Thermodynamics and operational properties of nanoporous heterogeneous lyophobic systems for mechanical and thermal energy storage/dissipation

par Yaroslav G. Grosu

Thèse de doctorat en Chimie-Physique

Sous la direction de Jean-Marie Nedelec et de Valentin Eroshenko.

Soutenue le 02-06-2015

à Clermont-Ferrand 2 , dans le cadre de École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme) (équipe de recherche) et de (ICCF) Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Pierre Grolier.

Le jury était composé de Jean-Marie Nedelec, Valentin Eroshenko, Victor Stoudenets.

Les rapporteurs étaient Elisabeth Charlaix, Philip Llewellyn.

  • Titre traduit

    Thermodynamique et propriétés opérationnelles de systèmes nanoporeux hétérogènes lyophobes pour le stockage / la dissipation d'énergie mécanique et thermique


  • Résumé

    La thèse est consacrée à l’étude théorique et expérimentale des propriétés thermodynamiques et d'usage de Systèmes Hétérogènes de Lyophobes nanoporeux (SHL) et leurs dépendances en fonction de la température afin de déterminer les conditions optimales et accroître l'efficacité des dispositifs énergétiques à base de SHL. La thèse présente les résultats obtenus dans trois directions principales de recherche: 1. Analyse thermodynamique; 2. Caractéristiques des SHL dans une large plage de température; 3. Stabilité de SHL dans différentes conditions opérationnelles. La gamme maximale de température étudiée est à 2 - 150 °C et 0.1 - 120 MPa pour la pression. En particulier, les résultats comprennent une équation d'état pour décrire des SHL réels qui prend en compte la distribution de taille des pores; les caractéristiques énergétiques de quatre (deux mésoporeux et deux microporeux) SHLs mesurées dans une large plage de température; certains nouveaux régimes de fonctionnement de SHLs ont été étudiés dans des conditions isobares contrôlées; enfin le concept d'utilisation de SHL comme système avec dilatation thermique négative prononcée est proposé.


  • Résumé

    The thesis is devoted to the theoretical and experimental investigations of thermodynamic and operational properties of nanoporous Heterogeneous Lyophobic Systems (HLS) and their temperature dependences in order to determine optimal conditions and increase efficiency of HLS-based energetical devices. The thesis reflects results obtained in three main directions of research: 1. Thermodynamic analysis; 2. Characteristics of HLS in a wide temperature range; 3. Stability of HLS under different operational conditions. Maximum temperature range investigated is to 2 - 150 ° C. Pressure range is 0.1 - 120 MPa. Particularly, results include proposed equation of state for real HLS, which takes into account pore size distribution function; the energetic characteristics of four (two mesoporous and two microporous) HLSs collected in a wide temperature range; some new operation regimes of HLSs were investigated under controlled isobaric conditions; proposed concept of usage of HLS as a system with pronounced negative thermal expansion.


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