Etude électrochimique des électrolytes à conduction protonique de type perovskite destinés à l'électrolyse de la vapeur entre 400°Cet 600°C.

par Olivier Lacroix

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Béatrice Sala.

Soutenue en 2007

à Montpellier 2 .


  • Résumé

    L'électrolyse de l'eau en aval d'un réacteur nucléaire est une voie propre et rentable pour produire massivement l'hydrogène. La dégradation des matériaux commerciaux au-delà 650°C, fait que seule l'électrolyse de la vapeur d'eau entre 400°C et 600°C avec des électrolytes à conduction protonique paraît envisageable. La synthèse de ces électrolytes, type perovskite, a été réalisée par co-précipitation. Les nano-poudres de perovskite sont densifiées à 95-98% par frittage conventionnel avec additif (grain micrométrique) ou par pressage uniaxial à chaud (grain nanométrique). L'aptitude de ces matériaux dopés, à insérer des protons via les lacunes a été prouvée. L' augmentation de la pression de vapeur favorise la pénétration d'eau dans les céramiques densifiées et compense la déshydratation due à l'élévation de température. La spectroscopie d'impédance a permis de mesurer la conductivité de ces électrolytes en température (jusqu'à 800°C) et pression de vapeur d'eau (10 bars) après construction d'une cellule électrochimique spécifique. La conduction des grains est évaluée supérieure à celle des joints de grains. L'adaptation du frittage avec grossissement des grains devrait favoriser la conduction globale des céramiques si le joint de grains est pur. Cependant, un ajustement de la taille du grain est nécessaire car les joints de grains servent de circuit d'hydratation à la structure, ainsi les nano-matériaux s'hydratant facilement, conduisent bien

  • Titre traduit

    Electrochemical studies of protonic conductors electrolyte for steam electrolysis between 400°C and 600°C


  • Résumé

    High temperature electrolysis (HTE) could make important contributions where low cost power is available, particularly if coupled with a nuclear plant providing electricity and heat free of greenhouse gas. Corrosion of marterials over 650°C improves necessary to use protonic conductors as electrolyte. Perovskite are synthesized by co-precipitation. The nano-powders are sintered with 95-98% by conventional sintering with additives (micrometer grain size) or uniaxial hot sintering (manometer grain size). The behaviour of doped materials to insert protonics defects into vacancies has been proved. The increase of steam pressure promotes the water insert into densified ceramics and counterbalances the dehydration with temperature raise. Impedance spectroscopy allowed to evaluate the conductivity of electrolytes in temperature (until 800°C) and steam pressure (10 bars) after build of a specific electrochemistry cell. Specific conduction in grain is higher than those in grain boundaries. The grain growth should improve the ceramic conduction in case of a clean grain size. However, the grain size needed to be adapt due to the role circuit of hydration of the grain boundaries. Better hydration of nano-materials induces a better conduction

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Informations

  • Détails : 1 vol.
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en 2022

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS 2007.MON-214
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