Etude electrochimique du nickel en milieu carbonate fondu en vue de son application a la realisation de cathodes de piles a combustibles

Electrochemical study of nickel in molten carbonate media in view of its use as a cathode in fuel cells

• Auteur / Autrice : Barbara Malinowska
• Direction : Jacques Devynck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Chimie
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ce travail se situe dans le cadre de l'etude du comportement d'especes metalliques en milieu carbonate fondu, utilise comme electrolyte dans des piles a combustible a haute temperature. Une microelectrode d'or disque plan de 100 m de rayon, de fonctionnement similaire a celui d'une ultramicroelectrode, a ete concue, testee et appliquee aux etudes voltamperometriques dans des milieux tres corrosifs vis-a-vis du verre, tels que les carbonates fondus. Une etude thermodynamique des especes du nickel en milieu carbonate fondu a permis de prevoir leur domaine de stabilite thermodynamique dans les eutectiques : li#2co#3-na#2co#3-k#2co#3 (43,5-31,5-25,0 mol%) et li#2co#3-k#2co#3 (62-38 mol%) a 650c ainsi que dans na#2co#3-k#2co#3 (56-44 mol%) a 780c. La solubilite de nio sous p(co#2) = 1 atm a ete determinee dans l'eutectique ternaire (li#2co#3-na#2co#3-k#2co#3) et binaire (li#2co#3-k#2co#3). Le produit de solubilite (k#s) a ete egalement determine dans l'eutectique ternaire. Une etude electrochimique combinee a la spectrometrie dispersive en energie, realisee dans li#2co#3-na#2co#3-k#2co#3 et li#2co#3-k#2co#3 sous atmosphere de p(co#2) = 0,1 atm + p(o#2) = 0,9 atm, a mis en evidence un processus d'intercalation electrochimique de cations alcalins dans nio adsorbe a l'electrode d'or en milieu carbonate fondu. L'evolution du potentiel en circuit ouvert observee sur des plaques de nickel mises au contact des carbonates fondus nous a amene a supposer que ce potentiel correspond : initialement au systeme nio/ni, dont l'evolution pourrait etre due a une variation locale de l'acidite (couche de diffusion), puis au systeme liyni#1#-#yo/li#xni#1#-#xo avec y > x. L'insertion de cations alcalins dans nio forme sur les plaques de nickel ayant sejourne dans les carbonates fondus a ete confirmee par des methodes spectroscopiques : xps, rx, meb et irtf.