INES/LCBM (Chambéry/Grenoble)

Prototypage, caractérisation et essais de dispositifs photo(électro)catalytiques

Contact

Site INES

60 avenue Lac Léman
Technopôle Savoie Technolac
73375 Le Bourget-du-Lac

Site LCBM

Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux 
CEA-Grenoble batiment K
17 rue des Martyrs
38054 Grenoble

La plateforme répond au défi de l’intégration des surfaces et matériaux photo-actifs de ruptures et de la mesure de leur activité photo(électro)chimique. Les systèmes de production de carburants solaires, sont des dispositifs complexes reproduisant des fonctions photo-synthètiques, de collecte des photons, de conversion électrochimique et/ou (bio)chimique et nécessitant un contrôle des flux massiques et thermiques. La plateforme bi-site répond aux besoins de compréhension fine des phénomènes physiques en jeu lors de l’irradiation solaire des matériaux et de définition des architectures assurant la synchronisation des fonctions des dispositifs de production de carburant solaire. Elle offre des capacités de mesures de performances photo(électro)chimiques de matériaux, de prototypage et d’optimisation des géométries vers l’intégration en systèmes fonctionnels du photon à la molécule (ou carburant solaire). 

Sur le site de l’INES à Chambéry, les installations de recherche sont dédiées aux essais sous flux de lumières contrôlés pour la caractérisation des rendements de conversion, de la stabilité et de la durabilité des dispositifs (de 100cm2 à 5m2) en vue de leur déploiement à plus grande échelle et de l’intégration dans des systèmes fonctionnels. Le site a la capacité de réaliser des prototypes et de conduire des essais de caractérisations de performances sous conditions indoor (simulateur solaire) et outdoor via des banc d’essais instrumentés et contrôlés en environnement solaire et climatique réel. Sur le site du LCBM à Grenoble, les installations comprennent une plateforme dédiée aux mesures photocatalytiques ou photo-électrocatalytiques avec irradiation solaire simulée sur petits dispositifs (≤ 1 cm2 à 100 cm2) de production d’hydrogène ou de carburants carbonés solaires. 

Équipements ouverts à l’accueil dans le cadre de LUMA


INES

Simulateurs solaires indoor (1SUN ; UV5X avec humidité et température -40°C + 100°C contrôlées) pour des systèmes, 

Infrastructures extérieures (1 SUN sur trakers, avec contrôle et gestion thermique)

Concentrateurs 10-50 SUN Fresnel, Parabole, Cylindro-parabolique 

Chambres d’irradiation (UV, Température, humidité) pour les vieillissements accélérés

Spectromètres UV-VIS, IR, pour l’analyse des propriétés des surfaces photo-actives

Réflectomètres et émissomètres, FTIR portables

Potentiostat et impédancemètre  (mesures de photocourant et d’impédance)

Un appareil de chromatographie en phase gaz pour l’analyse (identification, quantification) des produits gazeux formés (H2, CO, CH4, éthylène…) par injection directe 

Gestion mécanique, thermique, fluidique et gazeuse


LCBM

Bancs de test équipés d’une source d’irradiation solaire (lampe Xenon équipée d’un filtre AM 1.5G ou module LED 100 cm2), d’un luxmètre pour la calibration de la puissance d’irradiation, d’un bipotentiostat (mesures de photocourant), d’un réseau de gaz inerte avec contrôle des débits gazeux. Compte tenu des grandes variabilités des géométries d’échantillons, la cellule de test devra être fournie.

Appareils de chromatographie en phase gaz pour l’analyse (identification, quantification) des produits gazeux formés (H2, CO, CH4, éthylène…) par injection directe.

Un appareil de chromatographie en phase gaz couplé à un spectromètre de masse, spécifiquement dédié aux tests de marquage isotopique (substrats marqués non fournis)

Un appareil de chromatographie ionique pour l’analyse (identification, quantification) des produits ioniques (formate, acétate, oxalate …) avec passeur d’échantillon.

Caractérisation (identification, quantification) d’autres produits de réaction présents en solution par analyse RMN (méthanol, éthanol…) sur demande spécifique (temps d’accès supplémentaire)

 Quantification par ICP-AOS du relargage d’ions métallique par analyse des électrodes avant/après expérience ou de l’électrolyte 

Les autres plateformes OPERANDO/PROTOTYPAGE

 ICP (Orsay) 
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Couplage entre spectrométrie de masse et excitation par laser infra-rouge
 LAMS (Paris) 
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Plateforme de photo vieillissement permettant de mieux comprendre la photo dégradation
 Ircelyon (Lyon) 
Ircelyon (Lyon) 
Caractérisation des propriétés de systèmes catalytiques sous illumination
 SyMMES (Grenoble) 
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Spectroscopie RPE rapid scan couplée à un laser pour l’étude des phénomènes de conversion de l’énergie lumineuse
 IBS (Grenoble) 
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RMN haut champ couplée à l’illumination par laser in situ