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1 LERMPS - Laboratoire LERMPS

Abstract : Solid oxide fuel cell, which can transfer chemical energy into electrical energy directly, is treated as a method to solve the global energy crisis because of its high conversion efficiency and environmental friendship. In recent years, apatite-type lanthanum silicate La9,33+xSiO46O2+3x -2 has been developed as a electrolyte materials for the IT-SOFC. It is possible to improve the electrical properties by doping in Si4+ sites. Among these materials, La10Si5.8Mg0.2O26.8 represents good electrical property. The objective of this study is to investigate the preparation of the electrolyte La10Si5.8Mg0.2O26.8 by plasma spraying and trying to prepare the complete solid oxide fuel cell with this electrolyte. The material La10Si5.8Mg0.2O26.8 was synthesized from the oxides La2O3, SiO2 and MgO by the solid-state route for its use during the thermal spraying using optimized sintering parameters. The fabrication of coating La10Si5.8Mg0.2O26.8 by plasma spraying APS, LPPS and VLPPS was investigated to find methods of preparing the electrolyte La10Si5.8Mg0.2O26.8 of solid oxide fuel cell. The complete and planar cell with electrolyte La10Si5.8Mg0.2O26.8 supported by the Ni-Al2O3 cermet was prepared by thermal spraying. The electrical performances of cells were measured at temperatures from 600 °C to 900 °C.

Résumé : La pile à combustible à oxyde solide qui permet de transformer l-énergie chimique en énergie électrique, est l-une des solutions envisagées pour résoudre la crise énergétique grâce à son rendement global élevé et son fonctionnement sans aucun rejet dans l-environnement. Ces dernières années, des apatites dont la formule est La9,33+xSiO46O2+3x -2 ont été développées en tant qu-électrolyte pour la pile de type SOFC fonctionnant à température intermédiaire. Il est possible d-améliorer les propriétés électriques des apatites par le dopage en site de Si4+. Parmi ces matériaux, le matériau La10Si5,8Mg0,2O26,8 présente une bonne propriété électrique. Les objectifs de cette étude sont d-étudier les processus de synthèse du matériau La10Si5,8Mg0,2O26,8 , d-utiliser ce matériau synthétisé pour élaborer par projection plasma l-électrolyte de la pile à combustible et enfin de rechercher les procédés les mieux adaptés pour préparer des cellules complètes de pile combustible de type SOFC comprenant cet électrolyte. Le matériau La10Si5.8Mg0.2O26.8 a été synthétisé à partir des poudres d-oxydes La2O3, SiO2 et MgO par voie solide et a été utilisé ensuite en tant que précurseur pour la projection thermique. Les paramètres de frittage ont été optimisés et une gamme de procédures a été établie pour élaborer ce matériau. La réalisation du dépôt par différents procédés de projection plasma APS, LPPS et VLPPS a été étudié afin les optimiser pour élaborer cet électrolyte. La recristallisation du dépôt après projection a été étudiée et un processus de traitement thermique est proposé pour obtenir des dépôts cristallisés et denses. Des cellules complètes de structure planaire avec l-électrolyte La10Si5,8Mg0,2O26,8 supporté par le cermet de Ni-Al2O3 ont été finalement élaborées par projection thermique. Les performances électriques des cellules ont été mesurées à température variant de 600°C à 900°C.

en fr

Keywords : Solid oxide fuel cell Thermal spraying Apatite Sintering Thermal treatment Crystallization kinetic Electrical conductivity Gas permeability

Mots-clés : Pile à combustible à oxyde solide Projection thermique Apatites Frittage Traitement thermique Cinétique de cristallisation Electrolyte Conductivité électrique Perméabilité de gaz





Autor: Fu Sun -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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