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Cadre général

Mis à jour le 3 février 2012
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Deux axes principaux de recherche sont développés. Le premier concerne la caractérisation des propriétés électriques et électrochimiques d’interfaces solide/solide et solide/gaz. Le second est focalisé sur l’élaboration et la caractérisation physico-chimique de matériaux architecturés sous forme pulvérulente, frittée ou en couches minces en utilisant des procédés originaux de synthèse développés dans l’équipe (procédé pyrosol et atomisation électrostatique) et des procédés d’auto-combustion, de chimie douce et hydrothermale. Les matériaux sont des céramiques majoritairement à base d’oxydes et les systèmes étudiés sont destinés à diverses applications, principalement dans les domaines de l’énergie. Un point fort de l’équipe concerne l’étude des propriétés physico-chimiques des composants des systèmes électrochimiques : piles à combustibles à oxyde électrolyte solide (SOFC), piles à combustible à base de conducteurs protoniques (PCFC), électrolyseurs à haute température de la vapeur d’eau (SOEC) et batteries de technologie Li-ion et Na-ion.

Le développement de la technique d'atomisation électrostatique a permis de déposer à basse température, sous air, des membranes d'électrolyte denses et des matériaux d'électrodes poreux à microstructure originale, en couches minces, pour les systèmes électrochimiques cités ci-dessus. Les verrous majeurs identifiés pour leur application à des SOFCs et à des SOECs se situent au niveau de la densification de l'électrolyte à la température la plus basse possible et la minimisation de son épaisseur ainsi que l'augmentation d'échelle de la taille des cellules. Ceci nous amène à développer ce procédé de dépôt d'atomisation électrostatique à grande échelle. D'autre-part, la mise en oeuvre de techniques de frittage particulières (pressage uniaxial à chaud, par exemple) a permis d'approfondir la compréhension du comportement électrique des céramiques nanostructurées à base de zircone.
Parallèlement, la maîtrise de méthodes électrochimiques, telles que la spectroscopie d'impédance complexe, la voltammétrie et la potentiométrie, permet d'appréhender les mécanismes réactionnels aux interfaces solide/gaz grâce à un contrôle de la nature et de la composition de l'atmosphère gazeuse environnante. La caractérisation des électrodes à gaz dans des mélanges gazeux complexes (reformage interne du méthane, promotion électrochimique des réactions catalytiques) a été développée grâce au couplage entre techniques électrochimiques, mesures catalytiques et analyses structurales par spectrométrie Raman.
La modélisation des différentes étapes des mécanismes mis en jeu dans les systèmes électrochimiques en fonctionnement permet de prédire les performances et d'identifier les paramètres morphologiques et physico-chimiques importants. Ainsi, les propriétés électriques et électrochimiques des matériaux ont pu être reliées à leur structure et microstructure.
Récemment, l'accent a été mis sur la mise au point d'un cœur de pile SOFC à architecture optimisée fonctionnant sous méthane pur et sec.
Dans le cadre de développement des Nouvelles Technologies pour les Énergies du futur (NTE), notre équipe développe un nouvel axe de recherche ayant pour objectifs l'étude de l'influence de la nanostructuration de matériaux connus d'électrode positive sur les performances électriques des batteries et la recherche prospective de nouveaux matériaux pour batterie (Li,Na)-ion.
Ce spectre de compétences s'est agrandi depuis la mise en place de la plateforme MEE.


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mise à jour le 3 février 2012

Univ. Grenoble Alpes