La membrane échangeuse de protons est un élément essentiel des piles à combustible. Elle permet le transfert des protons d’une électrode à l’autre pour produire de l’électricité. La conduction protonique des membranes actuelles est optimale vers 80°C et très sensible à l’eau. La conception de nouvelles membranes permettant le fonctionnement des piles à combustible à température ambiante et moins sensibles à l’eau est nécessaire. La solution proposée pendant ma thèse est de concevoir des microémulsions solidifiées conductrices de protons. Les microémulsions sont des mélanges liquides nanostructurés d’eau, d’huile et de tensioactifs à l’équilibre thermodynamique. Des microémulsions bicontinues, constituée de canaux d’eau et d’huile séparés par une monocouche de tensioactifs, formulées avec des tensioactifs conducteurs protoniques devraient avoir des propriétés intéressantes de conduction protonique. Il est ensuite nécessaire de solidifier les microémulsions obtenues pour pouvoir les utiliser comme membrane échangeuse de protons. Dans ce travail, la voie explorée consiste à utiliser une huile solide à température ambiante pour résoudre ce problème. Deux systèmes, contenant une huile solide à température ambiante et des tensioactifs conducteurs protoniques, ont été étudiés. Des microémulsions bicontinues sont ainsi préparées au-dessus du point de fusion de l’huile. Il s’agit ensuite de maîtriser comment un simple refroidissement permet d’obtenir des microémulsions solidifiées, matériaux solides avec la même structure que le liquide de départ. Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence de la cristallisation sur la structure du matériau obtenu. / Proton-exchange membrane is an important part of fuel cells. It allows protons to move from one electrode to the other while producing energy. Proton conduction in current membranes is optimum at 80°C and very sensitive to water. It is therefore necessary to build new proton-exchange membranes to design fuel cells that are effective at ambient temperature and less water-sensitive.During my PhD, we intend to prepare solidified microemulsions as proton-exchange membranes. Microemulsions are nanostructured liquids composed of water, oil and surfactants at thermodynamic equilibrium. Bicontinuous microemulsions, made of water and oil channels separated by surfactants, obtained using proton conducting surfactants should have interesting proton conductivity. It is then necessary to solidify the obtained liquid to be able to use them as proton-exchange membrane. In this study, we use oil that is solid at room temperature to overcome this trouble. Two systems, with an oil solid at room temperature and proton-conducting surfactants, were studied. Bicontinuous microemulsions are prepared above the melting point of the oil. The point is then to understand how cooling down the liquid microemulsion allow to prepare a solidified microemulsion which is a solid with the same nanostructure as the initial liquid. This study highlights the influence of crystallization on nanostructure during cooling.

Ingeniera Civil Química / Esta memoria ha sido concebida como una guía educativa para que cualquier persona interesada en el diseño, iniciada o no en el tema, pueda comprender el diseño y su proceso creativo, desde la ciencia aplicada, la sustentabilidad y la innovación. Los residuos sólidos son objetos que han perdido su utilidad y que son descartados. Durante siglos de desarrollo humano han sido acumulados y, actualmente, la mayor parte es dispuesta en rellenos sanitarios generando impactos negativos en el planeta. En Chile, los residuos están concentrados en la Región Metropolitana (RM), con un 43% del total nacional. A fin de aportar en la solución del problema, se propone concebir y diseñar un equipo que aproveche residuos a nivel domiciliario y se adapte a usuarios en diferentes contextos de la RM, utilizando las herramientas de diseño Upcycle y TRIZ, que permiten integrar la sustentabilidad e innovación en el diseño, respectivamente. Con la meta de crear el equipo, se compuso una metodología dividida en: definición del problema, resolución del problema y cierre de la solución, integrando los pasos propuestos por Upcycle y TRIZ. Definición del problema: a partir de una encuesta, se determinó que el flujo promedio de residuos generados en una vivienda de la RM es de 1,6 [kg/día], compuesto por: plásticos (5,5%), orgánicos (46,6%), vidrios (20,9%), papeles y cartones (5,7%), metales (4,9%) y otros (16,5%). También de la encuesta y de un estudio bibliográfico, se definieron las características físicas y sociales de los domicilios; con ellas se decidieron las características deseadas para el equipo, destacando su instalación en cualquier vivienda de la RM, tratamiento de un tipo de residuo y operación manual. Considerando los impactos asociados a los tipos de residuos y sus posibles tratamientos, se decidió que el equipo trataría residuos orgánicos mediante digestión anaeróbica, produciendo biogás para cocinar, con un caso base de 0,6 [kg/día]. Un estudio de antecedentes permitió definir las etapas necesarias para el proceso y sus condiciones, y otorgó ideas iniciales para configurar el equipo. Resolución del problema: considerando las etapas del proceso, se determinó que el equipo debe realizar 12 operaciones unitarias, de las cuales se dimensionaron 8, obteniéndose un volumen total de 1.040 [l]. Se realizó el diseño de las partes del equipo, es decir, se definió cómo llevar a cabo las operaciones unitarias, incluyendo aislación y suministros de calor requeridos. Se obtuvo un volumen final de 1.331 [l], donde el 75% corresponde al almacenamiento de biogás. El equipo genera un flujo promedio de 98 [l_biogás/día], con un rendimiento de 163 [l_biogás/kg_residuos]. Se resolvió un equipo compuesto por dos secciones: la sección 1 recibe los residuos orgánicos, procesa el sustrato, limpia el biogás obtenido y almacena digestato (subproducto), y tiene una configuración de prisma hexagonal; la sección 2 almacena biogás, y tiene 4 módulos para ser distribuidos espacialmente de diferentes maneras y adaptarse al espacio disponible. Cierre de la solución: se concluyó que todas las características deseadas fueron cumplidas por el diseño propuesto, mas su tamaño es excesivo para adaptarse a todas las viviendas de la RM. Ahora bien, el diseño logrado se considera completo, bien sostenido y satisfactorio. Respecto a las metodologías de diseño TRIZ y Upcycle, se concluyó que ambas son generales y poco estructuradas, y deben ser mejoradas para ser aplicadas en la ingeniería de procesos.

O propósito do presente estudo é investigar a formação de preços do etanol hidratado no mercado de combustíveis do país. Esta pesquisa busca identificar como se forma o preço do etanol hidratado no mercado interno. A concepção teórica parte da compreensão da formação de preços abrangendo custos, economia de escala, fatores mercadológicos, econômicos e sociais na formação de preços. Em seguida, é realizada a contextualização do combustível etanol no mercado interno, como se caracteriza sua demanda e oferta, suas tecnologias e seus principais propulsores na difusão do mercado de combustíveis. Complementa-se com a caracterização do mercado internacional do combustível etanol e com os regulamentos ambientais existentes. Integrando-se as abordagens teóricas com a investigação realizada no setor de combustível etanol. O trabalho prossegue com a metodologia investigativa de atributos interno e externo para formar preços, o que motivou a escolha de uma metodologia baseada em estudos qualitativos e quantitativos, nos quais um complementa o outro em sua análise. Apresentando-se uma metodologia do tipo descritiva, exploratória e explicativa, a pesquisa proporciona reflexões e compreensão do mercado de etanol, que por meio de variáveis qualitativas preditivas, possibilita com o método quantitativo, explicar quais variáveis são significativas na formação dos preços praticados na revenda por meio do modelo de regressão linear múltiplo. Nesta etapa evidencia-se a contribuição em inferir quais variáveis explicam a formação de preços. De maneira secundária, a ferramenta estatística de Análise da Variância (Anova), possibilita identificar a vantagem do preço do etanol hidratado em relação à gasolina C no mercado interno. Pela regressão linear múltipla os resultados mostraram que os preços são formados significativamente pelos preços pagos ao produtor, distribuidora e custos de produção. Pela Anova, os resultados comprovaram também que a região Centro-Oeste foi a única que consolidou a vantagem do uso do etanol hidratado. Para ambos os resultados há reflexões explicativas que norteiam as razões e induzem predições acerca da formação de preços. Nesse sentido, uma reflexão estendida dos resultados permitiu analisar que a vantagem do uso do etanol hidratado na região Centro-Oeste, decorre das variáveis frota, bases de distribuição, tributos, produção e número de usinas produtoras. Com relação aos preços pagos ao produtor, distribuidora e custos de produção como principais variáveis explicativas na formação de preços, há evidências relativas por outras variáveis, que por mais que tenha sido apresentado coeficiente linear baixo, estes possuem relação causal, se complementados com a análise qualitativa, os quais, oferta, demanda, tributos e sazonalidade são, por exemplo, fatores que norteiam e dão complexidade à formação do preço / The purpose of the current study is to investigate the formation of the hydrated ethanol prices in the combustible market of the country. This research seeks to indentify how it is formed the price of the hydrated ethanol in the internal market. The theoretical conception comes from the comprehension of the prices formation involving costs, scale economy, market, economic and social factors in the price formation. Following, it is done the contextualization of the ethanol combustible in the internal market, as it is characterized its demand and offer, its technologies and its main propellers in the diffusion of the combustible market. It is complemented with the characterization of the international market of the ethanol combustible and with environment regulations existent. Integrating itself to the theoretical approach with the investigation done in the ethanol combustible sector. The work follows with the methodology investigated from internal and external attributes to the formation of the prices, what motivated the choice of a methodology based in qualifying and measurable studies, in which one complements the other in its analysis. Presenting a methodology of the descriptive, exploratory and explicative type, the research provides reflection and comprehension of the ethanol market, which by means of predictable qualitative variables, makes possible the quantitative method, explain which variable are significant in the formation of the prices practiced in the reselling by means of pattern of multiple linear regression. In this stage it is evidenced the contribution in inferring which variable explain the prices formation. In a secondary way, the statistic tool of Analysis of Variance (Anova), makes possible identify the advantage of the hydrated ethanol price in relation to the gasoline C in the internal market. By the multiple linear regression the results showed that the prices are formed significantly by the prices paid to the producer, distributor and production costs. By the Anova, the results prove also that the Center-West region was the only one that consolidated the advantage of the hydrated ethanol usage. For both the results there are explainable reflections that guide the reasons and induct predictions about the prices formation. In this way, an extended reflection of the results permitted to analyze that the advantage of the hydrated ethanol usage in the Center-West region, occurs from variable fleet, distribution basis, tributes, production and number of producer mill. In relation to the prices paid to the producer, distributor and production costs as main explainable variable in the prices formation, there are evidences related by other variables, which for more that have been presented low linear coefficient, there ones have casual relation, if complemented with the qualitative analysis, the ones which, offer, demand, tributes and seasonality are, as examples, factors that guide and give the complexity to the price formation

Ce travail présente un modèle de pile à combustible plus approprié au domaine du génie électrique. Le modèle qui en résulte doit être en mesure d'intégrer des circuits électroniques de puissance et de donner des informations plus pertinentes que les modèles empiriques de type circuit. Les phénomènes du coeur de pile à combustible ont été étudiés. Les analogies entre mécanique des fluides et électricité ont été utilisés dans ce travail. Nous avons introduit le principe du flux d'énergie à notre modèle. Ceci garantit l'analogie appropriée entre deux différents domaines de l'ingénierie. L'exigence du faible coût de calcul exige de limiter le modèle à une seule dimension. Nous avons d'abord élaboré un modèle des tubes de gaz et des canaux pour les systèmes multi-espèces, puis, nous avons procédé à la modélisation des couches de diffusion de gaz, de la couche de réaction et de la membrane. A ce stade, nous avons obtenu un nouveau modèle de type circuit équivalent d'une monocellule de pile à combustible. Pour le modèle de pile n-cellule, la façon la plus simple qui peut être trouvé dans la plupart des ouvrages est de multiplier la tension de sortie d'une cellule par n. Toutefois, nous avons choisi de développer le modèle réel d'un stack comprenant 3 cellules, autrement dit, de modéliser 3 cellules indépendantes et donc de tenir compte de l'effet du canal commun de gaz qui assure la distribution de chacune des cellules d'un stack. Nous avons décidé de mettre en ?uvre le modèle sous Matlab / Simulink, logiciel très utilisé en génie électrique. Les résultats des simulations ont montré que le modèle fonctionne bien. Les phénomènes internes de la cellule sous conditions opératoires spécifiées ont été illustrés. La tension de sortie de cellule à partir du modèle est bien en accord avec les résultats expérimentaux. L'effet du réseau de canal entre chaque cellule de la pile a été exploré. Bien que le résultat escompté ait été obtenu, nous avons remarqué que l'effet du réseau de distribution de gaz, d'une cellule à l'autre d'un stack de 3 cellules était moindre. Ceci est dû aux paramètres géométriques du canal que nous avons implanté dans notre modèle qui correspondent à la structure réelle de la cellule, et qui est bien conçu. Néanmoins, cet effet devrait être fortement accentué dans le cas de stack comprenant de nombreuses cellules. Afin de vérifier que notre modèle atteint bien les objectifs visés, l'association d'un stack de 3 cellules et d'un convertisseur est simulée. Nous avons constaté que la simulation se fait sans difficulté et que le modèle autorise l'analyse de l'interaction entre la pile à combustible et le circuit convertisseur; l'objectif de la thèse est donc accompli / This work is an effort to create a more proper model for electrical engineers. The resultant model should be able to incorporate with power electronic circuits and give more insight information than the empirical circuit models. The mechanic of the fuel cell has been studied. The analogies of cell mechanics to electrical circuits were used in this work. We introduced the principle of energy port to our model. This guaranties the proper analogy between two different engineering domains. The requirement of the low computational cost suggested us to limit the model to only one dimension. We first developed a model of gas tubes and channels for multi-species systems, then, proceeded to the gas diffusion layers, the catalysts and the membrane. At this level we obtained a new equivalent circuit model of the single cell system. For the n-cell stack model, the simplest way which can be found in most literature is to multiply the single cell output voltage by n. However, we chose to develop the real 3-cell stack model, i.e., there was 3 independent cells in the system and the effect of common channels between each cell was incorporated. We decided to implement the model in Matlab/Simulink because it is common to most electrical engineers. The simulation results showed that the model is working weil. The internaI phenomena of the cell at the specified condition were illustrated. The cell output voltage from the model is weil agreed with the experimental result. The effect of the channel network between each cell in the stack had been explored. Although the expected result was obtained, we noticed that the channel network effect to the 3-cell stack operation was very small. This is because the channel parameters that we gave to the model are from the real cell structure, which is weil designed. Nevertheless, this effect should be more observable in a stack system which has higher cell number. To prove that the model can fulfill the ultimate thesis goal, the 3-cell stack model was connected to boost converter. We found that the simulation can be done without problem. The interaction between the fuel cell and the converter circuit is revealed; the objective of the thesis is accomplished

Los motores de combustión interna son y seguirán siendo por los próximos años la principal forma de propulsión de los distintos tipos de vehículos, es por esto que se vienen desarrollando gran cantidad de actividades a nivel mundial con el desafío de mejorar la eficiencia, reducir las emisiones contaminantes y la adecuación de combustibles alternativos que no sean derivados del petróleo. Es en este escenario que se requiere de un adecuado entendimiento del fenómeno de combustión y con ello el modelado matemático de los procesos termodinámicos que suceden en los motores. A pesar que se han realizado estudios de los motores de combustión interna desde finales del siglo XIX, el ciclo de motor, en especial el proceso de combustión es considerado de alta complejidad, ya que conlleva la coexistencia de distintos fenómenos químicos y físicos. Estos estudios abarcan la cinética química de una gran cantidad de reacciones y distintos compuestos orgánicos, flujos multi-fásicos y turbulentos, así como las características de la velocidad y forma del frente de llama, los procesos de transferencia de calor, las características físico-químicas de los combustibles y la construcción y forma de la cámara de combustión, entre otras variables de estudio. Para poder contribuir con este tipo de estudios, a partir de la década de 1960, se comenzó a desarrollar en mayor medida modelos computacionales de simulación a partir de modelos termodinámicos que se vienen estudiando desde finales del siglo XIX. El desarrollo de estos modelos computacionales ha ayudado en el desarrollo de nuevas tecnologías en los motores, así como el estudio de la influencia en el desempeño y emisiones contaminantes con el uso de distintos tipos de combustibles, incluyendo combustibles alternativos como el etanol, o el biodiesel. El desarrollo de modelos computacionales ayudan en el desarrollo preliminar de nuevos combustibles y motores, ya que reducen de manera significativa el tiempo y dinero invertidos en ensayos experimentales, por lo que se convierten en una herramienta indispensable para el trabajo de empresas, universidades e instituciones que desarrollen este tipo de tecnología a nivel mundial. En el caso del Perú, al no ser un país con industria automotriz activa, el desarrollo de estos modelos computacionales para el desarrollo de tecnología en motores de combustión es muy escaso por lo que se puede decir que el presente trabajo pretende contribuir al cambio de ese escenario en el país. El uso de biocombustibles ha aumentado considerablemente a nivel mundial en el sector transporte, con el objetivo de reducir la dependencia de los derivados del petróleo y reducir las emisiones de CO2, principal responsable del efecto invernadero. En este contexto, el gobierno del Perú aprobó el reglamento de promoción del mercado de biocombustibles el año 2005 con el Decreto Supremo Nº 013-2005-EM, en el cual se indica que a partir del primero de enero del año 2010, se añada un porcentaje de 7,8% en volumen de etanol anhidro como mínimo a las gasolinas comercializadas a nivel nacional. / Tesis

El presente trabajo de tesis realiza un análisis del rendimiento y las emisiones de un motor de encendido por chispa Nissan GA15 trabajando con diferentes mezclas etanol-gasolina, dicho motor es carburado y está instalado en el Laboratorio de energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Asimismo, el motor fue instrumentado adecuadamente, para así, poder registrar los datos necesarios para el respectivo análisis. Los combustibles (mezclas etanolgasolina) fueron ensayados a 3 velocidades y 4 porcentajes de torque. Con los resultados obtenidos después de realizados los ensayos se puede decir que, mientras más se aumente el contenido de etanol en la mezcla, el flujo másico de combustible aumentará, ya que, el etanol tiene un menor poder calorífico que la gasolina, por lo que necesitará quemar más combustible para desarrollar una misma potencia. Por otro lado el rendimiento efectivo del motor aumenta conforme se incrementa la velocidad de giro, esto sin importar cuál sea el combustible utilizado. Con respecto a las emisiones, se observa una gran disminución en las cantidades de CO (50% en algunos casos), ya que al existir mayor cantidad de oxígeno en la composición del etanol, resultará una combustión menos incompleta dentro del cilindro, con lo que disminuye el HC y CO, y, aumentará el CO2 y el O2. / Tesis

Cette thèse porte sur les phénomènes inhérents au couplage d'un système de stockage d'hydrogène à base d'hydrures métalliques et d'une pile à combustible (PàC). Le but est de développer une loi de gestion optimale des flux (électriques, fluidiques, thermiques).Une étude poussée a été réalisée sur les différents moyens de production de l'hydrogène ainsi que les différentes méthodes de son stockage. Une large place est donnée à la caractérisation des hydrures au sein du réservoir. Ce travail a permis le développement d'une nouvelle méthode de caractérisation pour des réservoirs à hydrure. Cette dernière et a été mise en œuvre expérimentalement avec des processus de charges et de décharges effectués sur trois réservoirs contenant des hydrures différents. Compte tenu de la confidentialité du fabriquant, plusieurs données n'étaient pas accessibles expérimentalement. Ainsi, un modèle numérique du réservoir à hydrure a été réalisé dans l'environnement Comsol multiphysics. Dans une volonté de modéliser le couplage thermique entre la PàC et le réservoir à hydrure, un modèle 0D dans l'environnement Matlab Simulink d'un système comportant une pile à combustible, un réservoir à hydrure et un échangeur de chaleur a été réalisé. Ces développements ont abouti à la proposition et l'étude de deux topologies pour la gestion des échanges thermiques entre la PàC et le réservoir à hydrure de type AB : topologie série et topologie parallèle. Dans la topologie série le même fluide caloporteur circule dans le réservoir et dans la PàC ce qui veut dire que les deux composants ont les mêmes températures de fonctionnement. Ceci peut causer des difficultés d'opération de la PàC qui nécessite généralement des températures de fonctionnement plus élevées que celles du réservoir. La topologie parallèle, apporte la solution à ce problème en offrant la possibilité de deux températures distinctes de fonctionnement pour la PàC et le réservoir. / This thesis deals with the phenomena inherent in the coupling of a hydrogen storage system based on metal hydrides and a fuel cell. The aim is to develop an optimal flow management law (electrical, fluidic, thermal).A detailed study was carried out on the various means of hydrogen production and the different methods of its storage. A large place is given to the characterization of the hydrides within the reservoir. This work allowed the development of a new characterization method for hydride tanks. The latter was experimentally carried out with charge and discharge processes carried out on three reservoirs containing different hydrides. Given the manufacturer's confidentiality, several data were not accessible experimentally. Thus, a numerical model of the hydride tank was carried out in the multiphysics Comsol environment. In order to model the thermal coupling between the fuel cell and the hydride tank, an OD model in the Matlab Simulink environment of a fuel cell, hydride tank and heat exchanger system was realized. These developments resulted in the proposal and study of two topologies for the management of heat exchanges between the fuel cell and the type AB hydride tank: series topology and parallel topology. In the series topology, the same heat transfer fluid circulates in the reservoir and in the fuel cell, which means that the two components have the same operating temperatures. This can cause difficulties in the operation of the POC which generally requires higher operating temperatures than those of the tank. The parallel topology provides the solution to this problem by offering the possibility of two distinct operating temperatures for the PàC and the tank.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / La Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC) a través de la historia ha ido evolucionando en su rol fiscalizador adecuándose al dinamismo del mercado energético, así como al empoderamiento y nuevas necesidades de los ciudadanos que demandan del Estado más y mejores servicios. De esta forma, ha reorientado su misión colocando al ciudadano al centro de su quehacer. Para abordar este desafío la SEC ha trabajado en los últimos 10 años en distintas acciones que han permitido redefinir su estrategia y orientarla hacia las personas. Lo anterior, asociado también a las orientaciones establecidas en la política de energía 2050, donde la SEC tiene un rol especial al ser la agencia pública fiscalizadora del mercado energético. Sin embargo, estos nuevos desafíos han llevado a que la Institución se encuentre en un constante movimiento estratégico, estableciendo ciertas orientaciones claras, pero que han generado otras acciones, proyectos y tareas muchas veces descoordinadas y difusas que han generado confusión tanto en los funcionarios como en los objetivos y proyectos estratégicos definidos. En ese mismo escenario, el Departamento de Administración y Finanzas (DAF), que entrega el soporte financiero, presupuestario, administrativo y de personal de la Institución, también se ve enfrentado a este devenir estratégico. El presente trabajo presenta una propuesta para establecer un modelo de Cuadro de Mando Integral (CMI) a nivel del DAF de forma de reorientar su misión hacia un rol de asesor institucional y que potencie la experiencia de servicio en los procesos DAF de forma que sea capaz de establecer una estrategia que la ponga en la vanguardia de las unidades de soporte de la SEC y que permita apoyar el cumplimiento de los objetivos institucionales. Para alcanzar el objetivo de este trabajo, se revisan los antecedentes de la SEC y el DAF, para luego realizar un análisis conceptual en cuanto al CMI y su adaptación al sector público. Posteriormente, por medio de entrevistas con actores relevantes y funcionarios DAF, más información de estudios, proyectos y trabajos desarrollados en la Institución, se realiza un análisis estratégico en cuanto a los factores externos, aplicando la metodología PEST y análisis FODA y a factores internos, tomando como referencia las encuestas de clima institucional. De esta forma, se analiza el modelo de negocio DAF y se establecen lineamientos para definir su estrategia, mapa estratégico, y los objetivos, indicadores y metas asociadas, concluyendo con recomendaciones para la implementación exitosa. Para alcanzar altos niveles de éxito en el proceso de planificación estratégica, se requiere de la participación efectiva de todos los estamentos que componen la unidad de análisis, así como también un adecuado conocimiento tanto del entorno, los clientes y de la organización. En este sentido, el CMI apoya en este proceso, simplificándolo y permitiendo generar una herramienta sencilla que permite monitorear y medir el desempeño de la unidad de análisis. Sin embargo, esto no asegura el éxito en la organización, ya que dependerá de la continua comunicación, de la clara definición de las responsabilidades para el logro de la estrategia, así como el compromiso de jefaturas y funcionarios y la implementación de un seguimiento sistemático tanto de los indicadores definidos como de las iniciativas asociadas a la implementación de la estrategia.

Dans le but de trouver un nouvel électrolyte pour les piles à combustible SOFC fonctionnant à basses températures, nous nous sommes intéressés au nouveau mode de synthèse électrochimique de la phase delta de l'oxyde de bismuth. d-Bi2O3 est connu comme le meilleur conducteur ionique, mais sa gamme de stabilité thermique réduite (729 ? 825°C) a freiné son utilisation. La méthode proposée par Switzer et al. permet de stabiliser cette phase à température ambiante. Cela relance l'intérêt d'étude pour ce matériau en vue d'une application comme électrolyte solide des piles à combustible. Nous avons tout d'abord étudié l'influence des paramètres de la synthèse de couches minces. Nous en avons déduit qu'une température de plus de 50°C était nécessaire et que les conditions étaient optimales avec une température de 65°C. La valeur du pH du bain doit être supérieure à 14. Pour l'électrodéposition, nous avons retenu un courant imposé constant entre 400 et 600 µA. Nous avons réalisé cette synthèse sur des substrats de nature variée (platine, inox, inox doré, or massif, argent doré). A l'aide de la diffraction des rayons X et de la microscopie électronique en transmission à haute résolution, nous avons confirmé la structure polycristalline de d-Bi2O3. Ces méthodes nous ont également permis de montrer que tous les grains ont une taille qui varie entre 10 et 170 nm. Ces cristallites de taille nanométrique joue un rôle essentiel dans la stabilité de d- Bi2O3 à température ambiante. A l'aide de la microbalance à quartz, nous avons montré que le dépôt de d-Bi2O3 ne pouvait pas dépasser 2 µm. Nous avons montré la stabilité du dépôt d-Bi2O3 électrodéposé pour une conservation à température ambiante. Par ailleurs, l'étude de la stabilité thermique a montré que la taille des cristallites diminue avec la température de recuit et que la structure est modifiée à partir de 360°C en une structure sillenite. Nous avons montré qu'il est possible de réaliser des nanofils de d-Bi2O3. Nous n'avons pas pu déterminer des conditions optimales qui nous auraient permis de synthétiser uniquement d- Bi2O3 en plus grand nombre. Enfin, nous avons réalisé des premières mesures de conductivité. Les résultats préliminaires nous montrent un comportement ionique de nos dépôts, mais ils ne sont pas tout à fait reproductibles.

Les propriétés mécaniques du combustibles nucléaire sont un problème complexe qui fait intervenir de nombreux mécanismes différents à des échelles diverses. Afin de faire progresser notre connaissance de ce matériau, nous avons effectué des simulations utilisant des modèles de Dynamique Moléculaire. Ces simulations permettent l'étude de différents mécanismes de déformation du dioxyde d'uranium à l'échelle atomique. Nous avons mis en place une procédure permettant de calculer les chemins de transition entre différents polymorphes de l'UO2 de manière statique et dynamique. Ces calculs ont confirmé la stabilité des structures fluorine à pression ambiante et cotunnite en compression, vers laquelle une transition reconstructive a été observée. Ils ont aussi montré l'importance de la direction de sollicitation principale pour déterminer la transition activée en tension, soit vers une structure scrutinyite, soit vers une structure rutile. D'autre part, les propriétés élastiques de l'UO2 ont été déterminées en température à partir d'une approche multi-modèles. L'accord relatif entre les potentiels existants pour l'UO2 a été utilisé pour déterminer des paramètres pour des modèles mésoscopiques. La propagation d'une fissure dans un monocristal a ensuite été étudié. Lors de ces simulations nous avons mis en évidence l'apparition de phases secondaires en pointe de fissure. Ce mécanisme prédit par les modèles atomistiques pourrait jouer un rôle important lors de la propagation d'une fissure aux échelles supérieures. Finalement, certaines propriétés des dislocations coin stabilisées dans le cristal UO2 ont été étudiées. La structure de cœur de ces dislocations dans différents plans de glissements a été comparée. Leur contrainte critique de glissement en fonction de la température a été calculée. Ces derniers calculs suggèrent un lien direct entre le désordre chimique observé au cœur de dislocations et leur mobilité.