Stockage thermique pour centrale solaire thermodynamique à concentration mettant en oeuvre des matériaux céramiques naturels ou recyclés

Compare to fossil fuel energy resources, solar energy presents the inherent characteristic given by the very nature of the resource (intermittent availability). This observation highlights the need for thermal energy storage system. This doctoral thesis studies thermal energy storage for concentrating solar power plant, as well as its two essential components: the heat transfer fluid and the thermal energy storage materials. The analysis of the thermocline storage system with filler materials is achieved through experimental and numerical approaches. An innovative alternative for the heat transfer fluid consists to use vegetable oils, which offers comparable thermal properties and operating behavior to conventional thermal fluid. Regarding thermal energy storage materials, many natural and recycled materials can be used. A storage material with controlled geometry is developed from steel industry co-product. The originality of this combination for thermal energy storage combines performance, materials availability at industrial scale while reducing environmental and financial impact.Par rapport aux ressources énergétiques fossiles combustibles, l’énergie solaire présente des caractéristiques inhérentes à la nature même de la ressource. Ce constat met en évidence la nécessité de système de stockage d’énergie. Ce travail de thèse consiste à étudier un stockage thermique pour une centrale solaire à concentration, ainsi que ses deux composants essentiels : le fluide de transfert et les matériaux de garnissage solides. La compréhension du système de stockage thermocline sur lit de roche est réalisée grâce à une approche expérimentale et numérique. Une alternative innovante sur le choix du fluide de transfert consiste à utiliser des huiles végétales. Concernant le garnissage, un matériau à géométrie contrôlée est développé à partir d’un coproduit issu de la sidérurgie. L’originalité de cette association pour le stockage thermique permet d’allier performance, disponibilité des matériaux en quantité industrielle tout en réduisant l’impact environnemental et financier

Proposition d’un processus et d’outils pour industrialiser la rénovation énergétique des bâtiments

La France s’est engagée à diviser par quatre ses émissions de gaz à effet de serre entre 1990 et 2050. Cela impose une réduction considérable de la consommation d’énergie des bâtiments. En particulier, il faut réaliser des travaux de rénovation énergétique dans 500 000 logements par an. Actuellement, les rénovations sont réalisées de manière artisanale. La plupart des travaux sont effectués manuellement sur chantier avec une qualité de la mise en œuvre souvent insuffisante. Les délais sont rarement respectés et les coûts dérivent au cours du projet. Pour résoudre ces problèmes, ce travail de recherche propose d’industrialiser la rénovation. D’un point de vue technique, l’industrialisation consiste à concevoir et mettre en œuvre des solutions constructives qui s’adaptent à chaque bâtiment et assurent la maîtrise de la qualité. D’un point de vue organisationnel, elle vise à définir un processus de rénovation complet ainsi que les acteurs, outils et méthodes associés. Cette thèse présente à la fois le produit (système constructif) et le processus d’industrialisation. Le système constructif est basé sur des panneaux multifonctionnels de grandes dimensions qui sont préfabriqués en usine et fixés sur les façades extérieures des bâtiments. Il réduit fortement le temps de mise en œuvre sur chantier, mais il impose de connaître précisément la géométrie des façades existantes. Pour cela, une technique de relevé tridimensionnel sans contact peut être utilisée pour créer rapidement une maquette numérique des bâtiments existants. Celle-ci servira pour les études énergétiques, structurelles, et architecturales et pour la configuration. Ensuite, un configurateur est proposé pour aider l’utilisateur à choisir les options des panneaux et réaliser leur calepinage (choix de leurs dimensions et positionnement sur les façades). Il permet d’éditer la gamme de montage des panneaux et un devis précis. D’autre part, un outil d’estimation est proposé pour établir les devis et planning initiaux d’après les études préliminaires. Cet outil sera alimenté par le retour d’expérience du configurateur. Enfin, un outil d’optimisation est présenté pour planifier le chantier en fonction du plan de charge des fabricants de panneaux et des ressources nécessaires pour la mise en œuvre. La fonction objectif peut comporter plusieurs critères, dont la minimisation de la durée du chantier, des stocks et de la durée de location des engins de levage. ABSTRACT : Divide by four its greenhouse gas emissions between 1990 and 2050 is one of the France’s commitments. A significant reduction in the energy consumption of buildings is therefore required. In particular, 500,000 dwellings per year must be energetically renovated. Currently, renovations are carried out with traditional methods. Most of the work is done manually on-site, often with a poor implementation quality. The deadlines are rarely met and the costs deviate during the project. To solve these problems, this research work puts forward to industrialize the renovation. From a technical point of view, industrialization consists in designing and implementing constructive solutions, which suit each building and ensure quality control. From an organizational point of view, it consists in defining a complete renovation process as well as the associated actors, tools and methods. This thesis presents both the product (construction system) and the industrialisation process. The construction system is based on large multifunctional panels that are prefabricated and fixed outside the buildings’ façades. It greatly reduces the on-site implementation time. However, a precise geometry of the existing façades is needed. To do so, a three-dimensional remote survey can be used to create quickly the building information modelling of the existing buildings. This one will be used for the energetic, structural and architectural studies and for the configuration. Then, a configurator is proposed to assist the user to choose the panel options and to make their layout plan (determination of their dimensions and position on the façades). It edits the panels’ assembly plan and an accurate quotation. Besides, an estimation tool is proposed to provide the initial estimate and work schedule based on the preliminary studies. This tool will be supplied with the configurator’s feedback. Finally, an optimization tool is presented to plan the renovation works according to the workload schedule of the panel’s manufacturers and the implementation resources. The objective function can have several criteria, including the minimization of the works duration, the stock and the duration of the lifting equipments rental

Conception d'un préamplificateur de charges intégré destiné à l'utilisation avec détecteurs à photodiodes à avalanche pour des applications en imagerie médicale

Le but de ce travail est d'implanter un préamplificateur intégré, élément interfaçant le détecteur et la chaîne subséquente de traitement de l'information en TEP. La première partie permet de situer le contexte du projet (chapitre 1), et d'établir les bases de la théorie des préamplificateurs faible bruit adaptées à notre étude (chapitre 2). La caractéristique du bruit électronique du préamplificateur est largement analysée, le bruit pouvant limiter la quantification pour une imagerie fonctionnelle comme la TEP (Yang et coll., 1995). Dans la dernière partie, on réalise la conception du circuit d'implantation du préamplificateur en technologie CMOS à 1.5 [mu]m de MITEL (Bromont, Québec), grâce au logiciel Cadence (chapitre 3). Les simulations des modèles avec le simulateur électronique HSpice permettent de prévoir les performances du prototype. On compare ensuite ces dernières avec le modèle réel implante, teste sur le banc d'essai du laboratoire d'imagerie médicale de Sherbrooke (chapitre 4). Les résultats suggèrent qu'on peut atteindre des caractéristiques compétitives, comparables à celles des modèles commerciaux, en ajustant adéquatement les points de fonctionnement du prototype. Toutefois, on constate que le procède de MITEL produit un bruit 1/f inacceptable qu'on attribue aux pièges à l'interface entre l'oxyde de grille et le canal des transistors MOS sur lesquels nous n'avons aucun contrôle."--Résumé abrégé par UMI

Aide à la décision pour la conception préliminaire de procédés d'évaporation flash.

L'évaporation flash est un phénomène qui se caractérise par la vaporisation partielle d'une fraction liquide d'un fluide (chargé ou non en particules solides), provoquant le refroidissement de la matière non vaporisée. Le travail proposé a pour objectif de développer un outil d'aide à la décision pour la conception préliminaire d'un procédé d'évaporation flash bi-étagé. Cet outil est basé sur la mise en oeuvre d'une démarche de formalisation en trois étapes. L'analyse et la structuration du problème (étape ), visent à déterminer et sélectionner les éléments pertinents du problème de conception préliminaire. Les éléments retenus concernent la modélisation des phénomènes physiques liés au comportement des composants, comme les condenseurs, le dévésiculeur, la pompe à vide, etc. Ils se rapportent également à des critères technico-économiques et à des écocritères. La formulation et la qualification des modèles (étape 2) conduisent à l'expression d'un Problème de Satisfaction de Contraintes (CSP) formulé et adapté à un contexte et à des outils d'aide à la décision. La qualification du modèle lié au comportement physique du procédé d'évaporation flash bi-étagé a été réalisée à partir de résultats expérimentaux obtenus à l'aide d'un pilote instrumenté. Le traitement numérique du problème de conception (étape 3) est ensuite réalisé à l'aide d'un solveur CSP, permettant de résoudre des problèmes hétérogènes (variables définies sur des domaines continus ou énumérés, contraintes égalitaires, inégalitaires ou règles logiques). Les différents problèmes de conception traités dans le cadre de ce travail ont permis la validation de la démarche de formalisation pour la conception préliminaire de procédés d'évaporation flash, en aboutissant à des solutions techniques performantes sur les plans énergétique et environnemental, qui offrent une réduction du volume de l'installation conséquente et permettent une optimisation de l'exploitation de ressources (matériaux, énergie, eau)

Extraction et modélisation de connaissances : Application à la conception de procédés

L'activité de conception est un processus complexe et décisif dans le cycle de vie des produits et des procédés de fabrication. Dans le contexte actuel, les chercheurs et ingénieurs de conception notent une nette augmentation de la complexité des produits et procédés, pour satisfaire au mieux l’ensemble des exigences croissantes provenant de l’ensemble des acteurs du cycle de vie (industriels et utilisateurs) mais aussi du monde normatif. La gestion des connaissances et de l’expertise métier est un atout important pour rendre plus efficace et accélérer ce processus. Les recherches actuelles sur la gestion des connaissances font émerger des méthodes et outils performants pour identifier, formaliser, exploiter et diffuser la connaissance et les expériences issues de conceptions passées en vue de produire rapidement de nouvelles solutions. Parmi les approches existantes le Raisonnement à Partir de Cas (RàPC) et la Programmation Par Contraintes (PPC) correspondent aux besoins identifiés en Génie des Procédés. A partir de l’analyse de ces deux approches, ce travail propose un couplage du RàPC et de la PPC afin de fournir un cadre méthodologique et un outil logiciel pour une aide à la conception. Le RàPC permet de capitaliser et de remémorer les expériences passées. Toutefois, la modification de la solution passée pour répondre aux exigences du nouveau problème nécessite l’ajout de nouvelles connaissances aussi appelées connaissances d’adaptation. La PPC, quant à elle, offre justement un cadre approprié pour modéliser et gérer la connaissance permettant l’obtention d’une solution à un problème mais aussi ces connaissances d’adaptation. Outre la formalisation des connaissances d’adaptation, une des difficultés réside dans l’acquisition de ces connaissances. Dans l’approche proposée, le cycle traditionnel du RàPC a été modifié de façon à créer une boucle d’interaction avec l’utilisateur. Lorsqu’un échec d’adaptation se produit, cette boucle est activée et l’expert est sollicité pour apporter les modifications nécessaires à l’obtention d’une solution appropriée. Cette correction est l’occasion d’acquérir en ligne cette nouvelle connaissance, qui sera par la suite mise à jour et ajoutée dans le système. Un cas d’étude sur la conception d’une opération unitaire de génie des procédés permet d’illustrer l’approche. ABSTRACT : Design is a complex and crucial process within the lifecycle of products and production processes. In the current context, design engineers and researchers notice an increasing in complexity of products and processes, in order to meet all the requirements coming from all the participants(manufacturers and users alike) in the life cycle and in the normative world as well. Knowledge management is an important asset to accelerate this process and improve its efficiency. Current research on knowledge management is producing new methods and tools to identify, formalize, exploit and disseminate knowledge from past designs experiences to produce new solutions rapidly. Among existing approaches, Case-Based Reasoning (CBR) and Constraint Programming (CP) are suited to needs identified in Process Engineering. Based on the analysis of these two approaches, this work proposes a coupling of CBR and the CP to provide a methodological framework and a software tool to assist design. The CBR allows to capitalize and retrieve past experiences. However, transforming the past solution to fit the new problem requirements needs the addition of new knowledge also known as Adaptation Knowledge. CP, meanwhile, offers an appropriate framework to model and manage knowledge required to obtain an appropriate solution to a problem, but also the adaptation knowledge. In addition to the formalization of adaptation knowledge, one of the remaining major difficulties lies in knowledge acquisition. In the proposed approach, the traditional CBR cycle has been modified to create a user interaction loop. When an adaptation failure occurs, this loop is activated and the expert is asked to make the necessary changes to achieve an appropriate solution. This correction is an opportunity to acquire this new knowledge online, which will be subsequently updated and added into the system. A case study on the design of a unit operation of Process Engineering is used to illustrate the approac

Le frittage flash (SPS) : de la réactivité à l'assemblage de batteries tout solide

La technique de frittage flash (SPS) connait depuis 2004 un essor important au niveau national. Caractérisée par des temps de traitements thermiques très courts, elle a récemment démontré des potentialités intéressantes comme nouvelle voie de synthèse et réalisation en une étape d'objets finis, comme les batteries " tout solide ". Les travaux présentés visent la détermination des paramètres " machines " et " matériaux " gouvernant les phénomènes aux interfaces au cours de la densification ainsi que leur influence sur le comportement des objets obtenus. L'étude du comportement de différents mélanges pulvérulents cuivre/V2O5 confirme l'augmentation importante de la cinétique de réaction par utilisation du SPS. Cet effet est relié à l'application d'une pression constante durant le traitement, le mode d'élévation rapide de la température par pulses de courant n'apparaissant pas significatif. A l'opposé, l'étude de mélanges moins réactifs indique que la rapidité des traitements thermiques permet la réalisation d'assemblages denses de composites et ouvre la voie à l'assemblage de batteries " tout solide " en une étape. De tels accumulateurs permettraient d'importantes améliorations en termes de sécurité, un fonctionnement à très haute température et l'utilisation de matériaux d'électrode à haut potentiel (limite à 4,5V en liquide). L'étude de la mise en forme des différents constituants d'une batterie " tout solide ", permettant d'extraire les critères généraux garantissant un assemblage optimum par frittage flash, a été réalisé dans un système modèle (Cu) possédant un électrolyte solide bon conducteur à température ambiante. La microstructure des poudres et les paramètres de frittage ont un rôle crucial sur la qualité des interfaces électrode/électrolyte et donc sur les performances électrochimiques. Ces dernières ont été contrôlées en configuration Cu-métal ou Cu-ion. Alors que dans le premiers cas, la croissance de dendrites à l'électrode négative génère des pertes de contact importantes et irréversibles à l'interface Cu/électrolyte, les batteries symétriques Cu-ion montrent une réversibilité sur une trentaine de cycles confirmant la faible dégradation des interfaces électrode/électrolyte. L'extension de ces résultats au système Li-ion potentiellement plus intéressant met en avant l'existence de limites intrinsèques aux matériaux notamment en termes de conduction ionique. L'optimisation de la mise en forme, notamment par diminution de l'épaisseur de la couche d'électrolyte, a permis de s'affranchir de ces limites et de réaliser des batteries Li-ion " tout solide ", nous permettant l'utilisation de matériaux à haut potentiel (LiCoPO4), ouvrant la voie à la réalisation de nouveaux générateurs électrochimiques plus performants.The Spark Plasma Sintering technique has known a significant growth since 2004 at a national level. Characterized by very short heat treatment duration, it has recently shown interesting possibilities as a new synthesis route and one-step realizations of assembled devices, such as "all inorganic solid state batteries". The aim of this thesis is to determine the "machine" and "materials" parameters that govern interfaces phenomena during the densification and their influence on the behavior of obtained objects. The study of the behavior of different powder mixtures of Cu/V2O5 confirms the significant increase in the reaction kinetics by using the SPS. This effect is related to the application of a constant pressure during treatment ; the rapid rise in temperature mode by current pulses does not appear significant. In contrast, the study of less reactive mixtures indicates that the rapid thermal processing allows the production of dense composites and opens the door to the one-step assembly of "all inorganic solid state batteries". Such accumulators allow significant improvements in safety, operation at high temperatures and the use of high potential electrode materials (limited to 4.5 V in liquid). The study of the making of various components of "all inorganic solid state batteries", enables to extract the generals criteria guaranteeing an optimum assembly by Spark Plasma Sintering, was perform on a model system (copper), known to have a solid electrolyte with high conductivity at room temperature. The powders microstructure and sintering parameters have a crucial role on the quality of electrode/electrolyte interfaces and therefore on the electrochemical performances. These interfaces were controlled in Cu-metal and Cu-ion batteries configurations. While in the first case, the growth of dendrites at the negative electrode generates important and irreversible losses of contact at Cu/electrolyte interface, the Cu-ion batteries show good reversibility on thirty cycles confirming the low degradation of electrode/electrolyte interfaces. Extending these results to the potentially more interesting Li-ion system highlights the existence of inherent materials limitations in terms of ionic conduction. The shaping optimization, by reducing the thickness of the electrolyte layer, has overcome these limitations permitting the assembly of Li-ion "all inorganic solid state batteries" and allowing the use of materials with high potential (LiCoPO4), paving the way for the realization of more efficient new electrochemical generators

Extraction et modélisation de connaissances (Application à la conception de procédés)

L'activité de conception est un processus complexe et décisif dans le cycle de vie des produits et des procédés de fabrication. Dans le contexte actuel, les chercheurs et ingénieurs de conception notent une nette augmentation de la complexité des produits et procédés, pour satisfaire au mieux l ensemble des exigences croissantes provenant de l ensemble des acteurs du cycle de vie (industriels et utilisateurs) mais aussi du monde normatif. La gestion des connaissances et de l expertise métier est un atout important pour rendre plus efficace et accélérer ce processus. Les recherches actuelles sur la gestion des connaissances font émerger des méthodes et outils performants pour identifier, formaliser, exploiter et diffuser la connaissance et les expériences issues de conceptions passées en vue de produire rapidement de nouvelles solutions. Parmi les approches existantes le Raisonnement à Partir de Cas (RàPC) et la Programmation Par Contraintes (PPC) correspondent aux besoins identifiés en Génie des Procédés. A partir de l analyse de ces deux approches, ce travail propose un couplage du RàPC et de la PPC afin de fournir un cadre méthodologique et un outil logiciel pour une aide à la conception. Le RàPC permet de capitaliser et de remémorer les expériences passées. Toutefois, la modification de la solution passée pour répondre aux exigences du nouveau problème nécessite l ajout de nouvelles connaissances aussi appelées connaissances d adaptation. La PPC, quant à elle, offre justement un cadre approprié pour modéliser et gérer la connaissance permettant l obtention d une solution à un problème mais aussi ces connaissances d adaptation. Outre la formalisation des connaissances d adaptation, une des difficultés réside dans l acquisition de ces connaissances. Dans l approche proposée, le cycle traditionnel du RàPC a été modifié de façon à créer une boucle d interaction avec l utilisateur. Lorsqu un échec d adaptation se produit, cette boucle est activée et l expert est sollicité pour apporter les modifications nécessaires à l obtention d une solution appropriée. Cette correction est l occasion d acquérir en ligne cette nouvelle connaissance, qui sera par la suite mise à jour et ajoutée dans le système. Un cas d étude sur la conception d une opération unitaire de génie des procédés permet d illustrer l approche.Design is a complex and crucial process within the lifecycle of products and production processes. In the current context, design engineers and researchers notice an increasing in complexity of products and processes, in order to meet all the requirements coming from all the participants(manufacturers and users alike) in the life cycle and in the normative world as well. Knowledge management is an important asset to accelerate this process and improve its efficiency. Current research on knowledge management is producing new methods and tools to identify, formalize, exploit and disseminate knowledge from past designs experiences to produce new solutions rapidly. Among existing approaches, Case-Based Reasoning (CBR) and Constraint Programming (CP) are suited to needs identified in Process Engineering. Based on the analysis of these two approaches, this work proposes a coupling of CBR and the CP to provide a methodological framework and a software tool to assist design. The CBR allows to capitalize and retrieve past experiences. However, transforming the past solution to fit the new problem requirements needs the addition of new knowledge also known as Adaptation Knowledge. CP, meanwhile, offers an appropriate framework to model and manage knowledge required to obtain an appropriate solution to a problem, but also the adaptation knowledge. In addition to the formalization of adaptation knowledge, one of the remaining major difficulties lies in knowledge acquisition. In the proposed approach, the traditional CBR cycle has been modified to create a user interaction loop. When an adaptation failure occurs, this loop is activated and the expert is asked to make the necessary changes to achieve an appropriate solution. This correction is an opportunity to acquire this new knowledge online, which will be subsequently updated and added into the system. A case study on the design of a unit operation of Process Engineering is used to illustrate the approachTOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Imagerie thermique et thermoélastique de circuits intégrés : application à l'analyse de défaillances

Ce travail décrit le développement d’une instrumentation en mesures thermiques et thermoélastiques pour l’analyse de défaillance sur circuits intégrés, il comporte trois parties : La première partie concerne des mesures interférométriques effectuées avec deux interféromètres, homodyne et hétérodyne. Ces interféromètres seront appliqués pour la détection de points chauds sur des circuits défaillants. La deuxième partie concerne des mesures thermiques effectuées en thermoréflectance. Deux bancs de mesure ont été développés : - le premier s’applique pour l’imagerie face avant. - le deuxième entièrement original, concerne l’imagerie large champ face arrière qui utilise une porte optique temporelle. La dernière partie concerne le développement d’une nouvelle approche pour les mesures de température et déplacement en utilisant la microscopie à balayage laser, avec une étude de résolution et sensibilité.This work describes the development of instrumentation in thermal and thermoelastic measurements for failure localisation and test diagnostic. It is divided in three parts: The first part is about interferometric measurements done with homodyne and heterodyne interferometers. Those interferometers were applied for defects localisation in failures ICs. The second part is about thermal measurements done with thermoreflectance. Two experimental benches were developed: - the first is applied for front side imaging - the second is a new technique applied for back side imaging, which is based on time gating. The last part of this work is about the development of a new approach for thermal and thermelastic measurements with the use of light scanning microscopy. It includes a study of the resolution and the sensitivity

Etude et caractérisation d'interconnexions intermétalliques à partir de plot de cuivre et d'alliage SnAgCu pour l'empilement tridimentionnel de composants actifs

Technological roadmap of the microelectronic industry is mainly described by Moore'slaw which aims a constant reduction of transistors size. Three-dimensional integration ofactive chips appears more and more as an alternative way to Moore's law. According to thisstrategy, chips are interconnected along the vertical axis thanks to copper pillars and a tinbased alloy (SnAgCu).The joining is then performed through eutectic bonding using aSnAgCu solder alloy which is at the origin of intermetallic compounds growing at the copperalloy interface. These intermetallic compounds are sometimes described in literature asweakening factor of the interconnection mechanical reliability. Moreover this interfacialreactivity leads also to the formation of Kirkendall microvoids potentially causinginterconnections breakings, mostly noticed during ageing tests.This report is dedicated to the study and metallurgical characterization of theinterconnection system with a size close to that of the actual prototypes which is 25μm. Thestudy is successively focused on SnAgCu alloy microstructure, Cu/SnAgCu and Ni/SnAgCuinterfacial reactivity and on the mechanical reliability of interconnection system. These topicsare investigated in function of thermal constraints and during different integration steps untilchips packaging. The main critical aspect is related to the fact that system dimensions, alreadysmall, are planned to be reduced, leading to a more important proportion of the solder alloyconsumed by interfacial reaction.Les objectifs technologiques de l'industrie de la microélectronique sont largement dictés par la loi de Moore qui vise une réduction permanente de la taille des transistors. Depuis peu l'intégration tridimensionnel de composant actif se présente comme une voie d'intégration alternative à la loi de Moore. Selon cette stratégie, les composants sont interconnectés selon l'axe verticale au moyen de plots de cuivre et d'un alliage à base d'étain (SnAgCu). L'assemblage est alors réalisé par un brasage eutectique de l'alliage SnAgCu qui génère une formation de composés intermétalliques (Cu6Sn6 et Cu3Sn) à l'interface entre les plots de cuivre et l'alliage. Or, ces composés intermétalliques sont parfois décrits dans la littérature comme facteur affaiblissant la fiabilité mécanique de l'interconnexion. Par ailleurs cette réactivité interfaciale s'accompagne de l'apparition microcavités de type trous Kirkendall susceptibles d'être à l'origine de ruptures d'interconnexions notée lors de tests de vieillissement. Ce mémoire est consacré à la caractérisation métallurgique du système d'interconnexion par brasage dont les dimensions sont celles des prototypes actuels c'est-à-dire 25µm. L'étude se concentrera successivement sur les aspects relatifs à la microstructure de l'alliage SnAgCu, à la réactivité interfaciale des systèmes Cu/SnAgCu et Ni/SnAgCu puis à la fiabilité mécanique du système d'interconnexion. Ces thématiques seront investiguées en fonction de la contrainte thermique et au cours des différentes étapes d'intégration jusqu'à l'assemblage de composant. Le caractère critique de la problématique réside dans le fait que les dimensions du système, déjà faibles, ont vocation à se réduire, rendant de plus en plus importante la proportion du volume de l'alliage occupée par ces formations interfaciales

Elaboration et caractérisation d'absorbeurs sélectifs platine-alumine pour le solaire thermique à concentration à haute température

Developing new absorber material for solar thermal power is a key step in the enhancement of renewable energies. The current working temperature of the absorber in power plant is too low (450°C) and must be raised to at least 650°C to enhance the yield of the plant. New absorber materials must be developed, to resist such high temperatures for many years, without losing their optical selectivity. Multilayer composite materials show promising results, especially platinum-alumina multilayer because of their good thermal stability. The aim of this PhD was to develop an absorber presenting a good solar absorption and to study the degradation mechanisms taking place during the aging at 650°C in air. Therefore, we studied the platinum-alumina multilayer. We used optical simulation to optimize the structure of our absorber. Then we realized these structures by magnetron sputtering and we performed optical characterizations to verify the optical selectivity. Values of absorption and emissivity of α=0.95 and ε=0.18 were obtained. At that point, we performed aging tests on our absorbers to study the degradation mechanisms taking place during aging at 650°C and to find ways to avoid those degradations in future applications.Le développement de nouveaux matériaux pour les absorbeurs sélectifs pour le solaire thermique à concentration est une étape importante dans le déploiement des énergies renouvelables. La température actuelle de fonctionnement de ces absorbeurs (autour de 450°C) doit être augmentée jusqu’à 650°C ou plus, pour rendre cette technologie rentable. Dans ce but, de nouveaux matériaux pour les absorbeurs solaires doivent être développés, pour résister à ces températures sur le long terme, sans dégradation de leurs propriétés d’absorption. Les matériaux composites en couches minces sont des alternatives prometteuses aux matériaux existants, particulièrement les multicouches platine-alumine qui présentent une grande résistance en température et à l’oxydation. Le sujet de cette thèse a pour but de développer un matériau présentant une bonne absorption de l’énergie solaire et d’étudier les mécanismes de vieillissement qui interviennent dans ce matériau à haute température (650°C) sous air. Pour cela, nous nous sommes donc intéressés aux composites de platine et d’alumine. L’utilisation de simulations numériques a permis de développer une structure dont les propriétés optiques ont été optimisées. Ces structures ont ensuite été réalisées par pulvérisation cathodique magnétron et leurs propriétés optiques mesurées pour vérifier la sélectivité des absorbeurs obtenus. Des valeurs d’absorption de α=0.95 et d’émissivité de ε=0.18 ont été obtenues. Par la suite, notre étude a porté sur les différents mécanismes qui interviennent lors du vieillissement, notamment l’impact du substrat, et les parades pouvant être mises en place pour ralentir ce vieillissement