Utilisation de l’électrochimie en solution pour la synthèse de nouveaux oxydes - Préparation et caractérisation des matériaux avant et après les expériences électrochimiques

Résumé du document

J'ai synthétisé par le biais de deux méthodes, la voie solide et la voie nitrate-citrate, et caractérisé, par la technique de diffraction des rayons X, différentes phases.
Par ailleurs, après l'obtention d'une phase pure, j'ai effectué des dosages par le sel de Mohr, afin de déterminer la valeur exacte de la stœchiométrie en oxygène de mon composé.
Et enfin, parallèlement, j'ai procédé à des expériences d'électrochimie, que j'ai, par la suite, caractérisées par des mesures de conductivité électronique.
La première pile à combustible fonctionnant avec l'acide phosphorique, produisant de l'électricité et de l'eau, apparaît en 1939, grâce à Sir W. Grove.
Depuis, ce procédé n'a cessé de se développer, notamment lors de la conquête spatiale ou encore plus récemment, lors de son introduction dans les véhicules électriques.
Une pile à combustible est basée sur la réaction chimique par laquelle l'hydrogène (combustible) et l'oxygène (carburant) se combinent pour former de l'eau : c'est l'inverse de l'électrolyse. L'énergie libre de cette réaction est directement transformée en énergie électrique.
Actuellement, la pile SOFC (Solid Oxyde Fuel Cell), fonctionnant entre 900°C et 1000°C, est envisagée pour des applications stationnaires, du fait de son rendement élevé et de l'utilisation directe du méthane comme combustible.
Cependant, en raison de sa température de fonctionnement trop élevée, son développement est ralenti car elle connaît des problèmes de vieillissement accéléré et de coût de dispositif.
La diminution de la température de fonctionnement est donc nécessaire en vue d'une commercialisation. De ce fait, il est indispensable de trouver de nouveaux matériaux pour l'électrolyte et les électrodes, car cette réduction de la température provoque une baisse du rendement.

Extraits

[...] D'autre part, après six jours à et à ou, quatre jours à la résistivité augmente fortement, et sa valeur diminue lorsque la température croit: c'est le comportement caractéristique d'un semi-conducteur. A présent, il reste à vérifier que ce comportement caractérise bien l'ensemble du matériau, et non pas uniquement sa surface. Il est très intéressant de noter que le sens de variation obtenu est en accord avec celui observé, lors de travaux antérieurs, par David Grillon, dans un autre électrolyte (KOH). [...]

[...] L'électrolyte : L'électrolyte support est un sel, inerte électrochimiquement, et totalement soluble. C'est lui qui conduit le courant. Il s'agit du tétrabutylammonium tétrafluoroborate, nBu4NBF4 Acros mol.L-1). Le solvant organique utilisé est le diméthylsulfoxyde (ou DMSO), CH3SOCH3 Aldrich mL) Conditions de mesure : Les mesures se sont déroulées à température ambiante, sous un flux d'argon desséché. Les différentes électrodes sont reliées à un galvanostat- potentiostat Tacussell PJT.24-1. Cet appareil peut fonctionner en deux modes : soit en mode potentiostatique (potentiel fixe entre l'électrode de travail et l'électrode de référence), soit en mode galvanostatique (courant fixe entre l'électrode de travail et la contre-électrode), qui est le mode choisi ici Expériences réalisées : L'objectif de ce travail est d'étudier la réduction du composé LaNiO3, en mode galvanostatique (pour I = -50 μA, I = -100 μA et I = -200 μA), et en fonction du temps (de 0 à 144h). [...]

[...] Utilisation de l'électrochimie en solution pour la synthèse de nouveaux oxydes - Préparation et caractérisation des matériaux avant et après les expériences électrochimiques Introduction La première pile à combustible fonctionnant avec l'acide phosphorique, produisant de l'électricité et de l'eau, apparaît en 1939, grâce à Sir W. Grove. Depuis, ce procédé n'a cessé de se développer, notamment lors de la conquête spatiale ou encore plus récemment, lors de son introduction dans les véhicules électriques. Une pile à combustible est basée sur la réaction chimique par laquelle l'hydrogène (combustible) et l'oxygène (carburant) se combinent pour former de l'eau : c'est l'inverse de l'électrolyse. [...]

[...] Les rayonnements obtenus sont alors sélectionnés et canalisés à l'aide d'un monochromateur vers le cristal à analyser (deux raies incidentes, K(.1 du cuivre à 1,5406 nm et K(.2 du cuivre 1,5443 nm). Ce dernier est alors irradié par la source de rayons le faisceau formant un angle ( avec le plan diffracté. Considérons à présent deux rayons parallèles et distincts de ce faisceau. Chacun de ces deux rayons rencontre alors un atome du cristal à analyser, sur lequel ils vont diffracter avec le même angle ( (par rapport au plan du cristal) que les rayons incidents (cf. schéma 1). [...]

[...] Et enfin, parallèlement, j'ai procédé à des expériences d'électrochimie, que j'ai, par la suite, caractérisées par des mesures de conductivité électronique. Synthèses chimiques 1 Voie solide : La synthèse chimique par voie solide est une méthode qui consiste à broyer finement des poudres, introduites en proportions stœchiométriques, dans un mortier en agate. L'objectif est d'homogénéiser le mélange réactionnel et d'obtenir une granulométrie plus fine, donc plus réactive. Nous avons utilisé cette méthode afin de synthétiser la phase CuFe1/3V2/3O2. Les réactifs utilisés au cours de cette expérience sont : Cu (Merk, Fe (Prolabo, V2O5 (Schuchardt münchen, et Fe2O3 (Merk, 99%). [...]