Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les conducteurs par ions oxyde possèdent de nombreuses applications (piles à combustible, séparation électrochimique de l'oxygène, capteurs) qui reposent sur la migration des ions à travers le matériau. C'est la présence de défauts qui est responsable des propriétés. La compréhension des mécanismes de diffusion de l'oxygène s'appuie sur une bonne connaissance de la structure et des paramètres de transport de l'oxygène, sur la base de caractérisations expérimentales et d'études de modélisation.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Ionic oxide ion conductors have many applications (fuel cells, electrochemical separation of oxygen from air, sensors), based on ionic migration through the material. It is the presence of defects that is responsible for their properties. Understanding the mechanisms of diffusion of oxygen comes from thorough knowledge of the structure and parameters of oxygen transport through experimental characterization techniques and modeling studies
Auteur(s)
-
Aurélie ROLLE : Maître de conférences - Unité de catalyse et de chimie du solide, Équipe chimie du solide, UMR CNRS 8181, Villeneuve d'Ascq, France
-
Vincent THORETON : Doctorant - Unité de catalyse et de chimie du solide, Équipe chimie du solide, UMR CNRS 8181, Villeneuve d'Ascq, France
-
Caroline PIROVANO : Maître de conférences - Unité de catalyse et de chimie du solide, Équipe chimie du solide, UMR CNRS 8181, Villeneuve d'Ascq, France
-
Olivier LAFON : Professeur des universités - Unité de catalyse et de chimie du solide, Équipe chimie du solide, UMR CNRS 8181, Villeneuve d'Ascq, France
-
Rose-Noëlle VANNIER : Professeur des universités - Unité de catalyse et de chimie du solide, Équipe chimie du solide, UMR CNRS 8181, Villeneuve d'Ascq, France
INTRODUCTION
Les conducteurs ioniques par ions oxyde O2– possèdent de nombreuses applications, comme matériaux d'électrolyte pour piles à combustible à oxyde solide (système électrochimique permettant la production d'énergie), comme membrane pour la séparation électrochimique de l'oxygène de l'air (permettant la production de dioxygène de haute pureté) ou comme membrane dans des capteurs à gaz (par exemple les jauges à oxygène permettant de quantifier la quantité d'oxygène dans un milieu). Ces applications reposent sur la migration des ions oxyde à travers la structure du matériau lui-même, les propriétés étant directement liées à l'existence de défauts atomiques (atomes d'oxygène interstitiels, lacunes d'oxygène...).
Dans le cadre de la recherche de nouveaux matériaux conducteurs ioniques et de la compréhension des mécanismes de transport de l'oxygène, une bonne connaissance des matériaux, de leur structure et de leurs propriétés est primordiale. Après une définition de la conduction ionique dans les solides et des applications, cet article a pour but de dresser une revue des principales techniques de caractérisations utilisées pour l'étude des conducteurs par ions oxyde. Il sera également fait référence à la modélisation atomique, qui repose sur des modèles simples, mais suffisants pour aider à la compréhension des mécanismes de transport dans ces matériaux.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
energy | materials | solid state chemistry | characterisation techniques
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Apport de la modélisation atomique
En anglais
3. Paramètres de transport de l'oxygène dans les conducteurs par ions oxyde
Deux paramètres gouvernent le transport de l'oxygène dans un solide :
-
la diffusion des ions dans le solide, caractérisée par un coefficient de diffusion ;
-
la dissociation de l'oxygène moléculaire en ion oxyde à la surface du solide, caractérisée par un coefficient de transfert ou d'échange en surface (§ 1.3).
Plusieurs techniques permettent de déterminer expérimentalement ces coefficients. Il est souvent fait appel au marquage isotopique grâce à l'oxygène 18. Dans le cas des conducteurs mixtes pour lesquels la part de conduction ionique est très inférieure à la part de conduction électronique, des techniques de relaxation (suivi de la masse en fonction du temps ou de la conductivité électrique sous l'effet d'un changement brutal de pression partielle d'oxygène) peuvent également être utilisées.
3.1 Techniques de marquage isotopique
L'échange isotopique est la solution idéale pour suivre la diffusion d'un type d'ions dans un solide. Pour la diffusion des ions oxyde, l'échantillon est chauffé en présence d'un gaz vecteur enrichi en oxygène 18 qui pénètre puis diffuse dans le matériau. Ces techniques reposent soit sur le suivi de la concentration en oxygène 18 dans le gaz vecteur après ou pendant l'échange (on distingue l'échange en milieu fermé ou sous flux), soit sur la mesure du profil de diffusion de l'oxygène 18 dans la céramique.
HAUT DE PAGE3.1.1 Échange isotopique par analyse de la phase gaz en milieu fermé
Le suivi des masses 32 (16O2), 34 (18O16O) et 36 (18O2) dans la phase gaz par spectrométrie de masse et la comparaison à des modèles cinétiques permet...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Paramètres de transport de l'oxygène dans les conducteurs par ions oxyde
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WARBUG (E.), TEGETMEIER (F.) - Über die elektrolytische leitung der Berkrystalls. - Wiedemann Ann. Phys., 32, p. 455 (1888).
-
(2) - HABER (F.), TOLLOCZKO (St.) - Über die reduktion der gebundenen, festen kohlensäure zu kohlenstoff und über elektrochemische veränderungen bei festen stoffen. - Zeitschrift für anorganische Chemie, 41, p. 407-441 (1904).
-
(3) - NERNST (W.H.) - Über die elektrolytische leitung fester körper bei sehr höhen temperaturen. - Zeitschrift für Elektrochemie, 6, p. 41-43 (1899).
-
(4) - SMART (L.), MOORE (E.) - Introduction à la chimie du solide. - ISBN : 2-225-85621-4, 357 p., Masson (1997).
-
(5) - MARUCCO (J.-F.) - Chimie des solides. - ISBN : 2-866883-673-9, EDP Sciences, 565 p. (2004).
-
(6) - IVERS-TIFFE...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Physique Chimie
(201 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
