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Chapitre 13 : Electrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
possede un doublet non liant et il est tres deformable, permettant le passage des anions. II peut reagir avec 1'oxyde de vanadium pour donner des
composes du type Bi 4 V 2 O n , a proprietes catalytiques, et susceptibles de
diverses substitutions avec formations d'oxydes ternaires de structures
complexes, du type Bi-Na-V-O (Bimevox).
5 Les oxydes de metaux de transition de structure
fluorine
Ce sont les oxydes comprenant des elements de transition tels que Zr, Hf
ou Ce dans leur etat d'oxydation maximum (d°). Ils sont des isolants electroniques avec un gap superieur a 4 eV. Le dioxyde de zirconium ZrO 2 , dope
et stabilise par CaO ou Y 2 O 3 , est utilise a 1'echelle industrielle avec des
conductivites de 1'ordre de 1(H-10~
2 Q^.cm"
1 a 950 °C. Ces composes, en
tant qu'oxydes, sont sensibles a la pression d'oxygene qui, lorsqu'elle est
trop basse, fait apparaitre des lacunes d'oxygene et des electrons, diminuant ainsi le nombre de transport ionique. Leur utilisation, en tant
qu'electrolyte solide, depend fortement de la temperature et de la pression
d'oxygene.
6 Superconducteurs ioniques
Les premiers conducteurs possedant des conductivites ioniques
superieures a 2 10~
2 Q^.cnr
1 ont ete appeles superconducteurs ioniques ;
ils sont lies a des structures complexes. On peut citer les NASICON
(Afa-Super/onic-CCWductors). Ce sont des oxysels comme (Na 1+x Zr 2 P 3 _ x
Si x O 12 ) ou Falumine-/? (Na 2 O,ll A1 2 O 3 ).
Remarque : L'utilisation des oxydes en tant qu'electrolytes solides,
en particulier la zircone, implique des temperatures elevees, de 1'ordre
de 800 °C. L'un des objectifs technologiques que se fixent les industriels
est d'obtenir des materiaux necessitant des temperatures d'utilisation
plus basses. Tres recemment (2001), on a propose Pemploi d'une
perovskite, LaGaO 3 , qui pourrait fonctionner des 600 °C.
13.2 Correlation entre diffusion chimique
et conductivity ionique. Relation
de Nernst-Einstein
Les ions possedent la double caracteristique de se mouvoir sous 1'action de deux forces, un gradient de potentiel chimique et un gradient de
potentiel electrostatique. L'etude de ces proprietes peut done se faire soit
en mesurant leur coefficient de diffusion chimique D, soit en mesurant
leur conductivity electrique cr. Ces deux grandeurs sont reliees entre
Chapitre 13 : Electrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
possede un doublet non liant et il est tres deformable, permettant le passage des anions. II peut reagir avec 1'oxyde de vanadium pour donner des
composes du type Bi 4 V 2 O n , a proprietes catalytiques, et susceptibles de
diverses substitutions avec formations d'oxydes ternaires de structures
complexes, du type Bi-Na-V-O (Bimevox).
5 Les oxydes de metaux de transition de structure
fluorine
Ce sont les oxydes comprenant des elements de transition tels que Zr, Hf
ou Ce dans leur etat d'oxydation maximum (d°). Ils sont des isolants electroniques avec un gap superieur a 4 eV. Le dioxyde de zirconium ZrO 2 , dope
et stabilise par CaO ou Y 2 O 3 , est utilise a 1'echelle industrielle avec des
conductivites de 1'ordre de 1(H-10~
2 Q^.cm"
1 a 950 °C. Ces composes, en
tant qu'oxydes, sont sensibles a la pression d'oxygene qui, lorsqu'elle est
trop basse, fait apparaitre des lacunes d'oxygene et des electrons, diminuant ainsi le nombre de transport ionique. Leur utilisation, en tant
qu'electrolyte solide, depend fortement de la temperature et de la pression
d'oxygene.
6 Superconducteurs ioniques
Les premiers conducteurs possedant des conductivites ioniques
superieures a 2 10~
2 Q^.cnr
1 ont ete appeles superconducteurs ioniques ;
ils sont lies a des structures complexes. On peut citer les NASICON
(Afa-Super/onic-CCWductors). Ce sont des oxysels comme (Na 1+x Zr 2 P 3 _ x
Si x O 12 ) ou Falumine-/? (Na 2 O,ll A1 2 O 3 ).
Remarque : L'utilisation des oxydes en tant qu'electrolytes solides,
en particulier la zircone, implique des temperatures elevees, de 1'ordre
de 800 °C. L'un des objectifs technologiques que se fixent les industriels
est d'obtenir des materiaux necessitant des temperatures d'utilisation
plus basses. Tres recemment (2001), on a propose Pemploi d'une
perovskite, LaGaO 3 , qui pourrait fonctionner des 600 °C.
13.2 Correlation entre diffusion chimique
et conductivity ionique. Relation
de Nernst-Einstein
Les ions possedent la double caracteristique de se mouvoir sous 1'action de deux forces, un gradient de potentiel chimique et un gradient de
potentiel electrostatique. L'etude de ces proprietes peut done se faire soit
en mesurant leur coefficient de diffusion chimique D, soit en mesurant
leur conductivity electrique cr. Ces deux grandeurs sont reliees entre