Chalcogénures et oxydes de molybdène à propriétés

Chalcogénures et oxydes de molybdène à propriétés thermoélectriques :
synthèses, mises en forme et études des propriétés physiques
Co-encadrement : Philippe Gall (INSA) et Patrick Gougeon (UR1)
Depuis le début des années 1990, un regain d’intérêt pour la thermoélectricité est apparu ;
dû en particulier à l’émergence de préoccupations environnementales concernant les gaz
utilisés en réfrigération et les émissions de gaz à effet de serre participant au réchauffement
climatique. A coté des énergies renouvelables comme l’énergie éolienne, l’énergie solaire,
l’énergie hydroélectrique, la thermoélectricité peut jouer un rôle primordial dans l’atteinte de
deux objectifs majeurs : la sécurité énergétique et le réchauffement climatique.
De nos jours, la grande majorité des dispositifs thermoélectriques existants concernent des
modules réalisés à partir de matériaux massifs à base de Bi2Te3 et de ses dérivés fonctionnant
à température ambiante. Mais ces matériaux ne sont que peu intégrables à petite échelle sous
leurs formes massives et une amélioration de leurs performances est encore nécessaire pour
leur donner une crédibilité industrielle. Dans ce contexte, il est important de rechercher de
nouveaux matériaux pour répondre aux exigences de performances et d’intégrations.
Les propriétés thermoélectriques de quelques chalcogénures de molybdène à clusters ont
été récemment étudiées aussi bien du point de vue expérimental que théorique. Ces études ont
démontré les performances intéressantes de certains composés, comme Ag3,9Mo9Se11 qui
présente une figure de mérite égale à 0,65 à 800 K. Cette performance est notamment due à
une conductivité thermique exceptionnellement basse.
L’équipe « Chimie du Solide et Matériaux » dispose d’une grande expertise dans la synthèse
et la caractérisation de matériaux à clusters de molybdène aussi bien dans la chimie des
oxydes que dans celles des chalcogénures et des halogénures. L’objectif du stage est d’évaluer
les performances thermoélectriques d’un maximum de matériaux à clusters. Outre la synthèse
et la caractérisation de composés de l’état solide, une part du travail sera consacrée à la mise
en forme des matériaux à l’aide de la technique du frittage «flash». Cette étape est nécessaire
pour procéder aux mesures des propriétés de transport. Ce travail sera réalisé en collaboration
avec les chimistes théoriciens rennais et le groupe de B. Lenoir de l’Institut Jean Lamour de
Nancy qui réalise les mesures physiques.
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