Étude de verres et vitrocéramiques comme joint d’étanchéité pour électrolyseurs haute température

Résumé

Cette étude s’inscrit dans le cadre de la production de dihydrogène décarboné, et plus
particulièrement le développement de futures générations d’électrolyseurs haute température de
puissance. Elle consiste à étudier des verres et vitrocéramiques comme joint d’étanchéité dans les
électrolyseurs haute température à électrolyte solide d’oxydes. L’objectif est de déterminer l’impact
de variations de composition sur la microstructure et les propriétés de ces verres et vitrocéramiques.
Tout d’abord, des verres avec différents rapports BaO/Al2O3 dans le système BaO-SiO2-B2O3-
Al2O3-MgO ont été étudiés. L’étude de la cristallisation dans ces verres a montré que les rapports
BaO/Al2O3 étudiés n’influencent pas la nature des phases cristallines mais impactent la séquence
et la cinétique de cristallisation. Les quantités de phases cristallines sont également modifiées.
Des tests complémentaires permettront d’évaluer les performances d’étanchéité de ces nouveaux
matériaux. En parallèle, des verres d’aluminoborates de baryum et de calcium ont également été
étudiés. Ces verres utilisés comme verre de scellement pour d’autres applications, présentent des
propriétés de dilatation thermique en accord avec le cahier des charges établi. Cependant, les phases
cristallines formées suite aux traitements thermiques diminuent le coefficient d’expansion thermique
des vitrocéramiques en dessous de la gamme fixée par le cahier des charges. De plus, lors d’un test
préliminaire de durabilité chimique, les verres ont montré une forte sensibilité à l’eau. Les verres
et vitrocéramiques d’aluminoborates de baryum et de calcium ne semblent pas être des candidats
idoines à une application en tant que joint d’étanchéité pour électrolyseur haute température.