Study of suspension plasma spraying to elaborate Solid Oxide Fuel Cells
Etude du procédé de projection plasma de suspensions pour l'élaboration de piles à combustible à oxyde solide
Résumé
Increasing the life expectancy of SOFCs by reducing operating temperatures while keeping low prizes is at stake in the energy sector. These research works deal with the use of suspension plasma spray process to elaborate finely structured ceramic or cermet layers on porous metallic substrate. In this objective, the understanding of the process turned out to be an essential step. To do so the use of Particle Image Velocimetry specially adapted to the constraints of plasma spray allowed a better characterization of the injected jets but also a deep understanding of the phenomena governing the particle treatment. Thus, the layers composing the single cell were elaborated: the anode and the electrolyte constituted respectively of a cermet nickel/yttria-stabilized zirconia and YSZ and the cathode composed of a mixed ionic-electronic conducting material La2NiO4.
Augmenter la durée de vie des piles à combustible de type SOFC en abaissant leur température de fonctionnement tout en maintenant un prix de fabrication raisonnable est un des enjeux du secteur énergétique. Ces travaux de recherche entrent dans ce cadre par l'utilisation de la projection plasma de suspensions pour fabriquer des couches céramiques ou cermets finement structurées sur support métallique poreux. Dans cet objectif, la compréhension du procédé s'est avérée être une étape indispensable. A cette fin l'utilisation de la Vélocimétrie par Image de Particules spécialement adaptée aux contraintes de la projection plasma a permis une meilleure caractérisation des jets injectés mais aussi une compréhension plus poussée des phénomènes régissant le traitement des particules. Fort de ces informations, les couches composant le cœur de pile ont été élaborées : l'anode et l'électrolyte, constituée respectivement d'un cermet nickel-zircone yttriée et de zircone yttriée et enfin la cathode composée d'un conducteur mixte La2NiO4.
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