Optimisation des interfaces dans un micro-système pile à combustible ou électrolyseur à oxyde solide de conduction protonique".

par Diego armando Mendoza MuÑIz

Projet de thèse en Physico-chimie

Sous la direction de Michel Cassir et de Armelle Ringuede.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris) , en partenariat avec Institut de Recherche de Chimie Paris (laboratoire) , Interfaces, Électrochimie, Énergie (I2E) (equipe de recherche) et de Chimie ParisTech / École Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-01-2017 .


  • Résumé

    La réactivité interfaciale de BaCe0.85Y0.15O3- (BCY15), conducteur a oxyde solide protonique prometteur pour les piles à combustible (PCFC), devrait être améliorée pour atteindre des performances significatives en favorisant des voies de diffusion rapides à l'interface. Ceci peut être réalisé par dépôt sur BCY15 d'une couche dense du même matériau. Ce projet vise à traiter les couches nanométriques de BCY15 par dépôt de couches atomiques, ALD, ce qui permet la croissance de couches denses, homogènes et conformables sur des substrats lisses, poreux ou structurés. L'intérêt de ces couches est de favoriser un nouveau type de conduction protonique de surface basé sur la présence d'une couche d'eau organisée à la surface de BCY15. La faible résistance associée aux films nanométriques permettra de mettre en évidence cette conduction de protons de surface, ciblant à des applications à haute température: SOFC, PEFC, électrolyseurs. De plus, les surfaces d'échange à motifs produiront une augmentation des courants d'échange et des performances électrochimiques. Ces effets seront modélisés à partir de la structuration calibrée des surfaces.

  • Titre traduit

    “Optimization of interfaces in a micro solid oxide proton conductive fuel cell or electrolyzer”.


  • Résumé

    The interfacial reactivity of BaCe0.85Y0.15O3- (BCY15), a promising proton conductor for fuel cells (PCFC), should be enhanced for reaching significant cell performance by creating highly conductive pathways at the interface. This can be realized through deposition on BCY15 of a dense layer of the same material. This project aims at processing nanoscale layers of BCY15 by atomic layer deposition, ALD, which allows the growth of dense, homogeneous and conformable layers either on smooth, porous or patterned substrates. The interest of these layers is to favour a new kind of surface proton conduction based on the presence of an organised layer of water at the surface of BCY15. Low resistance associated to the nano-scaled films will allow evidencing this surface proton conduction, targeting at high temperature applications: SOFC, PEFC, electrolysers. Moreover, patterned exchange surfaces will produce an increase in the exchange currents and electrochemical performances. These effects will be modelled from calibrated structuration of the surfaces.