Texte intégral en version PDF - Epublications - Université de Limoges

Résumé :
L'objectif de ces travaux de thèse est d'élaborer par projection par plasma des électrolytes de
zircone yttriée denses, c'est à dire présentant une porosité ouverte inférieure à 5% et de faible
épaisseur pour les SOFC.
La stratégie expérimentale a été essentiellement basée sur l'accélération des particules à
l'impact en conservant celles-ci dans un état fondu en utilisant trois procédés de projection
plasma (plasma d'arc à la pression atmosphérique, sous vide partiel et plasma inductif
supersonique) et l'utilisation de particules de YSZ fines (-25+5 µm). La caractérisation des
particules à l'impact et des lamelles, a permis ensuite d'étudier l'influence des propriétés
thermocinétiques des particules en vol sur la microstructure des dépôts élaborés pour relier
celle-ci à la porosité totale des dépôts et leur conductivité ionique.
L'augmentation de la vitesse des particules à l'impact a permis d'obtenir, en fonction du
procédé utilisé deux types de microstructures prédominantes permettant toutes les deux
d'avoir de bons contacts interlamellaires principaux acteurs de la conductivité ionique et les
résultats obtenus ont montré la possibilité d'élaborer l'ensemble anode-électrolyte-cathode
avec un même procédé plasma.
Mots-clés:
Plasma d'arc, plasma d'arc sous vide, plasma inductif supersonique, propriétés des particules
en vol, injection des particules, électrolyte, YSZ, SOFC, contacts interlamellaires,
conductivité ionique.
Abstract:
The aim of this PhD work is to elaborate using plasma spraying fine, dense, crack-free
coatings of Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) for SOFCs electrolyte.
The experimental approach has been based on the increase velocities of particles in a molten
state upon impact using three plasma spraying processes (Arc plasma spraying, vacuum
plasma spraying and supersonic inductive plasma spraying) and powder with a fine
granulometry (-25+5µm). In-flight particles and lamellaes characterisations were carried out
to study their influence onto deposit microstructure and the influence of the latter one on their
porosity and ionic conductivity.
Two kinds of microstructure function of spraying process were obtained thanks to the increase
of particle velocities upon impact. Those specific microstructures lead to the increase of the
number of good interlamellar contacts that allows benefiting ionic conductivity. So, in future,
it will be possible to elaborate all the stack (anode-electrolyte-cathode) with the same plasma
spraying process.
Keywords:
Arc plasma spraying, Vacuum Plasma Spraying, supersonic inductive plasma spraying, inflight
particles parameters, particles injection, electrolyte, SOFC, YSZ, interlamellar contacts,
ionic conductivity.
Laboratoires
Laboratoires Sciences des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface- Faculté
des Sciences-123 av. Albert Thomas-87060 Limoges Cedex. Centre de Recherche en
Technologies des Plasmas- Faculté de Génie-2500 Bd. Université-J1K2R1 Sherbrooke, QC,
Ca.
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