Thèse soutenue

Propriétés de transport de l'oxygène dans les cobaltites Ba2Co9O14 et Ca3Co4O9+δ  : apport du SIMS et du LEIS
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Auteur / Autrice : Vincent Thoréton
Direction : Rose-Noëlle VannierCaroline PirovanoAurélie Rolle
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Molécules et Matière Condensée
Date : Soutenance le 04/12/2012
Etablissement(s) : Lille 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide

Résumé

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Ce travail porte principalement sur la caractérisation des propriétés de transport de l'oxygène dans deux cobaltites, Ba2Co9O14 et Ca3Co4O9+δ, matériaux prometteurs comme cathode de pile à combustible à oxyde solide ou anode d’électrolyseur haute-température. Une grosse partie du travail a concerné la mise en place de la mesure de profils de diffusion de l'oxygène par échange isotopique et analyse SIMS. L'étude a ainsi démontré que ces deux matériaux sont des conducteurs mixtes ionique/électronique.Alors que les paramètres de transport mesurés sur Ba2Co9O14sont relativement faibles, les phases dérivées de Ca3Co4O9+δ présentent des coefficients d'échange en surface du même ordre de grandeur que ceux des matériaux de cathode les plus performants aujourd'hui. La structure de Ca3Co4O9+δ est constituée de l'alternance de couches Ca2CoO3-δ de type NaCl et de couches hexagonales CoO2. L'étude de céramiques texturées a démontré une diffusion facilitée parallèlement aux couches, probablement au sein des couches de type NaCl, lacunaires en oxygène. Par ailleurs, les premières mesures par LEIS ont montré la présence préférentielle de calcium à l'extrême surface du matériau.