| Code APOGEE | Intitulé | ECTS | CM | TD | TP | 1ère Session | 2ème Session | ||||||||||
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| CC | Examen | Dérogatoire | Examen | ||||||||||||||
| Ecrit | Oral | TP | Ecrit | Oral | TP | Ecrit | Oral | TP | Ecrit | Oral | TP | ||||||
| CSNEMPE0 | Matériaux pour l'énergie | 3.0 | 15 | 12 | 20% | 80% | 100% | 100% | |||||||||
Pré-requis: notions de base en électrochimie Co-requis: notions abordées dans les UE "Matériaux Avancés et Nanomatériaux" et "Caractérisation des Matériaux"
Les objectifs à atteindre par l’étudiant sont : De disposer des connaissances et des compétences pour intégrer les industries de ces domaines ou réaliser une thèse dans le domaine du stockage d’hydrogène, des piles à combustible ou des accumulateurs électrochimiques.
- Connaître les différentes technologies liées aux piles à combustible, à la filière hydrogène et aux accumulateurs. - Connaître le principe de fonctionnement des matériaux utilisés dans de telles technologies et les phénomènes physico-chimiques associés. Connaître les méthodes d’analyse mise en oeuvre pour leur étude. - Savoir analyser des résultats de caractérisations électrochimiques et physico-chimiques.
A. Production et stockage d’hydrogène : - Production et purification. Stockage de l’hydrogène - systèmes et matériaux : Phénomènes de sorption (chimisorption, physisorption) Composés intermétalliques : Thermodynamique et cinétique des réactions solide-gaz. Diagrammes de phases. Propriétés structurales et physico-chimiques des hydrures de composés intermétalliques des principales familles : AB, AB2, AB5 (A et B éléments de transition ou de terres rares), composés à base de Mg. Relation entre propriétés physico-chimiques et thermodynamiques (stabilité, enthalpies de formation, capacité maximum d’absorption d’hydrogène, tenue en cyclage et hysteresis) Matériaux à grande surface spécifique : Matériaux carbonés, Metal Organic Frameworks (MOF), hybrides carbone-métal (Porosité, influence de la taille des nanoparticules métalliques, spillover). Hydrures chimiques complexes : aluminohydrures, borohydrures B. Générateurs électrochimiques et piles à combustibles : I. GENERALITES - Définition - Classification (pile- générateur – pile à combustible – supercapacité) - Pricipe de fonctionnement –pile Daniell) - Grandeurs caractéristiques (capacité, état de charge, profondeur de décharge…) II. GENERATEURS ELECTROCHIMIQUES - Matériaux d’électrode. Formulation d’électrodes/ Electrolyte/ SEI - Accumulateurs au plomb - Piles-générateurs lithium - Accumulateurs au nickel - charge des accumulateurs III. PILES A COMBUSTIBLES (PAC) • Pour chaque type de pile : type d’électrolyte, température de fonctionnement, applications principales et gamme de puissance, avantages et inconvénients : - PAC alcaline AFC - PAC à membrane échangeuse de proton PEMFC - PAC à acide phosphorique PAFC - PAC à carbonate fondu MCFC - PAC à oxyde solide SOFC - PAC à alimentation directe en méthanol DMFC - PAC zinc-air ZAFC • Description d’un système de PAC • Caractéristiques d’une PEMFC : tension à vide, tension de fonctionnement, rendements énergétiques, consommation et débit de gaz.
CM=15h, TD=9h Nbre d’heures de travail à la maison : 30 heures (Assimilation du cours, préparation et révision des TD, préparation des TP).
Questionnaire écrit – entretien avec délégués étudiants
Piles à combustibles: Principes, modélisation, applications avec exercices et problèmes corrigés, B. BLUNIER, A. MIROUI, Ellipes (2007)
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