Caractérisation des conductivités ionique et électronique dans les oxydes conducteurs destinés aux piles SOFC

Abstract

Les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) sont une technologie intéressante en raison de leur performance et de leur caractère écologique, mais la température élevée nécessaire à leur fonctionnement reste un point à améliorer. La zircone yttriée (YSZ) est le matériau actuellement le plus utilisé en tant qu'électrolyte, mais il n'est performant qu'à une température d'environ 1000°C. Pour abaisser la température de fonctionnement à une température intermédiaire (600-800°C), on cherche un nouveau matériau performant, comme la cérine dopée et les pyrochlores. Ce travail vise à étudier les facteurs qui influencent la conductivité électrique des matériaux, afin d'optimiser leur utilisation en tant qu'électrolyte pour les piles SOFC. Deux séries de matériaux ont été préparées : la première avec la formule générale Ce1-xMxO2-δ (M = Gd, Y), la deuxième avec la formule générale La2-xSrxSn2O7-δ (x = 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25 et 0,3). Les matériaux ont été caractérisés en utilisant la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage et la spectroscopie d'impédance électrochimique. Les analyses XRD ont montré que la première série de matériaux présentent des valeurs de conductivité ionique élevées, ce qui les rend prometteurs pour les électrolytes à température intermédiaire. Pour la deuxième série, le dopage du lanthane par le strontium a eu un effet bénéfique sur la conductivité ionique, ce qui rend le nouvel électrolyte La2-xSrxSn2O7-δ prometteur pour les applications SOFC à température intermédiaire.