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Chapitre 13 : Electrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
Supposons que la temperature soit de 1 075 °C et que le melange oxydoreducteur corresponde a la limite superieure d'homogeneite, en 1'occurrence Fe 0t813 O (FeO l 145 ). Au contact du fer, la composition de I'oxyde est
Fe 096 O (FeO 1;0 45). La pression d'oxygene p' est la pression en equilibre
avec le fer et le monoxyde limite. On a bien sur p' < p ". Apres un certain
temps, une couche d'oxyde d'epaisseur / = Ax s'est developpee. Si la pression p" est maintenue constante, il s'etablit un regime stationnaire et la
couche s'accroit de d/ = d Ax pendant le temps dt. II existe un gradient de
concentration en fer V[Fe] que Ton peut ecrire :
Le defaut majoritaire est la lacune de fer Vp e . La couche d'oxyde croit
en raison de la diffusion du fer « qui va a la rencontre de 1'oxygene » de
la phase gazeuse, et qui peut se deplacer grace aux lacunes cationiques.
La loi d'accroissement d'epaisseur de la couche d'oxyde est definie par :
dAx _ ^^ ^_! _ nombre de particules.cm"
2 ^"
1 _ J Fe
dt
nombre de particules.cm
3
[Fe]
L'oxyde de fer est un oxyde non-stcechiometrique toujours excedentaire en oxygene par lacunes cationiques V Fe . C'est egalement un conducteur mixte etant donnee la presence simultanee de trous h". Ces
derniers se deplacent au sein de I'oxyde, dans la mesure ou il existe un
gradient de potentiel chimique de 1'oxygene creant un gradient de potentiel electrostatique. Chaque entite va se deplacer selon un flux J qui peut
se decomposer en deux flux :
- un flux chimique d'entites (loi de Fick) : J ch = - DVc ;
- un flux electrique d'entites porteuses de charges (loi d'Ohm) :
puisque la loi d'ohm est enoncee sous la forme d'une densite de
courant ou flux de charges :
et i = ZF J el
d'ou
Pour les trous (z = +1) et pour les lacunes cationiques (Z = -2), on a
done les flux respectifs :
flux de trous :
Chapitre 13 : Electrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
Supposons que la temperature soit de 1 075 °C et que le melange oxydoreducteur corresponde a la limite superieure d'homogeneite, en 1'occurrence Fe 0t813 O (FeO l 145 ). Au contact du fer, la composition de I'oxyde est
Fe 096 O (FeO 1;0 45). La pression d'oxygene p' est la pression en equilibre
avec le fer et le monoxyde limite. On a bien sur p' < p ". Apres un certain
temps, une couche d'oxyde d'epaisseur / = Ax s'est developpee. Si la pression p" est maintenue constante, il s'etablit un regime stationnaire et la
couche s'accroit de d/ = d Ax pendant le temps dt. II existe un gradient de
concentration en fer V[Fe] que Ton peut ecrire :
Le defaut majoritaire est la lacune de fer Vp e . La couche d'oxyde croit
en raison de la diffusion du fer « qui va a la rencontre de 1'oxygene » de
la phase gazeuse, et qui peut se deplacer grace aux lacunes cationiques.
La loi d'accroissement d'epaisseur de la couche d'oxyde est definie par :
dAx _ ^^ ^_! _ nombre de particules.cm"
2 ^"
1 _ J Fe
dt
nombre de particules.cm
3
[Fe]
L'oxyde de fer est un oxyde non-stcechiometrique toujours excedentaire en oxygene par lacunes cationiques V Fe . C'est egalement un conducteur mixte etant donnee la presence simultanee de trous h". Ces
derniers se deplacent au sein de I'oxyde, dans la mesure ou il existe un
gradient de potentiel chimique de 1'oxygene creant un gradient de potentiel electrostatique. Chaque entite va se deplacer selon un flux J qui peut
se decomposer en deux flux :
- un flux chimique d'entites (loi de Fick) : J ch = - DVc ;
- un flux electrique d'entites porteuses de charges (loi d'Ohm) :
puisque la loi d'ohm est enoncee sous la forme d'une densite de
courant ou flux de charges :
et i = ZF J el
d'ou
Pour les trous (z = +1) et pour les lacunes cationiques (Z = -2), on a
done les flux respectifs :
flux de trous :