Le Journal - CEA Saclay

UNE PILE À COMBUSTIBLE SOUS LES NEUTRONS
Une pile à combustible bombardée par des neutrons : cette un déséquilibre localisé de la teneur en eau de la membrane
expérience originale, réalisée au LLB par des chercheurs du que tend à compenser une diffusion de l’eau en sens inverse.
centre CEA de Grenoble 1 , vise à mieux comprendre la délicate
gestion de l’eau dans les piles à membrane échan-
de concentration en eau sur une épaisseur inférieure au
L’analyse de piles tests par les neutrons a fourni des profils
geuse de protons (voir p.14). Nécessaire à la mobilité des dixième de millimètre dans des conditions proches de la
protons, l’eau n’est pas répartie de manière homogène réalité. Les premiers résultats font apparaître une « marche »
entre les deux électrodes d’une pile en fonctionnement. Un dont la position transversale varie avec l’intensité du
équilibre s’établit rapidement entre deux flux antagonistes : courant électrique, la température et aussi la géométrie de
en effet, le transport de l’eau par le flux de protons entraîne la distribution des gaz.
En parallèle, les neutrons d’Orphée ont apporté une contribution
plus fondamentale pour comprendre la structure
microscopique de la membrane et la dynamique de l’eau, à
la fois pour les matériaux de référence et pour des matériaux
alternatifs qui seraient moins onéreux pour des applications
grand public des piles à combustible.
Orphée et le LLB
1 Département de recherche fondamentale sur la matière condensée
(Direction des sciences de la matière), Département des technologies de
l’hydrogène (Direction de la recherche technologique).
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Des centaines de détecteurs sont utilisés pour mesurer
la mobilité de l’eau.
MAGNÉTISME ET SUPRACONDUCTIVITÉ À HAUTE TEMPÉRATURE
C’est au début du XX e siècle qu’ont été découverts les
supraconducteurs, des matériaux capables de transporter
sans résistance un courant électrique. Pendant plusieurs
décennies, cet état de la matière est demeuré confiné à
des températures proches du zéro absolu (-273°C). En
1986, la supraconductivité se réchauffe soudainement
jusqu’à -140°C, dans de nouveaux matériaux à base
d’oxydes de cuivre. A une échelle microscopique, le
phénomène requiert une interaction attractive permettant
aux électrons de s’apparier.
Alors que dans les supraconducteurs classiques, ce
rapprochement s’opère par couplage des électrons avec
les vibrations du réseau cristallin, la supraconductivité à
haute température semble impliquer un autre mécanisme.
Parmi les modèles proposés, l’appariement via des fluctuations
à caractère magnétique retient l’attention des
physiciens. Or la technique de diffusion des neutrons sur
la matière permet de sonder ses propriétés magnétiques,
dans l’espace et le temps. Elle est mise en œuvre au LLB
pour tenter de percer le mystère de l’appariement supraconducteur
(à haute température) dans les oxydes de
cuivre. Pour détecter des signaux magnétiques très ténus,
potentiellement impliqués dans les propriétés électroniques
exotiques de ces matériaux, ces expériences
nécessitent de très gros échantillons monocristallins, dont
la cristallogenèse relève souvent du défi.
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Les neutrons permettent de sonder les propriétés magnétiques
de la matière. Derniers préparatifs avant les mesures.
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