Stockage électrochimique d'hydrogène dans le carbure de titane

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

couches minces, frittage, cristallographie, dépôt chimique en phase vapeur (CVD), titane, électrochimie, hydrogène

Mots-clés

Carbure de titane - Thèses et écrits académiques,

Frittage (métallurgie) - Thèses et écrits académiques,

électrochimie - Thèses et écrits académiques,

Hydrogène (combustible) - Stockage - Thèses et écrits académiques,

Structure cristalline (solides) - Thèses et écrits académiques,

Dépôt en phase vapeur - Thèses et écrits académiques

Ce travail concerne l'étude de la faisabilité de l'insertion électrochimique de l'hydrogène dans le carbure de titane sous-stoechiométrique de formule TiCx obtenu par des procédés de frittage réactifs conventionnels (naturel et sous charge) et sous forme de couches minces par pulvérisation cathodique magnétron. L'insertion électrochimique de l'hydrogène dans ce matériau dépend grandement de plusieurs facteurs : le procédé d'élaboration, la structure cristalline et la stoechiométrie du carbure. Le frittage sous charge des carbures TiCx avec x inférieur ou égal a 0,70 mènent à l'obtention d'une structure cristalline ordonnée où les plans (111) de carbone sont partiellement vides permettant l'insertion de l'hydrogène dans le matériau. A l'inverse, les carbures préparés par frittage naturel à haute température (2100°C) ne permettent pas l'insertion de l'hydrogène quelle que soit la stoechiométrie du carbure car les lacunes de carbone sont désordonnées dans leur structure cristalline. Néanmoins, il est possible d'ordonner ces lacunes de carbones par des recuits thermiques à basse température (730°C) et d'identifier de nouveau les plans (111) de carbone partiellement vides comme responsable de l'insertion de l'hydrogène dans le carbure de titane dont le coefficient de diffusion a ete estimé a 1,2  X 10⁻¹³ cm².s⁻¹ dans TiC₀.₆₀. La réaction électrochimique d'oxydation du carbure de titane a aussi été étudiée, où il est démontré que le carbure de titane s'oxyde en TiO₂ avec un rejet de CO₂.