Optimisation du traitement thermique d'un joint vitrocéramique d'électrolyseur haute température (EHT)
Abstract
L'étanchéité est une problématique majeure dans les électrolyseurs haute température utilisés pour la production d'hydrogène. Le cahier des charges que doivent respecter les joints d'étanchéité est particulièrement exigeant. En plus d'assurer l'étanchéité, le joint doit posséder des propriétés mécaniques (tenue à la pression, coefficient d'expansion thermique compatible avec les matériaux en contact, ténacité...), thermomécaniques, chimiques et posséder une résistivité électrique suffisante. De plus, les géométries sont complexes et les longueurs à étancher importantes. Ces nombreuses contraintes mènent à l'utilisation de poudre de verre mise en suspension dans des solvants organiques pour former une barbotine. Ce procédé permet une mise en place du joint par simple dépôt de la barbotine sur les zones à étancher. Un traitement thermique est ensuite appliqué pour mettre en forme l'ensemble des joints et assurer l'étanchéité du système. Utiliser une composition ayant tendance à cristalliser permet, à priori, d'améliorer les propriétés thermiques et mécaniques [1].
Le traitement thermique de référence consiste en une première montée en température suivi d'un palier de cristallisation. Lors de l'augmentation de la température, les solvants organiques s'évaporent en produisant du CO2 ce qui provoque l'apparition de porosité. Le frittage de la poudre de verre a également lieu lors de cette étape. Une cristallisation de surface précoce peut entrer en compétition avec le phénomène de frittage et empêcher la densification maximale de la vitrocéramique en figeant la structure. L'objectif de l'étude est d'obtenir un joint possédant une densité maximale, donc une porosité minimale, en contrôlant l'élimination des solvants organiques, le frittage et la cristallisation. Cet exposé présentera les résultats de l'étude avec en particulier l'impact de paliers de déliantage et de frittage.
