Texte intégral en version PDF - Epublications - Université de Limoges
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16 Chapitre I : Etu<strong>de</strong> bibliographique<br />
fonctionnem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s SOFCs, les métaux utilisables sont limités au Nickel, Cobalt et métaux<br />
nobles, le plus utilisé étant le premier du fait <strong>de</strong> son plus faible coût. A haute température<br />
p<strong>en</strong>dant <strong>de</strong> longues pério<strong>de</strong>s, la structure poreuse du nickel est difficilem<strong>en</strong>t conservée, il s'est<br />
donc avéré indisp<strong>en</strong>sable d'utiliser un cermet pour conserver la microstructure <strong>de</strong> l'ano<strong>de</strong>. Le<br />
nickel peut être alors dispersé dans un support <strong>en</strong> zircone partiellem<strong>en</strong>t stabilisée à l’yttrine<br />
(PYSZ). Ce support est introduit dans la formulation <strong>de</strong> l'ano<strong>de</strong> sous forme <strong>de</strong> poudre ou <strong>de</strong><br />
fibres <strong>de</strong> PYSZ, sa fonction est d'éviter la coalesc<strong>en</strong>ce <strong>de</strong>s particules <strong>de</strong> nickel et d'ajuster le<br />
coeffici<strong>en</strong>t linéaire <strong>de</strong> dilatation thermique du cermet à celui <strong>de</strong> l'électrolyte pour éviter la<br />
désolidérisation <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>ts composants <strong>de</strong> la SOFC. Le support <strong>en</strong> PYSZ est considéré<br />
comme inactif bi<strong>en</strong> qu'il joue un rôle dans l'activité catalytique <strong>de</strong> l'ano<strong>de</strong>.<br />
La conduction électrique et ionique <strong>de</strong> l'ano<strong>de</strong> est fonction <strong>de</strong> la microstructure et du<br />
pourc<strong>en</strong>tage volumique <strong>de</strong> Ni. En <strong>de</strong>ssous <strong>de</strong> 30% <strong>en</strong> volume <strong>de</strong> Nickel, la conduction du<br />
cermet est similaire à celle <strong>de</strong> l'électrolyte, c'est à dire que c'est une conduction ionique. Pour<br />
une conc<strong>en</strong>tration volumique supérieure à 30%, la conduction est électronique à travers la<br />
phase nickel<br />
Le coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> dilatation thermique augm<strong>en</strong>te linéairem<strong>en</strong>t avec le pourc<strong>en</strong>tage <strong>en</strong><br />
volume <strong>de</strong> Ni. Pour un pourc<strong>en</strong>tage supérieur à 30, le coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> dilatation thermique est<br />
<strong>de</strong> l'ordre <strong>de</strong> 10,5*10 -6 K -1 alors que l’électrolyte a un coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> dilatation <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong><br />
8*10 -6 K -1 .<br />
Ces cermets sont souv<strong>en</strong>t fabriqués par frittage à partir <strong>de</strong> poudre <strong>de</strong> NiO et <strong>de</strong> PYSZ,<br />
le NiO est réduit <strong>en</strong> métal in-situ au contact du carburant p<strong>en</strong>dant les premières phases <strong>de</strong><br />
fonctionnem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> la SOFC.<br />
La perte d'efficacité <strong>de</strong> la SOFC <strong>en</strong> cours <strong>de</strong> fonctionnem<strong>en</strong>t est souv<strong>en</strong>t due au<br />
frittage <strong>de</strong> Ni aux hautes températures d'utilisation. Ce phénomène <strong>de</strong> frittage dép<strong>en</strong>d<br />
ess<strong>en</strong>tiellem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s propriétés <strong>de</strong> mouillabilité du nickel sur YSZ et <strong>de</strong> la répartition <strong>de</strong>s<br />
particules <strong>de</strong> nickel dans le cermet.<br />
c) Catho<strong>de</strong> :<br />
La catho<strong>de</strong> est le lieu <strong>de</strong> la réaction électrochimique <strong>de</strong> l’oxydant. De ce fait, elle doit<br />
avoir une bonne stabilité chimique, morphologique et dim<strong>en</strong>sionnelle <strong>en</strong> atmosphère<br />
oxydante, elle doit avoir une activité électro-catalytique élevée pour réduire l’oxygène. Par<br />
ailleurs, elle doit prés<strong>en</strong>ter une conductivité électrique élevée car un <strong>de</strong> ses rôles principaux<br />
est <strong>de</strong> collecter le courant et d’avoir une bonne conductivité ionique pour pouvoir assurer le