5 iii) 0 à 2% en moles de P O seront utiles ; 2 5 iv) la RMN apporte des éléments supplémentaires par rapport à la diffraction des RX sur les premières étapes de la cristalllisation, mais des phases désordonnées peuvent ne pas être détectée ; v) P O améliore la cristallisation et n'induit pas de diffusion 2 5 de chrome à l'interface ; vi) Réalisation d'un montage pour tester l'étanchéité à haute température. Articles de recherche publiés: Trois Articles présentés dans les conférences: 1 Prof. Lionel Montagne UMR 8181, ENS Chimie de Lille Université des Sciences et Technologies de Lille Villeneuve d’Ascq Dr. G. P. Kothiyal Glass & Ceramics Technology Section, TP&PED Bhabha Atomic Research Centre Mumbai Set up designed at BARC for leak testing at elevated temperature Exploded view of furnace with job mounted for testing Activites de Recherche 2009-10 95
Indo-French Centre for the Promotion of Advanced Research IFCPAR Sciences des matériaux Projet 4008-2 NANOMATERIAUX A BASE DE SILICIURES POUR LA GENERATION D'ELECTRICITE PAR EFFET THERMOELECTRIQUE Prof. Stéphane Gorsse Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux UMR CNRS Université Bordeaux 1 Pessac Dr. Arun M Umarji Materials Research Centre Indian Institute of Science Bangalore Durée: Trois ans (octobre, 2009 à septembre, 2012) Les composés à base de siliciures, de part leur grande résistance mécanique, thermique et chimique, leur pouvoir thermoélectrique élevé, leur innocuité et leur bas coût, représentent des matériaux de choix pour l'application industrielle de la génération thermoélectrique à hautes températures. La difficulté majeure réside dans leur conductivité thermique élevée (K = 10 Wm-1K-1) mais plusieurs approches peuvent être appliquées pour réduire la contribution du réseau sans effet néfaste sur la conductivité électronique. Elles consistent à introduire des défauts jouant le rôle de diffuseur de phonons, soit à l'échelle atomique (dopage et solution solide), soit à l'échelle nanométrique (présence d'une seconde phase). L'introduction des effets d'échelle nanométrique dans les matériaux thermoélectriques ouvre de nouvelles perspectives en terme de rendement de conversion. Dans ce projet nous proposons de développer une approche qui s'inspire des principes métallurgiques développés en ingénierie des alliages pour contrôler la microstructure via les procédés. Il s'agit de former des inclusions nanométriques par précipitation au cours d'un traitement thermique. Réalisations Faits marquants pour les 7 premiers mois du contrat: i) Synthèse de plusieurs échantillons de siliciures de métaux de transition par fusion à arc, compression à chaud et recuit; ii) Etude de l'influence du dopage sur la diffusivité thermique, la conductivité électronique et le coefficient Seebeck des siliciures ; iii) Mise au point des traitements thermiques pour contrôler la microstructure des siliciures et étude des transformations de phases. Articles de recherche publiés: Aucun 96
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