Contexte :

Les piles thermiques sont des dispositifs générateurs de courant à usage unique. Leur sûreté et leur fiabilité en font une source d’énergie auxiliaire ou de secours idéale. Suite à son amorçage par un dispositif pyrotechnique, l’électrolyte contenu dans la pile se liquéfie et devient conducteur. Tant que l’électrolyte restera liquide, la pile pourra fournir du courant. Le principe de dimensionnement d’une pile thermique repose donc sur la capacité de cet objet à maintenir la chaleur en son coeur durant l’intégralité de sa durée d’utilisation. Il est donc primordial de maîtriser au mieux le comportement de l’isolant thermique présent au coeur de la pile et assurant la durée du fonctionnement.

Des super-isolants (matériaux ayant des propriétés d’isolation thermique meilleures que l’air) sont utilisés dans les piles. Ce comportement de super-isolation n’est cependant vrai que lorsque le matériau se trouve dans des conditions normales de température et de pression (ou sous vide). Durant la mise en fonctionnement de la pile, un ensemble de gaz de combustion sont générés par le coeur de la pile et viennent dégrader les performances de l’isolant.

Objectif de la thèse :

L’objectif de la thèse est de pouvoir caractériser le comportement d’un super-isolant lorsqu’il se trouve dans un environnement de fonctionnement très dégradé par rapport à sa fonction première. La loi de comportement dépendra de la nature des gaz présents dans la pile, de la pression des gaz et aussi de la cinétique de transport des gaz dans le matériau.

Déroulement de la thèse :

Une première partie de la thèse consistera à identifier et quantifier les différents modes de dégradation de la conductivité des super-isolants. L’influence de la nature et de la quantité de gaz en présence sera aussi évaluée.

Des expériences spécifiques devront être élaborées afin de mettre le matériau dans des conditions le plus proche possible de l’environnement « en pile ».

Un modèle de comportement sera réalisé (liant les quantités et natures des gaz ainsi que leur cinétique de diffusion). Ce modèle sera confronté et consolidé par des essais globaux sur des piles réelles.

Directeur de thèse et école doctorale :

Identification en cours

Contact :

Sylvain CHUPIN – CEA/Le Ripault – BP 16 – 37260 Monts – 02.47.34.40.00