Domaines d'activité

Domaines d’activité de la Plateforme M2E :

• 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.

• 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 jusqu’à 1800°C (fours Carbolite, PYROX, Nabertherm, Thermoconcept).
  • 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).

• Elaboration d’Assemblage Membrane-Electrodes (AME)
  • 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