L'objectif de cette etude est de realiser une membrane echangeuse anionique pouvant etre util... more L'objectif de cette etude est de realiser une membrane echangeuse anionique pouvant etre utilisee dans une pile a combustible alcaline a electrolyte solide polymere alcalin. La formation de groupements ammonium quaternaire formes par le DABCO et la quinuclidine montre une bonne resistance a la degradation thermique. Les membranes elaborees a partir de la polyepichlorhydrine, du copolymere polyepichlorhydrine-allyl glycidyl ether et des deux amines precedentes sont reticulees par voie thermique et photochimique. Les membranes photoreticulees ont une capacite d'echange ionique de 1,3 meq/g et un conductivite de l'ordre de 8. 10[puissance]-2 S/cm a 25°C dans KOH 2,5M. Les interfaces electrodes-membranes etudiees sous oxygene et sous hydrogene, grâce a un montage demi-pile, ont ete optimisees et permettent de realiser une pile a combustible alcaline a membrane developpant une puissance maximale de l'ordre de 100 mW/cm2 sous H2/O2 a 28°C et de 12 mW/cm2 avec un melange methanol-KOH 4M a 25°C.
Depuis plus de dix ans, les etudes effectuees sur les super-condensateurs concernent la mise au p... more Depuis plus de dix ans, les etudes effectuees sur les super-condensateurs concernent la mise au point et la realisation de gros elements, dont les capacites peuvent atteindre plusieurs milliers de farads. L'utilisation de condensateurs classiques ne permet que des energies massiques tres faibles, et le developpement des super-condensateurs doit permettre un gain tres substantiel sur ce point (gain qui peut aller d'un facteur 100 a 1000). Dans la categorie des super-condensateurs, differentes familles peuvent etre identifiees : ceux a electrodes de carbone, a oxydes mixtes, ou a polymere conducteur electronique. Dans la recherche d'une optimisation des performances de ces nouveaux composants, la mise au point de super-condensateurs mixtes ou hybrides comportant une electrode de carbone et une seconde electrode comportant un polymere conducteur electronique se revele une voie feconde, que nous avons developpee. Dans ce but, le CNAM a travaille dans le domaine des super-condensateurs pendant plus de dix ans et a focalise ses travaux recents sur les supercondensateurs carbone/carbone [1], et aussi sur les super-condensateurs hybrides carbone/polymere conducteur electronique [2]. Cette voie permet d'envisager une amelioration notable des performances et d'atteindre notamment des energies massiques pouvant aller de 5 a plus de 10 Wh/kg. La presentation donnera une vue d'ensemble de ce theme des super-condensateurs et donnera les principaux resultats obtenus au CNAM sur le sujet des super-condensateurs hybrides. Nos resultats seront presentes et analyses, jusqu'a la realisation de prototypes dont nous donnerons les caracteristiques obtenues. Nous presenterons egalement les grandes lignes directrices de nos travaux en cours.
... Corresponding author: Marian Chatenet E-mail: Marian.Chatenet@lepmi.inpg.fr Page 2. 6th Advan... more ... Corresponding author: Marian Chatenet E-mail: Marian.Chatenet@lepmi.inpg.fr Page 2. 6th Advanced Batteries and Accumulators ABA-2005 Key Lectures ... References 1. J. Vondrák, M. Sedlaříková, V. Novák, J. New Mater. for Electrochem. Syst., 1, 25 (1998). ...
Ce travail decrit un procede de consolidation des sols par electro-injection du silicate de sodiu... more Ce travail decrit un procede de consolidation des sols par electro-injection du silicate de sodium. Il s'applique aux sols peu permeables, pour lesquels les methodes d'injection classiques sont inoperantes. Ce procede s'appuie sur les proprietes electrocinetiques des particules minerales en milieu aqueux que les argiles sont pratiquement seules a posseder dans les sols. La methode consiste a introduire, par effet d'electro-osmose, une solution de silicate de sodium dans le sol, qui s'y polymerise. Dans ce travail deux aspects essentiels ont ete abordes: le mecanisme d'interaction du silicate de sodium avec les sols. Nous avons, d'une part, mis en evidence l'influence des parametres pertinents, tels que la mineralogie et la physico-chimie (capacite d'echange, ph). Nous avons, d'autre part, etudie sur des cellules, parfois a l'echelle metrique, les conditions de reussite d'une operation d'electro-injection. Nous avons confirme que ce...
ABSTRACT The aim of this work was to check the possibility of using an anionic membrane or a soli... more ABSTRACT The aim of this work was to check the possibility of using an anionic membrane or a solid polymer electrolyte (SPE) in an alkaline fuel cell. In first, the membrane was electrochemically characterized by measuring ionic conductivity (potentiometric method and electrochemical impedance) and transport numbers were measured (Henderson’s and Hittorf’s method). The ion-exchange capacity was also determined as well as the water content of the membrane. Then, an alkaline laboratory fuel cell using the SPE was assembled and showed the feasibility of the system. Finally, the performances were widely improved while using an interfacial solution between the electrodes and the membrane.
La fabrication economique d'electrodes en vue de realiser des supercapacites d'environ 30... more La fabrication economique d'electrodes en vue de realiser des supercapacites d'environ 300 F et permettant de fournir une puissance moximale de 125 watts (2 V/element) dans un volume predefini a ete engagee. Plusieurs compositions d'electrodes ont ete testees, ainsi que differents graphites et differents liants : le PTFE et un melange CMC/PTFE. La composition etablie, des modules de 2 V contenant 26 et 24 electrodes ont ete assembles. On a ainsi obtenu des capacites volumiques superieures ou egales a 25 F/cm 3 par electrode, avec une constante de temps d'au maximum 3 secondes et des puissances specifiques compatibles avec une application de demorrage d'automobile.
Nous avons etudie le vieillissement thermique de polypyrrole (PPy) synthetise a l'aide de tos... more Nous avons etudie le vieillissement thermique de polypyrrole (PPy) synthetise a l'aide de tosylate ou de chlorure ferrique. Le PPy synthetise a l'aide du tosylate ferrique est plus conducteur que celui synthetise a l'aide du chlorure ferrique. Les deux polymeres ont un comportement identique pour des traitements a 120 o C, 140 o C et 180 o C. La degradation du polypyrrole suit, en atmosphere oxydante, une cinetique du premier ordre apres une periode de stabilisation regie par la diffusion de l'oxygene au sein du materiau
Les polymeres conducteurs electroniques ont deja suscite beaucoup d’interet parmi les scientifiqu... more Les polymeres conducteurs electroniques ont deja suscite beaucoup d’interet parmi les scientifiques et les centres de recherche industriels du monde entier. La decouverte par Shirakawa d’une methode de synthese permettant d’obtenir des films de polyacetylene souples et mecaniquement resistants, puis l’exploitation de ce materiau par le professeur Mac Diarmid dans le domaine des generateurs electrochimiques ont largement contribue a l’engouement. Les chiffres publies ont laisse croire trop facilement que les polymeres conducteurs pourraient servir a la construction de batteries d’accumulateurs legeres, puissantes et economiques. Or les generateurs a polymeres conducteurs presentent des capacites specifiques analogues a celle du plomb - acide quand on tient compte de l’electrolyte et du solvant. Par suite de leur faible densite, les capacites volumiques sont donc beaucoup moins bonnes. Le principal contresens associe aux generateurs a polymeres conducteurs est celui relatif a la puissance. La puissance depend essentiellement de la densite de courant maximum par unite de surface d’electrode fonction en general de la resistivite de l’electrolyte et de la diffusion. La resistivite des electrolytes a base de solvants organiques utilises pour les polymeres conducteurs est cent fois plus forte que la resistivite de l’acide sulfurique ou de la potasse aqueuse utilises dans les accumulateurs commerciaux. En outre les phenomenes de dopage et de dedopage necessite des diffusions d’ions a l’interieur des masses actives qui sont tres lentes et severement limitantes dans le cas des generateurs a polymeres conducteurs. Il n’est donc pas possible avec ces derniers d’obtenir des generateurs de puissance comme cela a souvent ete suggere. Les proprietes de cyclage et d’autodecharge varient beaucoup d’un polymere a l’autre, actuellement seuls le poly pyrrole et la poly aniline semblent presenter des proprietes acceptables comme masses actives positives. Ils presentent la particularite de fournir des courbes de decharge analogues a celles des supercondensateurs; si leur fonctionnement electrochimique est similaire, ils pourraient subir sans dommage un grand nombre de cycles sans vieillissement important, pourvu que le solvant organique resiste aux tensions de fin de charge. Le poly acetylene et le poly paraphenylene presentent eux de bonnes capacite de cyclage lorsqu’ils sont utilises comme masses actives negatives. La possibilite de pouvoir effectuer un grand nombre de cycles en generateurs etanches sans entretien, avec une bonne indication de l’etat de charge sont actuellement les principales qualites associees a l’utilisation des polymeres conducteurs dans les generateurs electrochimiques.
ABSTRACT Water desalination was performed by electrodialysis (ED) in batch recirculation mode by ... more ABSTRACT Water desalination was performed by electrodialysis (ED) in batch recirculation mode by means of cationic and anionic membranes containing sulfonate and ammonium groups, respectively. Variations in sodium chloride (NaCl) concentration in dilute compartment versus time during ED experiments were recorded at different voltages, flow rates, and feed concentrations. ED experiments were modelled by means of a semiempirical kinetic model. A good agreement is found between experimental data and the model.
Ohmori et al. (1), then Mizuno et al. (2,3) showed in high voltage-high current electrolysis expe... more Ohmori et al. (1), then Mizuno et al. (2,3) showed in high voltage-high current electrolysis experiments the production of excess heat and abnormal production of hydrogen. Cirillo et al. (4) have shown transmutation of elements on the tungsten cathode during similar types of plasma electrolysis. Also, Fauvarque et al. (5) have shown the production of excess heat. All these experiments have been performed with light water at boiling temperature i.e. 100°C and atmospheric pressure. We have developed a new calorimeter that can operate at higher temperatures and higher pressures. The cell is of cylindrical shape made of Teflon 10 cm in diameter and 21 cm high. The cell is positioned on a balance in order to measure continuously the weight loss of the cell during operation. The tungsten cathode of various diameters is located at the center of the cell, and the anode is a stainless steel foil surrounding the cathode. A mechanical pressure gauge permits the measurement of the pressure of the cell. The temperature is calculated from the pressuretemperature boiling curve. A calibrated relief valve keeps the pressure constant in the cell. The electrical input power is measured by a high-speed wattmeter, and the heat produced is calculated from the weight loss of the cell. The cell is also equipped with a resistor for calibration of the system, and heating the water to boiling prior to the start of the electrolysis.
L'objectif de cette etude est de realiser une membrane echangeuse anionique pouvant etre util... more L'objectif de cette etude est de realiser une membrane echangeuse anionique pouvant etre utilisee dans une pile a combustible alcaline a electrolyte solide polymere alcalin. La formation de groupements ammonium quaternaire formes par le DABCO et la quinuclidine montre une bonne resistance a la degradation thermique. Les membranes elaborees a partir de la polyepichlorhydrine, du copolymere polyepichlorhydrine-allyl glycidyl ether et des deux amines precedentes sont reticulees par voie thermique et photochimique. Les membranes photoreticulees ont une capacite d'echange ionique de 1,3 meq/g et un conductivite de l'ordre de 8. 10[puissance]-2 S/cm a 25°C dans KOH 2,5M. Les interfaces electrodes-membranes etudiees sous oxygene et sous hydrogene, grâce a un montage demi-pile, ont ete optimisees et permettent de realiser une pile a combustible alcaline a membrane developpant une puissance maximale de l'ordre de 100 mW/cm2 sous H2/O2 a 28°C et de 12 mW/cm2 avec un melange methanol-KOH 4M a 25°C.
Depuis plus de dix ans, les etudes effectuees sur les super-condensateurs concernent la mise au p... more Depuis plus de dix ans, les etudes effectuees sur les super-condensateurs concernent la mise au point et la realisation de gros elements, dont les capacites peuvent atteindre plusieurs milliers de farads. L'utilisation de condensateurs classiques ne permet que des energies massiques tres faibles, et le developpement des super-condensateurs doit permettre un gain tres substantiel sur ce point (gain qui peut aller d'un facteur 100 a 1000). Dans la categorie des super-condensateurs, differentes familles peuvent etre identifiees : ceux a electrodes de carbone, a oxydes mixtes, ou a polymere conducteur electronique. Dans la recherche d'une optimisation des performances de ces nouveaux composants, la mise au point de super-condensateurs mixtes ou hybrides comportant une electrode de carbone et une seconde electrode comportant un polymere conducteur electronique se revele une voie feconde, que nous avons developpee. Dans ce but, le CNAM a travaille dans le domaine des super-condensateurs pendant plus de dix ans et a focalise ses travaux recents sur les supercondensateurs carbone/carbone [1], et aussi sur les super-condensateurs hybrides carbone/polymere conducteur electronique [2]. Cette voie permet d'envisager une amelioration notable des performances et d'atteindre notamment des energies massiques pouvant aller de 5 a plus de 10 Wh/kg. La presentation donnera une vue d'ensemble de ce theme des super-condensateurs et donnera les principaux resultats obtenus au CNAM sur le sujet des super-condensateurs hybrides. Nos resultats seront presentes et analyses, jusqu'a la realisation de prototypes dont nous donnerons les caracteristiques obtenues. Nous presenterons egalement les grandes lignes directrices de nos travaux en cours.
... Corresponding author: Marian Chatenet E-mail: Marian.Chatenet@lepmi.inpg.fr Page 2. 6th Advan... more ... Corresponding author: Marian Chatenet E-mail: Marian.Chatenet@lepmi.inpg.fr Page 2. 6th Advanced Batteries and Accumulators ABA-2005 Key Lectures ... References 1. J. Vondrák, M. Sedlaříková, V. Novák, J. New Mater. for Electrochem. Syst., 1, 25 (1998). ...
Ce travail decrit un procede de consolidation des sols par electro-injection du silicate de sodiu... more Ce travail decrit un procede de consolidation des sols par electro-injection du silicate de sodium. Il s'applique aux sols peu permeables, pour lesquels les methodes d'injection classiques sont inoperantes. Ce procede s'appuie sur les proprietes electrocinetiques des particules minerales en milieu aqueux que les argiles sont pratiquement seules a posseder dans les sols. La methode consiste a introduire, par effet d'electro-osmose, une solution de silicate de sodium dans le sol, qui s'y polymerise. Dans ce travail deux aspects essentiels ont ete abordes: le mecanisme d'interaction du silicate de sodium avec les sols. Nous avons, d'une part, mis en evidence l'influence des parametres pertinents, tels que la mineralogie et la physico-chimie (capacite d'echange, ph). Nous avons, d'autre part, etudie sur des cellules, parfois a l'echelle metrique, les conditions de reussite d'une operation d'electro-injection. Nous avons confirme que ce...
ABSTRACT The aim of this work was to check the possibility of using an anionic membrane or a soli... more ABSTRACT The aim of this work was to check the possibility of using an anionic membrane or a solid polymer electrolyte (SPE) in an alkaline fuel cell. In first, the membrane was electrochemically characterized by measuring ionic conductivity (potentiometric method and electrochemical impedance) and transport numbers were measured (Henderson’s and Hittorf’s method). The ion-exchange capacity was also determined as well as the water content of the membrane. Then, an alkaline laboratory fuel cell using the SPE was assembled and showed the feasibility of the system. Finally, the performances were widely improved while using an interfacial solution between the electrodes and the membrane.
La fabrication economique d'electrodes en vue de realiser des supercapacites d'environ 30... more La fabrication economique d'electrodes en vue de realiser des supercapacites d'environ 300 F et permettant de fournir une puissance moximale de 125 watts (2 V/element) dans un volume predefini a ete engagee. Plusieurs compositions d'electrodes ont ete testees, ainsi que differents graphites et differents liants : le PTFE et un melange CMC/PTFE. La composition etablie, des modules de 2 V contenant 26 et 24 electrodes ont ete assembles. On a ainsi obtenu des capacites volumiques superieures ou egales a 25 F/cm 3 par electrode, avec une constante de temps d'au maximum 3 secondes et des puissances specifiques compatibles avec une application de demorrage d'automobile.
Nous avons etudie le vieillissement thermique de polypyrrole (PPy) synthetise a l'aide de tos... more Nous avons etudie le vieillissement thermique de polypyrrole (PPy) synthetise a l'aide de tosylate ou de chlorure ferrique. Le PPy synthetise a l'aide du tosylate ferrique est plus conducteur que celui synthetise a l'aide du chlorure ferrique. Les deux polymeres ont un comportement identique pour des traitements a 120 o C, 140 o C et 180 o C. La degradation du polypyrrole suit, en atmosphere oxydante, une cinetique du premier ordre apres une periode de stabilisation regie par la diffusion de l'oxygene au sein du materiau
Les polymeres conducteurs electroniques ont deja suscite beaucoup d’interet parmi les scientifiqu... more Les polymeres conducteurs electroniques ont deja suscite beaucoup d’interet parmi les scientifiques et les centres de recherche industriels du monde entier. La decouverte par Shirakawa d’une methode de synthese permettant d’obtenir des films de polyacetylene souples et mecaniquement resistants, puis l’exploitation de ce materiau par le professeur Mac Diarmid dans le domaine des generateurs electrochimiques ont largement contribue a l’engouement. Les chiffres publies ont laisse croire trop facilement que les polymeres conducteurs pourraient servir a la construction de batteries d’accumulateurs legeres, puissantes et economiques. Or les generateurs a polymeres conducteurs presentent des capacites specifiques analogues a celle du plomb - acide quand on tient compte de l’electrolyte et du solvant. Par suite de leur faible densite, les capacites volumiques sont donc beaucoup moins bonnes. Le principal contresens associe aux generateurs a polymeres conducteurs est celui relatif a la puissance. La puissance depend essentiellement de la densite de courant maximum par unite de surface d’electrode fonction en general de la resistivite de l’electrolyte et de la diffusion. La resistivite des electrolytes a base de solvants organiques utilises pour les polymeres conducteurs est cent fois plus forte que la resistivite de l’acide sulfurique ou de la potasse aqueuse utilises dans les accumulateurs commerciaux. En outre les phenomenes de dopage et de dedopage necessite des diffusions d’ions a l’interieur des masses actives qui sont tres lentes et severement limitantes dans le cas des generateurs a polymeres conducteurs. Il n’est donc pas possible avec ces derniers d’obtenir des generateurs de puissance comme cela a souvent ete suggere. Les proprietes de cyclage et d’autodecharge varient beaucoup d’un polymere a l’autre, actuellement seuls le poly pyrrole et la poly aniline semblent presenter des proprietes acceptables comme masses actives positives. Ils presentent la particularite de fournir des courbes de decharge analogues a celles des supercondensateurs; si leur fonctionnement electrochimique est similaire, ils pourraient subir sans dommage un grand nombre de cycles sans vieillissement important, pourvu que le solvant organique resiste aux tensions de fin de charge. Le poly acetylene et le poly paraphenylene presentent eux de bonnes capacite de cyclage lorsqu’ils sont utilises comme masses actives negatives. La possibilite de pouvoir effectuer un grand nombre de cycles en generateurs etanches sans entretien, avec une bonne indication de l’etat de charge sont actuellement les principales qualites associees a l’utilisation des polymeres conducteurs dans les generateurs electrochimiques.
ABSTRACT Water desalination was performed by electrodialysis (ED) in batch recirculation mode by ... more ABSTRACT Water desalination was performed by electrodialysis (ED) in batch recirculation mode by means of cationic and anionic membranes containing sulfonate and ammonium groups, respectively. Variations in sodium chloride (NaCl) concentration in dilute compartment versus time during ED experiments were recorded at different voltages, flow rates, and feed concentrations. ED experiments were modelled by means of a semiempirical kinetic model. A good agreement is found between experimental data and the model.
Ohmori et al. (1), then Mizuno et al. (2,3) showed in high voltage-high current electrolysis expe... more Ohmori et al. (1), then Mizuno et al. (2,3) showed in high voltage-high current electrolysis experiments the production of excess heat and abnormal production of hydrogen. Cirillo et al. (4) have shown transmutation of elements on the tungsten cathode during similar types of plasma electrolysis. Also, Fauvarque et al. (5) have shown the production of excess heat. All these experiments have been performed with light water at boiling temperature i.e. 100°C and atmospheric pressure. We have developed a new calorimeter that can operate at higher temperatures and higher pressures. The cell is of cylindrical shape made of Teflon 10 cm in diameter and 21 cm high. The cell is positioned on a balance in order to measure continuously the weight loss of the cell during operation. The tungsten cathode of various diameters is located at the center of the cell, and the anode is a stainless steel foil surrounding the cathode. A mechanical pressure gauge permits the measurement of the pressure of the cell. The temperature is calculated from the pressuretemperature boiling curve. A calibrated relief valve keeps the pressure constant in the cell. The electrical input power is measured by a high-speed wattmeter, and the heat produced is calculated from the weight loss of the cell. The cell is also equipped with a resistor for calibration of the system, and heating the water to boiling prior to the start of the electrolysis.
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Papers by jean François Fauvarque