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16 Chapitre I : Etude bibliographique
fonctionnement des SOFCs, les métaux utilisables sont limités au Nickel, Cobalt et métaux
nobles, le plus utilisé étant le premier du fait de son plus faible coût. A haute température
pendant de longues périodes, la structure poreuse du nickel est difficilement conservée, il s'est
donc avéré indispensable d'utiliser un cermet pour conserver la microstructure de l'anode. Le
nickel peut être alors dispersé dans un support en zircone partiellement stabilisée à l’yttrine
(PYSZ). Ce support est introduit dans la formulation de l'anode sous forme de poudre ou de
fibres de PYSZ, sa fonction est d'éviter la coalescence des particules de nickel et d'ajuster le
coefficient linéaire de dilatation thermique du cermet à celui de l'électrolyte pour éviter la
désolidérisation des différents composants de la SOFC. Le support en PYSZ est considéré
comme inactif bien qu'il joue un rôle dans l'activité catalytique de l'anode.
La conduction électrique et ionique de l'anode est fonction de la microstructure et du
pourcentage volumique de Ni. En dessous de 30% en volume de Nickel, la conduction du
cermet est similaire à celle de l'électrolyte, c'est à dire que c'est une conduction ionique. Pour
une concentration volumique supérieure à 30%, la conduction est électronique à travers la
phase nickel
Le coefficient de dilatation thermique augmente linéairement avec le pourcentage en
volume de Ni. Pour un pourcentage supérieur à 30, le coefficient de dilatation thermique est
de l'ordre de 10,5*10 -6 K -1 alors que l’électrolyte a un coefficient de dilatation de l’ordre de
8*10 -6 K -1 .
Ces cermets sont souvent fabriqués par frittage à partir de poudre de NiO et de PYSZ,
le NiO est réduit en métal in-situ au contact du carburant pendant les premières phases de
fonctionnement de la SOFC.
La perte d'efficacité de la SOFC en cours de fonctionnement est souvent due au
frittage de Ni aux hautes températures d'utilisation. Ce phénomène de frittage dépend
essentiellement des propriétés de mouillabilité du nickel sur YSZ et de la répartition des
particules de nickel dans le cermet.
c) Cathode :
La cathode est le lieu de la réaction électrochimique de l’oxydant. De ce fait, elle doit
avoir une bonne stabilité chimique, morphologique et dimensionnelle en atmosphère
oxydante, elle doit avoir une activité électro-catalytique élevée pour réduire l’oxygène. Par
ailleurs, elle doit présenter une conductivité électrique élevée car un de ses rôles principaux
est de collecter le courant et d’avoir une bonne conductivité ionique pour pouvoir assurer le