Thèse soutenue

Élaboration et caractérisation d'un nouvel électrolyte solide pour les piles à combustible : δ-Bi2O3
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Arnaud Helfen
Direction : Yamin Leprince-Wang
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des matériaux
Date : Soutenance en 2004
Etablissement(s) : Université de Marne-la-Vallée (1991-2019)

Mots clés

FR

Mots clés contrôlés

Résumé

FR  |  
EN

Afin de trouver un nouvel électrolyte pour les piles à combustible SOFC fonctionnant à basses températures, nous nous sommes intéressés au nouveau mode de synthèse électrochimique de la phase delta de l’oxyde de bismuth. -Bi2O3 est connu comme le meilleur conducteur d'ion oxygène, mais sa gamme de stabilité thermique réduite (729 – 825°C) a freiné son utilisation. La méthode électrochimique permet de stabiliser cette phase à température ambiante. Nous avons tout d’abord étudié l’influence des paramètres de la synthèse de couches minces de δ-Bi2O3. Nous en avons déduit qu’une température de plus de 50°C était nécessaire et que les conditions étaient optimales avec une température de 65°C. La valeur du pH du bain doit être supérieure à 14. Pour l’électrodéposition, nous avons retenu le mode intensiostatique avec une densité de courant comprise entre 2,25 et 3 mA/cm2. La structure polycristalline de -Bi2O3 a été confirmée par DRX et METHR. Ces méthodes nous ont également permis de montrer que tous les grains ont une taille qui varie entre 10 et 170 nm. Ces nanocristallites stabilisent δ-Bi2O3 à température ambiante. A l’aide de la microbalance à quartz, nous avons montré que le dépôt de δ-Bi2O3 ne pouvait pas dépasser 2 µm dû à son caractère isolant. Nous avons montré la stabilité des couches minces δ-Bi2O3 électrodéposées pour une conservation à température ambiante. Par ailleurs, l’étude de la stabilité thermique a montré que la taille des cristallites diminue avec la température de recuit et que la structure est modifiée à partir de 360°C en une structure sillenite. Nous avons montré qu’il est possible de réaliser des nanofils monocristallins de δ-Bi2O3. Cependant les conditions optimales d'élaboration n'ont pas été déterminées. Enfin, nous avons réalisé des premières mesures de conductivité. Les résultats préliminaires nous montrent un comportement ionique de nos dépôts. Ils montrent aussi que -Bi2O3 est un excellent conducteur, mais ils ne sont pas tout à fait reproductibles