Élaboration et caractérisation de céramiques à base d’oxyde de zinc à très haute tenue énergétique

Manufacturing and characterization of zinc oxide ceramics with very high energy capability

• Auteur / Autrice : Jonathan Morel
• Direction : Renaud Metz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 02/11/2009
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire hydrazines et procédés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Gerbier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renaud Metz, Mehrdad Hassanzadeh, Alain Rousseau, Henri Delalu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Satre, Philippe Papet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cinétique chimique

Barbotine (céramique)

Varistances

Frittage (métallurgie)

Mots clés libres

Cinétique

Oxydation

Varistances

Barbotine

Atomisation

Frittage

Tenue énergétique

Kinetic

Oxidation

Varistors

Slurry

Atomization

Sintering

Energy capability

Résumé

Devant l’augmentation constante de la demande énergétique mondiale, la protection des installations électriques contre les effets de la foudre ou des instabilités du réseau nécessite des équipements toujours plus performants et adaptés. La technologie céramique apporte une solution à ce problème grâce à des dipôles à base d’oxyde de zinc possédant des propriétés électriques non linéaires se traduisant par une décroissance de leur résistance à mesure que la tension augmente. La tendance actuelle dictée par des défis technico-économiques et les nouvelles normes européennes conduit à réduire le poids et les dimensions de ces dipôles ou varistances : L’objectif et les principaux résultats de cette thèse sont : 1- Transfert à l’échelle pilote (100kg) de varistances miniaturisées à très haute tenue énergétique pouvant supporter plus de 300J.cm-3 en onde rectangulaire de courant de 800A en conformité avec la norme CEI 600 99-4 de 2006 [Classe III 10kA-5kV] 2- Pour atteindre les objectifs, il a été nécessaire d’abaisser les tensions d’écrêtage de 3%±0.2%. Ce fléchissement est apparemment modeste mais il est associé à une augmentation de la densité de courant traversant la céramique de plus de 30%

With the constant increase of world energy demand, the protection of electrical installations against the effects of lightning or network's instabilities, requires equipment more powerful and adapted. Ceramic technology brings a solution to this problem thanks to zinc oxide dipoles having nonlinear electric properties resulting in a decrease of their resistance as the tension increases. The current trend driven by technico-economic challenges and new European standards results in reducing the weight and dimensions of these dipoles or varistors: The objective and the principal results of this thesis are: 1- Transfer on the semi-industrial scale (100kg) of miniaturized varistors with very high energy capability being able to support more 300J.cm-3 in rectangular wave of current of 800A in conformity with standard CEI 600 99-4 of 2006 [Class III 10kA-5kV] 2- To achieve these goals, it was necessary to lower the clamping voltage of 3%±0.2%. This bending is apparently modest but it is associated with an increase of current density crossing the ceramics of more than 30%