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La pile à combustible SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) est actuellement une voie de production d’énergie extrêmement attrayante pour le futur. De nombreux pays s’investissent dans le développement de ces générateurs, et ce malgré plusieurs verrous technologiques à lever impérativement pour une émergence commerciale de cette technologie. Le CEA Le Ripault développe actuellement une nouvelle génération de joints céramiques fonctionnant à 900 °C pour répondre à la problématique d’étanchéité de ces systèmes.
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Joint céramique haute température
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2. Présentation de la technique de projection plasma
La projection plasma est un procédé de mise en forme flexible applicable à un vaste panel de matériaux ce qui, associé à la large gamme de microstructures accessibles (densité-porosité, nanostructuration, variation de composition…), procure à l’industriel des revêtements ou des pièces de forme aux propriétés réellement adaptées à ses exigences les plus fortes .
La capacité du procédé à déposer, avec des rendements élevés, la plupart des matériaux (céramiques, métaux et dans certains cas, polymères) tout en respectant la nature du substrat (matériaux sensibles à la température, à l’oxydation…) lui vaut, depuis une vingtaine d’années, un accroissement quasi exponentiel de son activité.
La figure décrit le fonctionnement d’un chalumeau à plasma d’arc soufflé.
Le milieu plasma est généré par ionisation d’un mélange de gaz plasmagènes circulant autour d’une première électrode (la cathode), concentrique à une seconde électrode (l’anode). Un arc électrique éclate entre ces deux électrodes dont l’énergie est en partie transférée aux molécules de gaz, les dissociant et ionisant les atomes afin de constituer le jet de plasma. Le plasma est un mélange complexe d’atomes, molécules, ions et électrons présentant une vitesse des gaz en sortie de tuyère de l’ordre de 1 000 m/s et des températures au cœur du jet supérieures à 12 000 °C.
Le matériau à projeter est introduit sous forme pulvérulente dans ce jet de plasma, milieu de haute énergie tant cinétique que thermique, où il est fondu et accéléré. À l’impact sur le substrat, les gouttelettes s’étalent, créant un empilement de lamelles plus ou moins hétérogène selon les conditions de l’essai.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Solid Oxide Fuel Cells VI - The Electrochemical Society ; proceedings volume 99-19 ; Singhal Dokiya (1999).
-
(2) - Solid electrolyte fuel cell - Brevet n° US 5,399,442, 21/03/1995.
-
(3) - Solid oxide fuel cells - Brevet n° US 5,185,219 (1993).
-
(4) - Solid oxide fuell cell having vias and a composite interconnect - Brevet US 6,051,330 ; 18/04/2000.
-
(5) - Planar solid oxide fuel cell stack with metallic foil interconnect - Brevet US 6,106,967 ; 22/08/2000.
-
(6) - Fuel cell assembly - Brevet US 6,274,258 B1 ; 14/08/2001.
-
(7) - BIANCHI (L.) et al - Des...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Piles à combustible
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Revêtements par projection thermique
ANNEXES
WO/2006/048573, 11 mai 2006, Module de pile à combustible à interconnecteurs flexibles (fuel cell module provided with flexible interconnectors).
WO/2006/048574, 11 mai 2006, Module de pile à combustible, son procédé de fabrication et unité contenant plusieurs de ceux-ci (fuel cell module, method for the production thereof and a unit comprises a number thereof).
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