Electrochemical Characterisations of Ceramic Materials with Controlled Microstructure for Solid Oxide Fuel Cell Working at Intermediate Temperature.
Caractérisation électrochimique de matériaux céramiques à microstructure contrôlée pour Piles à Combustible SOFC fonctionnant à température réduite
Résumé
This study deals with the elaboration and the characterisation of the three components of a SOFC cell working at intermediate temperature (650-750°C).
A pure ionic conductivity of 9x10-3 S.cm-1 was found at 700°C for the retained electrolyte of composition La9Sr1Si6O26.5. This material with an apatite structure is chemically compatible with the mixed conducting cathode material Nd1.95NiO4+Δ. The study of the oxygen reduction process showed that the reaction is limited by the oxide ions transfer at the interface cathode/electrolyte. The anodic cermet Ni-apatite was elaborated by impregnation of the porous matrix with a nickel salt. This method allowed a better stabilisation of the nickel phase in the host structure. Thus this work provides evidence for the interest of a new ITSOFC based on a silicate electrolyte.
A pure ionic conductivity of 9x10-3 S.cm-1 was found at 700°C for the retained electrolyte of composition La9Sr1Si6O26.5. This material with an apatite structure is chemically compatible with the mixed conducting cathode material Nd1.95NiO4+Δ. The study of the oxygen reduction process showed that the reaction is limited by the oxide ions transfer at the interface cathode/electrolyte. The anodic cermet Ni-apatite was elaborated by impregnation of the porous matrix with a nickel salt. This method allowed a better stabilisation of the nickel phase in the host structure. Thus this work provides evidence for the interest of a new ITSOFC based on a silicate electrolyte.
Ce travail est consacré à l'élaboration et à la caractérisation des trois éléments d'une cellule SOFC fonctionnant à température intermédiaire (650-750°C).
Une conductivité purement ionique de 9x10-3 S.cm-1 a été mesurée à 700°C sur l'électrolyte retenu de composition La9Sr1Si6O26,5. Cette céramique de structure apatite est stable chimiquement au contact du matériau de cathode conducteur mixte Nd1,95NiO4+Δ. L'étude de la réduction de l'oxygène a montré que l'étape limitante est le transfert des ions oxyde à l'interface cathode/électrolyte. Le cermet anodique Ni-apatite a été élaboré par imprégnation de la matrice poreuse d'apatite par un sel de nickel. Cette méthode permet une meilleure stabilisation du nickel dans la structure hôte. Ces travaux mettent en évidence l'intérêt d'une nouvelle cellule SOFC fonctionnant à température intermédiaire composée d'électrolyte de structure apatite.
Une conductivité purement ionique de 9x10-3 S.cm-1 a été mesurée à 700°C sur l'électrolyte retenu de composition La9Sr1Si6O26,5. Cette céramique de structure apatite est stable chimiquement au contact du matériau de cathode conducteur mixte Nd1,95NiO4+Δ. L'étude de la réduction de l'oxygène a montré que l'étape limitante est le transfert des ions oxyde à l'interface cathode/électrolyte. Le cermet anodique Ni-apatite a été élaboré par imprégnation de la matrice poreuse d'apatite par un sel de nickel. Cette méthode permet une meilleure stabilisation du nickel dans la structure hôte. Ces travaux mettent en évidence l'intérêt d'une nouvelle cellule SOFC fonctionnant à température intermédiaire composée d'électrolyte de structure apatite.
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