Optimisation d'une cellule de pile a combustible a oxydes solides a composants minces pour diminution de la temperature de fonctionnement

par PASCALE CHARPENTIER

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Donald M. Schleich.

Soutenue en 1999

à Nantes .

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  • Résumé

    La technologie des piles a combustible represente une combinaison interessante entre un rendement eleve et un fonctionnement respectueux de l'environnement. Parmi tous les types de piles a combustible, les piles a oxydes solides promettent les meilleures performances. La cellule standard comprend un electrolyte, support de la pile, en zircone stabilisee (ysz), une anode composite ceramique/metal de ysz/ni et une cathode en oxyde de type perovskite dope tel que la 1 xsr xmno 3 (lsm). Dans la perspective de mise sur le marche d'une pile a combustible a oxydes solides moins couteuse, il est necessaire de diminuer la temperature de fonctionnement de 1000\c a en dessous de 800\c et d'optimiser la cellule de maniere a conserver de bonnes performances, c'est a dire conserver une conduction ionique de l'electrolyte elevee et conserver en nombre et en efficacite les transferts d'especes chargees aux electrodes. Pour ce faire, nous avons augmente la conduction ionique sans augmenter la conductivite intrinseque de l'electrolyte en diminuant l'epaisseur de celui-ci et nous avons ameliore les interfaces ou les echanges de charge ont lieu. Comme l'epaisseur de l'electrolyte doit etre diminuee, il ne peut plus supporter mecaniquement la cellule. Le concept anode/substrat a donc ete utilise. Il s'agit d'assembler le cur de la pile suivant le modele plan anode/electrolyte/cathode en prenant l'anode comme support mecanique de la pile. Pour la fabrication de cet assemblage, les techniques de depot en couches minces ont ete privilegiees, car elles permettent d'obtenir des depots minces et un bon controle des interfaces. Nous presentons la realisation de cellules avec un electrolyte ysz et une cathode lsm minces deposes successivement par des methodes de pulverisation sur une anode support de ysz/ni et leur caracterisation electrochimique a 850\c.


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  • Détails : 129 p.
  • Annexes : 69 ref.

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