Soutenance de thèse de Guillaume LEPAGE

Guillaume LEPAGE a soutenu le 10 décembre 2012 sa thèse de doctorat, intitulée :

 

 » Caractérisation et optimisationd’une pile à combustible microbienne  « 

La soutenance aura lieu en salle des conseils, au deuxième étage du bâtiment Chartreuse.

 

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Résumé

 

Dans le cadre de ce projet initiant la nouvelle thématique de recherche sur les piles à combustible microbiennes (PCM) au LOCIE, nous tentons de répondre aux problématiques principales suivantes: quelles stratégies d’intensification des transferts peuvent être mises en œuvre pour optimiser les efficacités de conversion chimiques et énergétiques des PCM? Quels sont les moyens de caractérisation et de contrôle des phénomènes mécanistiques inhérents aux réactions bio-électro-chimiques à chaque électrode? Dans un premier temps, nous abordons le sujet à travers deux stratégies concrètes d’optimisation en terme d’architecture : l’utilisation d’électrodes poreuses en carbone vitreux réticulé (CVR) pour maximiser l’aire d’électrode active au sein d’un volume donné d’une part, et d’autre part, l’intégration multi-échelle via l’approche constructale, dont l’objectif est de minimiser et de répartir uniformément les résistances internes au sein du réacteur. Dans un second temps, nous présentons une démarche fondamentale qui s’est attaché à identifier et caractériser les mécanismes électrochimiques, via l’évaluation de l’effet de facteurs d’ordre physico-chimiques (température, conductivité, pouvoir tampon, concentration en substrat) et de facteurs d’ordre matériels (CVR oxydé, cathode à air platinée, épaisseur de membrane, aire de cathode) sur le fonctionnement d’une PCM. Pour cette approche multifactorielle, nous avons appliqué la méthodologie des plans d’expérience par la méthode de Tagushi. Des analyses par spectroscopie d’impédance électrochimique visent à apporter une vision complémentaire de notre système. L’analyse des spectres d’impédance des électrodes et du réacteur nous a permis de modéliser les mécanismes électrochimiques en jeu à travers des analogies électriques, associant effets résistifs et capacitifs.