Élaboration caractérisation et mise en œuvre de matériaux à base d’oxydes mixtes ternaires de type lanthanide-métal de transition-O(LnxMyOz) et étude électrochimique

Abstract

Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont des systèmes électrochimiques qui convertissent l’énergie chimique en énergie électrique. Ce sont des systèmes dits à énergie propre. Elles mettent en jeu l’oxygène et l’hydrogène comme comburant et combustible respectivement. Leur température de fonctionnement est très élevée, elle est de l’ordre de 800 à 1000 °C, ce qui entraîne une fragilisation des composants de la cellule avec le temps. Néanmoins, l’abaissement de la température peut résoudre ce problème. Cependant, sa diminution provoque une chute de tension au niveau de l’électrolyte et augmentation des surtensions au niveau des électrodes. Dans cette optique, notre travail est focalisé sur la préparation de nouveaux matériaux cathode et de nouvelle architecture pour les SOFCs. Ainsi, des matériaux conducteurs mixtes à base de nickelâtes non dopés, dopés avec de faibles teneurs de cuivre, et déficitaires ont été élaborés. Ensuite, des couches minces d’YSZ ont été déposées sur ces conducteurs mixtes par la technique ALD en constituant des demi-cellules. Une deuxième famille de LAMOX préparée par la méthode Sol-Gel a été étudiée en tant que matériau électrolyte pour SOFC, et comparée à l’YSZ et la CGO. Les matériaux de nickelâtes et les demi cellules ainsi que les LAMOX ont été caractérisés par différentes techniques (microscope électronique à balayage, DRX…) et leurs propriétés électriques ont été étudiées par spectroscopie d’impédance. Des résultats très intéressants ont été obtenus avec les différents matériaux suscités et sont discutés au sein de ce rapport.