Conception et performances électrochimiques de matériaux nanostructurés pour piles à combustible à oxyde solide

par Cyrine Brahim

Thèse de doctorat en Électrochimie

Sous la direction de Michel Cassir.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .


  • Résumé

    Une solution pour limiter les pertes ohmiques résultant de la réduction de la température de fonctionnement des SOFC consiste à élaborer des matériaux d’électrolyte sous forme de couches minces. Dans ce contexte, des couches ultraminces de YSZ et de CGO ont été synthétisées séparément ou sous la forme d’un électrolyte bicouche par dépôt de couches atomiques (ALD) et par pulvérisation cathodique magnétron en condition réactive sur des substrats conducteurs électroniques denses ou poreux. Le dépôt chimique en solution (CBD) a aussi été envisagé comme une technique de dépôt moins onéreuse pour CGO. Les films déposés ont été caractérisés par plusieurs techniques physico-chimiques (microscopie électronique à balayage, diffraction des rayons X, spectrométrie de rayons X à dispersion d’énergie), puis leurs propriétés électriques ont été étudiées par spectroscopie d’impédance. La complexité de l’étude du comportement électrique des couches minces par cette technique a été soulignée. Ces caractérisations ont permis de mettre en évidence et de comparer les principales caractéristiques de ces méthodes d’élaboration et de montrer l’influence du choix de la technique de dépôt sur le comportement électrique des couches minces. Enfin, une étude préliminaire a été menée sur l’élaboration par ALD et les caractérisations physico-chimiques et électriques de couche minces d’oxyde zirconium dopé à l’oxyde d’indium (IDZ).

  • Titre traduit

    Elaboration and electrochemical performances of nanostructured materials for solid oxide fuel cells


  • Résumé

    The reduction of the SOFC operating temperature causes several problems such as ohmic drop through the electrolyte and electrode overpotentials. To overcome these cell performance losses, the reduction of the electrolyte resistivity is necessary. This can be achieved by lowering the thickness of the electrolyte. Therefore, thin layers of CGO and overlayers of YSZ have been deposited separately or together in a bilayer system by Atomic Layer Deposition (ALD) and DC reactive magnetron sputtering on porous and dense substrates. The Chemical Bath Deposition (CBD) of CGO has also been studied as a cheaper deposition technique. Several techniques (SEM, X-Ray diffraction, EDX) have been used to characterize the physico-chemical properties of the thin layers. Their electrical properties have been studied by impedance spectroscopy and the difficulty of such measurements on ultrathin layers has been underlined. These physico-chemical and electrical characterizations allowed us to highlight and compare the leading characteristics of these elaboration techniques and to show the influence of the choice of the deposition technique on the electrical behaviour of the thin layers. Finally, a preliminary study on the ALD elaboration and the physico-chemical and electrical characterizations of thin layers of india doped zirconia (IDZ) has been carried out.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-179 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Cote : T Paris 6 2006 343
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