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MATERIAUX POUR L'INGENIEUR EXAMEN ENONCE

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
MATERIAUX POUR L'INGENIEUR : EXAMEN 2009-2010 (ENONCE) A.-F. GOURGUES-LORENZON Durée : 2h30. Tous documents, calculatrice et double décimètre autorisés. Ce sujet comporte 9 pages. Il est demandé de justifier chaque réponse par un argument qualitatif ou par un calcul simple. Les valeurs numériques seront considérées avec grande attention, en particulier les ordres de grandeur. Les deux exercices sont totalement indépendants. Les différentes parties des exercices sont largement, mais non totalement indépendantes. Les questions sont en italiques. EXERCICE 1 : MOUSSES DE NICKEL POUR BATTERIES DE VEHICULE ELECTRIQUE Cet exercice s'appuie sur la thèse de doctorat de Virginie Goussery-Vafiadès, soutenue à l'Ecole des Mines de Paris en 2004 en partenariat avec NiTECH. Il concerne des mousses de nickel dont la principale utilisation est dans les batteries de véhicules automobiles hybrides. L'objectif de la thèse était de participer au développement de mousses plus performantes, plus légères et à moindre coût de fabrication. Pour fabriquer une batterie de 1,3V, la mousse est remplie de la poudre de NiOOH qui assure les réactions électrochimiques en face de l'hydrure métallique. Elle est calandrée puis enroulée sous forme d'éléments de batterie de 1,3 V. 1.1 MICROSTRUCTURE DE LA MOUSSE La Figure 1 montre la microstructure de la mousse de nickel disponible en feuille de 1.5 mm d'épaisseur.

  • mousse de nickel

  • batterie

  • polymères thermoplastiques

  • microstructure

  • fibre

  • fibres thermoplastiques pour application automobile

  • fibres métalliques

  • mousse

  • juste après le dépôt électrolytique de nickel


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 MATERIAUX POUR L’INGENIEUR : EXAMEN 2009-2010 (ENONCE)
 A.-F. GOURGUES-LORENZON Durée : 2h30. Tous documents, calculatrice et double décimètre autorisés. Ce sujet comporte 9 pages. Il est demandé de justifier chaque réponse  par un argument qualitatif ou par un calcul simple. Les valeurs numériques seront considérées avec grande attention, en particulier les ordres de grandeur. Les deux exercices sont totalement indépendants. Les différentes parties des exercices sont largement, mais non totalement indépendantes. Les questions sont en italiques .  EXERCICE 1 : MOUSSES DE NICKEL POUR BATTERIES DE VEHICULE ELECTRIQUE Cet exercice s’appuie sur la thèse de doctorat de Virginie Goussery-Vafiadès, soutenue à l’Ecole des Mines de Paris en 2004 en partenariat avec NiTECH. Il concerne des mousses de nickel dont la principale utilisation est dans les batteries de véhicules automobiles hybrides. L’objectif de la thèse était de participer au développement de mousses plus performantes, plus légères et à moindre coût de fabrication. Pour fabriquer une batterie de 1,3V, la mousse est remplie de la poudre de NiOOH qui assure les réactions électrochimiques en face de l’hydrure métallique. Elle est calandrée puis enroulée sous forme d’éléments de batterie de 1,3 V.  1.1 MICROSTRUCTURE DE LA MOUSSE  La Figure 1 montre la microstructure de la mousse de nickel disponible en feuille de 1.5 mm d’épaisseur. Elle est composée de brins creux, initialement déposés par voie électrolytique sur un polymère (polyuréthane) que l’on a éliminé par oxydation à haute température.  1.1.a. Par quelles techniques a-t-on pu obtenir chacun des deux images de la Figure 1 ? 1.1.b. Donner au moins trois longueurs caractéristiques de la microstructure ainsi que les éléments de la microstructure qu’elles caractérisent. 1.1.c. Quels peuvent être les avantages de brins creux par rapport à des brins pleins ?           200 µm    Figure 1 : Vue générale de la mousse (à gauche) et vue en coupe d’une partie d’un brin (à droite)
10 µm