Objectifs : (avec les compétences visées)

Mettre en avant l’importance des matériaux dans les conversions énergétiques. Donner des clefs pour la compréhension de différents processus de conversion. 

Compétence : répondre à  un cahier des charges de choix des matériaux pour une conversion énergétique

Savoir mesurer de façon critique certaines propriétés relatives aux domaines de conversions énergétiques présentés ci-dessous.

Contenu :

 Cours et TD

Introduction sur les conversions énergétiques, les enjeux associés aux choix des modes de conversion en lien avec les échelles de production.

I-Echanges thermiques, calculs de flux thermiques conductifs, radiatifs et convectifs en régime stationnaire, Application aux choix matériaux isolants et présentation de quelques innovations

II-Place des matériaux dans le domaine de la production d’énergie nucléaire. Rappels sur les réactions nucléaires et les particules ionisantes. Présentation des matériaux présents dans un réacteur et des sollicitations extrêmes qu’ils subissent, réponses en termes de choix des matériaux.

III-Conversion photovoltaïque, principe, et cahier des charges. Place du silicium dans l’industrie photovoltaïque, chaîne de transformation de l’industrie du Silicium. Ouverture au photovoltaïque organique et aux chalcogénures. Introduction aux calculs de rendements.

IV-Conversion électrochimique. Principe de fonctionnement d’une pile à combustible, rappels sur la diffusion ionique  dans les solides. Choix des matériaux dans le cas d’une SOFC, en réponse aux sollicitations dans ce type de piles. Introduction aux calculs de rendements. Stockage et manipulation de l’hydrogène.

 TP

A-mesures de conductivité thermique

Découverte d’une technique de mesure de conduction thermique (systèmemHotdisk) et ses limites.Mesure des conductivités de différents ordres de grandeur sur différentes catégories de matériaux

B-conduction ionique par l’Argent dans les verres de chalcogénures

Découverte des mesures par pont d’impédance complexe. Mesure et comparaison de la résistivité dans deux verres de compositions différentes. Modélisation du circuit équivalent. Extraction de l’énergie d’activation à partir de données en température.

TP modes de résonnances de céramiques piezoélectriques.

C-Mesures d’impédance complexe pour deux PZT de taille différente, mise en évidence des fréquences de résonnances radiante et axiales. Modélisation de circuits équivalents.