Cette thèse a pour objectif de moduler la nanoporosité et la densité de gels Résorcinol-Formaldéhyde (RF) afin d’étudier leurs performances dans des applications industrielles telles que les supercondensateurs ou les matériaux d’isolation thermique. En effet, c’est leur texture, et plus particulièrement leur porosité, qui confère à ces matériaux de telles propriétés. Ce travail de thèse a consisté à étudier les paramètres de synthèse des systèmes RF en ajoutant un additif et à utiliser de nouveaux précurseurs. Notre choix s’est d’abord porté sur un polyélectrolyte cationique qui est susceptible de modifier les mécanismes de synthèse des gels ainsi que leur procédé de fabrication. Dans un second temps, l’emploi de nouveaux précurseurs a ouvert de nouvelles possibilités de synthèse de ces matériaux. Enfin, l’aspect sécuritaire du procédé a été abordé afin d’évaluer tous les risques liés à la synthèse de gels RF pour faciliter le transfert du procédé à plus grande échelle. / The objective of this thesis is to modulate the nanoporosity and the density of Resorcinol-Formaldehyde (RF) gels in order to study their performances in industrial applications such as supercapacitors or thermal insulation materials. Indeed, it is their texture and more particularly their porosity which give these materials such properties. This thesis work consisted in studying synthesis parameters of RF systems by adding an additive and using new precursors. We chose a cationic polyelectrolyte which is likely to modify the synthesis mechanisms of the gels as well as their elaboration process. In a second time, the use of new precursors offered new possibilities of synthesis of these materials. Finally, process security was discussed in order to evaluate all risks linked to RF gels synthesis in order to facilitate the scaling-up of the process.

En chargeant en courant une inductance supraconductrice, on stock de l’énergie magnétique. Ce principe est appelé SMES pour Superconducting Magnetic Energy Storage. Ce type de dispositifs a une densité d’énergie relativement faible mais peut avoir une densité de puissance élevée. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet BOSSE, qui vise à mettre au point un démonstrateur de SMES dans la gamme du MJ. Ce SMES sera à la fois plus compacte que ses prédécesseurs et battra le record actuel d’énergie spécifique d’un bobinage supraconducteur en atteignant 20 kJ/kg. Cet objectif sera atteint grâce à l’utilisation de supraconducteurs haute température critique de seconde génération, dits conducteurs « REBCO ».Cette thèse aborde de manière générale la problématique du design de SMES et propose des éléments de réflexion et des solutions pour un pré-design rapide du bobinage d’un SMES. Le design du SMES à haute densité d’énergie du projet BOSSE est détaillé.Des éléments modulaires (galettes de ruban REBCO) du SMES ont été fabriqués et testés en champ propre et sous champ magnétique externe. Les méthodes et les résultats de détection de transition des galettes de l’état supraconducteur vers l’état normal sont présentés. Ces détections ont permis de garantir l’intégrité des galettes REBCO lors de transitions, même à très forte densité de courant (980 A/mm2 dans le conducteur nu).Ce travail est soutenu par la DGA (Direction Générale de l’Armement). / Magnetic energy is stored when a superconducting inductance is fed with current. This principle is called SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). This kind of device has a relatively low energy density but can have a high power density. This PhD work has been conducted in the frame of the BOSSE project with the objective to develop a SMES demonstrator in the MJ range. This SMES will be especially compact and will reach a specific energy of 20 kJ/kg of winding, which is 50 % over the current world record for a superconducting coil. This performance is made possible by the use of 2nd generation high critical temperature superconductors, so-called “REBCO” conductors.This work tackles the general problematic of SMES design and proposes elements of reflection and solutions for fast pre-design of a SMES winding. The design of the high specific energy SMES of the BOSSE project is presented in detail.Modular elements (pancakes of REBCO tapes) of the SMES have been manufactured and tested in self-field and under background magnetic field. During these tests, transitions from superconducting state to normal state have been detected. These early detections have prevented the pancakes to be damaged when transitions occurred, even at very high current density (980 A/mm2 in the bare conductor). The measurement method is presented, as well as the results of the tests.The BOSSE project has been funded by the DGA (French Defence Procurement Agency).