Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation
CEMHTI - UPR3079 CNRS

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HyperLink   L. Afonso de Araujo PhD st.
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Structure et Dynamique : Matériaux pour l'Energie et Sels Fondus
Structure and Dynamics : Materials for Energy and Molten Salts

Responsable : Michaël Deschamps / List of Publications...

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2016 A.Rakhmatullin, M.Keppert, F.Simko, C.Bessada
'Aluminium phosphate behavior in Na3AlF6–Al2O3 melts: A new insight from the in-situ high temperature NMR measurements'
New J. Chem. 40 1737-1741 (2016) doi:10.1039/C5NJ02416A


L'équipe a acquis un savoir-faire unique dans le domaine de la RMN à haute température, qui est par ailleurs un des rares outils capables de sonder la structure et la dynamique des milieux  fondus à hautes températures (jusqu’à 1500°C).

L’étude par RMN in situ de milieux sels fondus, corrosifs, volatiles et hygroscopiques est réalisée en creusets étanches et inertes, chauffés par laser CO2. Cette instrumentation est unique à l’échelle internationale et nous permet de décrire la structure des bains fondus en identifiant les espèces en présence formées selon l’influence de différents paramètres environnementaux ou en mesurant le coefficient de diffusion des espèces mobiles.

Nos résultats sont confrontés aux données expérimentales obtenues par électrochimie ou par EXAFS in situ. Les études de milieux à haute température par RMN sont aujourd’hui efficacement complétées par la dynamique moléculaire et par le calcul ab initio de paramètres RMN permettant d’interpréter les variations de déplacements chimiques ou de coefficients de diffusion observées lors de modifications de conditions expérimentales, ce qui est unique aujourd’hui dans le monde.

Applications:

électrolyse de l’aluminium, fluorures d’intérêt nucléaire (pour le retraitement des déchets par voie pyrochimique, en tant que fluides caloporteurs ou bien dans le cadre d’un réacteur à sels fondus, un des concepts proposés pour les réacteurs de Génération IV, électrolytes solides pour batteries ou SOFC.

Matériaux pour le stockage de l'énergie

L'équipe s'intéresse à la caractérisation de matériaux de batteries et supercondensateurs (ordre/désordre, défauts, mobilité ionique...) et à l'étude des mécanismes de charge et décharge par RMN in situ & operando. La RMN apporte une information complémentaire des autres spectroscopies ou techniques de diffraction sur l'environnement et la mobilité des atomes porteurs de spins.

L'utilisation de gradients de champs pulsés permet de mesurer la diffusion des molécules des électrolytes dans des électrodes modèles ou de localiser le signal émis par une partie de l'électrode en condition operando avec une résolution de 100 micromètres dans les batteries.


Imagerie spectroscopique du 7Li dans une batterie LCO-LTO



Publications des membres | member's publications
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ACL

 
N.Dubouis, P.Lemaire, B.Mirvaux, E.Salager, M.Deschamps, A.Grimaud
"The role of hydrogen evolution reaction on the solid electrolyte interphase formation mechanism for “Water-in-Salt” electrolytes"
Energy & Environmental Science in press
ACL

 
Aydar Rakhmatullin, Kelly Machado, Didier Zanghi, Ilya B.Polovov, Rinat Bakirov, Konstantin V.Maksimtsev, and Catherine Bessada
"Study of NaF-ScF3 system as molten bath for production of Sc alloys: a combination of NMR and Molecular Dynamics simulations"
Journal of Alloys and Compounds Submitted 2019
ACL

doi HAL 
S.Perruchas, Q.Benito, H.El-Moll, C.Balogh, T.Gacoin, M.Cordier, A.Rakhmatullin, C.Latouche, C.Martineau-Corcos
"Luminescence Vapochromism of a Dynamic Copper Iodide Mesocate"
Chemistry-A European Journal accepted 2018
ACL

doi HAL 
A.A.Kulbakov, M.Allix, A.Rakhmatullin, A.S.Mikheykin, Yu.Popov, N.V.Smirnova, O.A.Maslova, and I.N.Leontyev
"In-situ investigation of non-isothermal decomposition of Pt acetylacetonate as One-Step size-controlled synthesis of Pt Nanoparticles"
Physica Status Solidi A 1800488 2018

ACL

doi HAL 
D.Chernysheva, C.Vlaic, I.Leontyev, L.Pudova, S.Ivanov, M.Allix, A.Rakhmatullin, O.Maslova, A.Bund, N.Smirnova
"Synthesis of Co3O4/CoOOH via electrochemical dispersion using a pulse alternating current method for lithium-ion batteries and supercapacitors"
Solid State Sciences In Press, Accepted 2018

ACL

doi HAL 
Igor N.Leontyev, Alexandra B.Kuriganova, Mathieu Allix, Aydar Rakhmatullin, Pavel E.Timoshenko, Olga A.Maslova, Alexey S.Mikheykin, and Nina V.Smirnova
"On the Evaluation of the Average Crystalline Size and Surface Area of Platinum Catalyst Nanoparticles using XRD data"
Physica Status Solidi B 1800240 2018

ACL

doi HAL 
A.A.Kulbakov, A.B.Kuriganova, M.Allix, A.Rakhmatullin, N.V.Smirnova, O.A.Maslova, I.N.Leontyev
"Non-isothermal decomposition of platinum acetylacetonate as a new cost-efficient and Size-Controlled Synthesis of Pt/C nanoparticles"
Catalysis Communications 117 14-18 2018

ACL

doi HAL 
A.Rakhmatullin, I.Polovov, D.Maltsev, M.Allix, V.Volkovich, A.Chukin, M.Boca, C.Bessada
"A combined approach for the structural characterization of alkali fluoroscandates: solid state NMR, powder diffraction and DFT calculations"
Inorganic Chemistry 57 1184–1195 2018

ACL

doi HAL 
F.Deschenes-Allard, C.Robelin, D.Zanghi, S.Bouvet, S.Ory, E.Veron, K.Machado, C.Bessada, P.Chartrand
"Experimental and thermodynamic Assessment of the fluoride-rich region in the Cu-O-F system."
Thermochimica Acta 663 194-214 2018

ACL

doi HAL 
Aïmen E.Gheribi, Kelly Machado, Didier Zanghi, Catherine Bessada, Mathieu Salanne, Patrice Chartrand
"On the determination of ion transport numbers in molten salts using molecular dynamics"
Electrochimica Acta 274 266–273 2018

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