Etude approfondie de la réaction d’électrode dans une cathode composite Ca3Co4O9/CGO - Université de Lille Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2021

Etude approfondie de la réaction d’électrode dans une cathode composite Ca3Co4O9/CGO

Résumé

La réaction de réduction de l’oxygène dans une pile à combustible est un mécanisme complexe qui dépend fortement du matériau utilisé, de sa microstructure et des conditions de fonctionnement. En utilisant la notation de Kröger et Vink, la réaction globale peut s’écrire : ½O2(g)+2e′+V_O^(..)→O_O^x [1] mais plusieurs étapes sont à prendre en compte : la diffusion de l’oxygène moléculaire jusqu’au lieu de la réaction, l’adsorption en surface et la dissociation de la molécule de dioxygène, le transfert de charge, l’incorporation et le transfert des ions dans le solide et aux interfaces électrode/électrolyte. A chacune de ces étapes est associée une constante de temps caractéristique. Alors que la diffusion gazeuse est un processus lent qui se caractérise par des fréquences de l'ordre du Hz, le transfert des espèces ioniques aux interfaces est rapide, avec des fréquences supérieures à 104Hz [2]. Ces étapes de réduction varient fortement avec la pression partielle d’oxygène. Takeda et al [3-4] propose la relation suivante pour l’évolution de la résistance de polarisation en fonction de la pression partielle d’oxygène : R_p=R_0 P_(O_2)^(-n), dans laquelle R0 est une constante, PO2 est la pression partielle d’oxygène et n est fonction du processus limitant. Une valeur de n= 1/4 correspond au transfert de charge au point triple, n= 1/3 au processus d’échange en surface, n = 1/2 à la réaction de dissociation de l’oxygène et n =1 à la diffusion gazeuse des molécules de dioxygène. L'étude menée sur une cellule symétrique composée de (50%CGO+50% Ca3Co4O9) comme matériau d’électrode sur un électrolyte de cérine dopé au gadolinium (CGO) sera présentée. Les mesures ont été réalisées à une température de 700°C pour des pressions partielles d'oxygène comprises entre 0,21 atm et 0,80 atm. Alors qu’à forte pression partielle d’oxygène, le transfert de charge est limitant, à basse pression partielle d’oxygène le mécanisme est plus complexe. [1] Y Li, R. Gemmen, X. Liu, Journal of Power Sources 2009, 3346. [2] M.J. Jorgensen, M. Mogensen, Journal of the Electrochemical Society 2001, 148(5), A433. [3] E. Siebert, A. Hammouche, M. Kleitz, Electrochemica Acta 1995, 40, 1741. [4] L. Mizusaki, K. Amano, S. Yamauchi, K. Fueki, Solid State Ionics 1987, 22, 313.

Mots clés

Domaines

Chimie
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04366403 , version 1 (28-12-2023)

Licence

Identifiants

  • HAL Id : hal-04366403 , version 1

Citer

Fatima-Ezzahra El Bassiri, Aurélie Rolle, Edouard Capoen, Romain Jooris, Rose-Noëlle Vannier. Etude approfondie de la réaction d’électrode dans une cathode composite Ca3Co4O9/CGO. 1ère Plénières de la Fédération Hydrogène du CNRS (FRH2), FRH2, May 2021, On line, France. ⟨hal-04366403⟩
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