Thèse de doctorat intitulée:
«Oxydes sans plomb à fort coefficient de qualité pour le stockage de l’énergie électrique.»
réalisée à l’UDSMM, ULCO sous la direction du M. Didier FASQUELLE, ULCO et du Mme. Amina TACHAFINE, ULCO.
La soutenance aura lieu le vendredi 06 Octobre à 9.30h dans l’amphithéâtre C001, bâtiment C, ULCO, Calais.
Parthiban PALANI
Doctorant en physique
Unité de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires (UDSMM), Calais
Résumé
Ce projet s’inscrit dans une thématique aux enjeux majeurs pour notre société : le stockage de l’énergie électrique, largement soulignée par notamment l’alliance nationale de coordination de la recherche pour l’énergie (ANCRE). L’axe développé ici concerne le stockage électrostatique au travers de la technologie des super-condensateurs. Ils peuvent stocker un million de fois plus d’énergie électrique qu’un condensateur classique. On commence à voir apparaître les premiers bus électriques, tramways, alimentés exclusivement par des super-condensateurs. Et cette technologie pourrait demain permettre de recharger en quelques minutes nos téléphones et véhicules électriques ou bien stocker l’électricité des panneaux photovoltaïques et éoliennes. Le but de ce travail est de contribuer à l’élaboration de nouveaux oxydes sans plomb pour la réalisation de condensateurs à fort coefficient de qualité (Q = 1/tgd) et forte capacité de stockage de l’énergie électrique. Actuellement, les condensateurs à base du matériau PbZrTiO3 (PZT) permettent d’embarquer de hautes densités d’énergie, mais cet oxyde contient du plomb. Hors, la directive européenne RoHS en application depuis le 01/07/2006 bannit le plomb qui est une substance dangereuse devant être remplacée par d’autres matériaux inoffensifs pour la santé et l’environnement. Ce travail de thèse concerne l’étude et l’élaboration de matériaux sans plomb, ici de titanates de strontium dopés au calcium pour les condensateurs électrostatiques, donc pour le stockage d’énergie électrique. Les matériaux Sr1-xCaxTiO3 ont été étudiés dans une gamme de composition spécifique, 0.30≤ x ≤ 0.40 sous forme de céramiques, de films épais et minces. L’objectif était d’explorer le potentiel de maximisation des performances de stockage d’énergie. SrTiO3 et CaTiO3 sont des matériaux paraélectriques quantiques, ce qui signifie que les fluctuations quantiques perturbent constamment l’établissement d’alignements dipolaires stables. Ce travail a permis de combler le fossé de la recherche entre les céramiques massives et les couches minces des matériaux (Sr, Ca)TiO3, étant donné qu’il n’existe aucun rapport à ce sujet. Les résultats obtenus ont révélé que les matériaux (Sr, Ca)TiO3 seraient un candidat potentiel pour les applications de stockage d’énergie.
