Pile à ammoniac utilisant un électrolyte mixte oxyde solide / hydroxyde fondu

Ammonia fuel cell using a mixed solid oxide/molten hydroxide electrolyte

• Auteur / Autrice : Lamis Atwi
• Direction : Virginie Lair, Armelle Ringuedé
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Inscription en doctorat le 03/10/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche de Chimie Paris
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Interfaces, Électrochimie, Énergie (I2E)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Chimie ParisTech / École Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP)

Mots clés

Mots clés libres

Pile à combustible haute température

Ammoniac

Composite oxyde/hydroxyde

Electrochimie

High temperature fuel cells

Ammonia

Composite oxide/hydroxide

Electrochemistry

Résumé

Ce projet exploratoire vise à étudier la faisabilité d'utiliser l'ammoniac comme combustible dans une pile à combustible haute température, à conduction mixte. L'objectif est de développer un électrolyte composite de type oxyde/hydroxyde fondu pour la conversion électrochimique directe de l'ammoniac. Differentes compositions d'électrolyte seront synthétisées et une première étude par analyse calorimétrique de type DSC-ATG sera menée afin de déterminer les conditions de température et de stabilté du milieu électrolytique, sous différentes atmosphères gazeuses. En fonction des résultats, une cellule complète de pile haute température sera testée et ses performances électrochimiques seront évaluées (par spectroscopie d'impédance électrochimique et courbe de polarisation). Dans un premier temps, la cellule pourra être symétrique et utiliser des métaux nobles avant de tester des électrodes usuelles à haute température (à base de nickel). En parallèle, des études de dégradation en milieu ammoniac liquide basse température seront menées par électrochimie afin d'étudier la stabilité des matériaux choisis.

This exploratory project aims to study the feasibility of using ammonia as fuel in a high-temperature, mixed-conduction fuel cell. The objective is to develop a composite electrolyte of the molten oxide/hydroxide type for the direct electrochemical conversion of ammonia. Different electrolyte compositions will be synthesized and a first study by calorimetric analysis of the TG-DSC type will be carried out in order to determine the temperature and stability conditions of the electrolytic medium, under different gaseous atmospheres. Depending on the results, a complete high-temperature fuel cell will be tested and its electrochemical performance will be evaluated (by electrochemical impedance spectroscopy and polarization curve). Initially, the cell could be symmetrical and use noble metals before testing the usual high-temperature electrodes (nickel-based). In parallel, studies of degradation in a low temperature liquid ammonia medium will be carried out by electrochemistry in order to study the stability of the chosen materials.