Brevet FR2907472A1 — publié le 20080425

L'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse (LSM). On appelle pérovskite tout élément présentant une structure de type ABO3. Un pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse (LSM) est un composé où A est du Lanthane dopé au Strontium et B du Manganèse. Les poudres de pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse actuellement disponibles sur le marché sont notamment utilisées pour la fabrication de cathodes de piles à combustible à oxyde solide (SOFC ( Solid Oxide Fuel Oeil ) en anglais). Elles sont généralement fabriquées par les procédés suivants : ^ co-précipitation / sol-gel ^ synthèse par frittage en voie solide ^ synthèse à partir de précurseurs et pyrolyse. Un procédé par évaporation-condensation est également décrit dans le document Nanomaterials : new elaboration processes using solar furnaces (Materials Science Forum, Vols. 269-272 (1998), pp 297-302). L'article Influence of synthetis route on the catalytic properties of La1_,Sr,MnO3 , Solid State lonics 131 (2000) 211-220, par Robert J. Bell, Graeme J. Millar et John Drennan, décrit également six procédés pour synthétiser des poudres de pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse. Toutes les poudres obtenues selon les procédés décrits ci-dessus présentent des tailles moyennes de grains assez faibles (submicroniques) à moyennes (de l'ordre de 5pm). Elles sont d'un coût élevé. On connaît également des procédés de fabrication de pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse monocristallin, par exemple de EP 0 732 430. Ces procédés sont cependant coûteux. Il existe donc un besoin pour un nouveau procédé permettant de fabriquer à un coût réduit et en quantités industrielles du pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse. Le but de l'invention est de satisfaire ce besoin. Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un procédé de fabrication d'un bloc comportant du pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse, ce procédé comportant les étapes successives suivantes : a) mélange de matières premières pour former une charge de départ ; 2907472 2 b) fusion de la charge de départ jusqu'à obtention d'un liquide en fusion ; c) coulage du liquide en fusion dans un moule ; d) solidification par refroidissement du liquide coulé dans le moule jusqu'à obtention d'un bloc au moins en partie solidifié ; 5 e) démoulage du bloc. Selon l'invention, à l'étape a), les matières premières sont choisies de manière que le bloc démoulé présente la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : 36% 0,02, de préférence 0,15 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un bloc comportant du pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse, ce procédé comportant les étapes successives suivantes : a) mélange de matières premières pour former une charge de départ ; b) fusion de la charge de départ jusqu'à obtention d'un liquide en fusion ; c) coulage du liquide en fusion dans un moule ; d) solidification par refroidissement du liquide coulé dans le moule jusqu'à obtention d'un bloc au moins en partie solidifié ; e) démoulage du bloc, les matières premières étant choisies à l'étape a) de manière que le bloc démoulé obtenu à l'étape e) présente la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100%: 36% 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel les matières premières sont choisies à l'étape a) de manière que le bloc obtenu à l'étape e) présente la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : 38,4% 3. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel les matières premières sont choisies à l'étape a) de manière que le bloc obtenu à l'étape e) présente la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : 47,9% 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les matières premières sont choisies à l'étape a) de manière que le bloc obtenu à l'étape e) présente la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : 5 47,9% 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans 10 lequel les matières premières sont choisies à l'étape a) de manière que le bloc obtenu à l'étape e) présente la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : 53,9% 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, à l'étape b), on utilise un four à induction. 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 dans lequel, à l'étape c) et/ou à l'étape d) et/ou après l'étape e), on met en contact, directement ou indirectement, dudit liquide en fusion en cours de solidification avec un fluide oxygéné. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel le fluide oxygéné est un gaz. 25 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel le fluide oxygéné est de l'air. 10.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 , dans lequel on commence ledit contact immédiatement après démoulage du bloc. 11.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans 30 lequel on maintient ledit contact jusqu'à la solidification complète du bloc. 2907472 19 12.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on procède au démoulage de l'étape e) avant solidification complète du bloc. 13.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans lequel on démoule le bloc dès qu'il présente une rigidité suffisante pour conserver sensiblement sa forme. 14.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vitesse de refroidissement du liquide en fusion pendant la solidification est toujours inférieure à 1000 K/s. 10 15.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, après l'étape e), on recuit le bloc démoulé. 16.Procédé selon la revendication 15 dans lequel la recuisson est effectuée à une température de palier comprise entre 1050 C et 1400 C, pendant un temps de palier, compté à partir du moment où tout le bloc est à la température de palier, 15 d'au moins 30 minutes, sous une atmosphère contenant au moins 20% en volume d'oxygène. 17.Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bloc démoulé, éventuellement recuit, est réduit en morceaux ou en poudre. 20 18.Produit fondu présentant, hors impuretés, un taux de pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse de plus de 50%, le produit présentant la composition chimique suivante, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : 36% 19.Produit fondu selon la revendication 18 présentant, hors impuretés, un taux de pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse de plus de 99%. 20.Produit fondu selon la revendication 19 présentant, hors impuretés, un taux de 30 pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse de formule (La1 _X Srx),_yMnO3, 2907472 20 avec 0 21.Produit selon la revendication 20 dans lequel la formule dudit pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse est telle que : 5 (x 22.Produit selon la revendication 21 dans lequel la formule dudit pérovskite de lanthane ù strontium ù manganèse est telle que : (0,15 23.Produit selon la revendication 22 dans lequel la formule dudit pérovskite de 10 lanthane ù strontium ù manganèse est telle que : x 24.Produit selon l'une quelconque des revendications 18 à 23 se présentant sous la forme d'un bloc d'une épaisseur supérieure à 1 mm. 25.Produit selon la revendication 24 se présentant sous la forme d'un bloc d'une 15 épaisseur supérieure à 5 cm. 26.Produit pouvant être obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17. 27.Utilisation, éventuellement après broyage, d'un produit résultant de la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 ou d'un 20 produit fondu selon l'une quelconque des revendications 18 à 26 dans la fabrication de cathodes pour piles à combustible à oxyde solide.