1) Mise en forme et caractérisation des céramiques conductrices ioniques et à leurs applications dans des dispositifs électrochimiques HT :
Mise au point de nouvelles procédures de réalisation d’échantillons céramiques et de cellules électrochimiques tout solide mettant en œuvre des matériaux nouveaux.
Conception et réalisation de dispositifs de caractérisations originaux pour l’électrochimie du solide.
Caractérisations électrique et électrochimique de matériaux ou d’interfaces de cellules élémentaires, sans oublier l’aide pour l’interprétation des résultats.
Fourniture de produits céramiques de type « standard » pour l’électrochimie (par exemple, pastilles denses de YSZ et CGO).
Conseil lors de la synthèse et de la mise en forme de matériaux nouveaux.
2) Elaboration d’électrodes et d’Assemblage Membrane-Electrodes pour les systèmes basse température :
Mise en forme des matériaux sous forme de membranes par coulée-évaporation.
Elaboration d’encres (pour électrodes de batteries et de piles à combustible / électrolyseur basse température) à partir des suspensions des poudres.
Réalisation de couches actives sur une membrane (Catalyst Coated Membrane, CCM) ou une couche de diffusion (Catalyst Coated Backing, CCB) à partir des encres.
Pulvérisation et d’atomisation par ultrason de différents matériaux pour obtention de couches minces sur différents substrats (membrane, collecteur de courant, couche de diffusion de gaz (GDL), etc. ).
Réalisation d’AME par assemblage des CCM avec des couches de diffusion, ou des CCB avec des membranes.
Techniques et dispositifs expérimentaux disponibles sur la plateforme
Préparation de poudres et élaboration des encres
Broyage des poudres (planétaire et attrition).
Granulométrie laser de 10 nm à 2.1 mm, (MALVERN, Mastersizer 3000).
Réalisation d’encres à partir de suspension de poudres (broyage, mélangeur tri-cylindres, cornes à ultrason).
Caractérisation des propriétés rhéologiques des encres (Rhéomètre en collaboration avec le laboratoire de Rhéologie et Procédés, LRP).
Procédés céramiques
Mise en forme des poudres (pressage uniaxial et isostatique à froid jusqu’à 4000 bars).
Fabrication de couches d’électrode en céramique par “Spray Coating” et Sérigraphie.
Dilatomètrie (dilatomètre NETZSCH, sous atmosphère contrôlée).
Frittage flash sous air et sous atmosphère contrôlée.
Caractérisation électrique / électrochimique HT
Bancs pour la mesure de la conductivité en fonction de la température (1500°C) et sous atmosphères contrôlées (O2, H2, Ar, N2, ...), soit par spectroscopie d’impédance à 2 points, soit par la méthode des 4 points. Ces bancs de mesures sont équipés d’un impédancemètre et de pompes et jauges à oxygène.
Bancs de caractérisation des piles à combustible / électrolyseurs HT
Bancs pour la mesure de la semi-perméabilité à l’oxygène (1100 °C et 1500 °C).
Banc pour l’étude de la mouillabilité des céramiques par des métaux ou des verres sous polarisation (1100 °C).
Moyens d’élaboration de membranes (Docteur Blade pour coulée-évaporation).
Réalisation de couches actives sur une membrane (Catalyst Coated Membrane, CCM) ou une couche de diffusion (Catalyst Coated Backing, CCB) à partir des encres, par diverses méthodes (Decal - pressage, coulée-évaporation, sérigraphie ou Spray Coating assisté ultrasons).
Assemblage des AME à partir des CCM et GDL ou CCB et membranes/séparateur (Pressage à chaud, pressage simple)
Atelier d’usinage de céramiques
Rectifieuse cylindrique.
Rectifieuses planes.
Tronçonneuse.
Perceuse pour carottage.
Moyens de tests et de caractérisation des piles à combustible / électrolyseurs BT
Banc de test à hygrométrie contrôlée (Enceinte climatique VOTSCH VC4018).
Banc de mesures I-V et spectrométrie d’impédance électrochimique (piles à combustible et électrolyseurs BT) Bio-Logic FCT-50S.
Banc de mesures I-V (piles à combustible et électrolyseurs BT) Arbin FCTS.
Banc de mesure en ligne du gaz : CO/CO2 (IR) Xtrem et O2 Jok’Air
Montage dédié à la caractérisation de matériaux commerciaux dédiés aux électrolyses industrielles : électrométallurgie, électroraffinage et production d’H2