Hersant, Grégory
(2019).
« Développement de nouveaux milieux électrolytiques non aqueux conducteurs et quasi-transparents pour une application en pile solaire » Thèse.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.
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Résumé
L'objectif principal de ce projet de doctorat était de préparer et de
caractériser de nouveaux milieux électrolytiques non aqueux, conducteurs et quasi-transparents destinés à une application en pile solaire (cellule photovoltaïque électrochimique). Ces milieux électrolytiques étaient constitués d'un couple redox thiolate/disulfure incorporé dans une matrice quasi-transparente, non aqueuse et conductrice [DMF-DMSO : 60-40 (v/v) contenant 200 mM de l'électrolyte support perchlorate de tétrabutylammonium (PTBA) ou le liquide ionique 1-éthyl-3- méthylimadazolium bis(trifluorométhylsulfonyl)imide (EMITFSI). Pour ce faire, de nouveaux couples redox thiolate de potassium/disulfure dérivés
du thiophénol, de la lH-pyridine-2-thione, de la lH-pyrimidine-2-thione, de la 5-trifluorométhyl-1,3,4-thiadiazole-2(3H)-thione et de la 5-méthyl1,3,4-thiadiazole-2(3H)-thione ont été synthétisés à partir de thiols commerciaux ou non, puis caractérisés chimiquement. Des caractérisations électrochimiques (voltampérométrie cyclique), électriques (conductivité) et rhéologiques (viscosité) ont ensuite été réalisées afin de déterminer les meilleurs couples redox. Les paramètres de réversibilité E0', Epc, fiEp, ipa, ipc et ipa/ipc obtenus sur différents matériaux d'électrode [platine (Pt), carbone vitreux (CV) ou oxyde d'indium dopé à l'étain recouvert d'une couche de sulfure de cobalt (ITO-CoS)] ont été considérés. Tout d'abord, dans le but d'améliorer les propriétés de réversibilité du couple redox thiol/disulfure dérivé de la 5-méthyl-1,3,4- thiadiazole-2(3H)-thione, un composé amphotère (H20) a été ajouté à la solution du thiol ou thiolate dissous en milieu non aqueux (DMF ou CH3CN), puis étudié par voltampérométrie cyclique (chapitre III). Cette étude a permis de montrer que l'ajout d'eau entraînait une modification
significative des mécanismes d'oxydation et de réduction et que cet effet était sensiblement différent selon le solvant dans lequel l'eau était ajoutée. L'étude de solutions de thiolate et/ou disulfure dérivés du thiophénol, de la lH-pyridine-2-thione et de la lH-pyrimidine-2-thione dissous dans DMF-DMSO : 60-40 (v/v) et contenant 200 mM de PTBA (chapitre IV) a montré que le processus d'oxydoréduction était irréversible dans tous les cas. Sur l'électrode de platine, c'est la solution du thiolate de la lH-pyridine-2-thione qui a donné globalement les paramètres les plus prometteurs (Epc, fiEp, ipa, ipc et ipa/ ipc), à l'exception du potentiel standard apparent E0 ' (plus faible de 90 mV par rapport à la solution de la forme thiolate du 4-nitrothiophénol). Toutefois,· les paramètres électrochimiques sont demeurés malgré tout assez
semblables pour les solutions des thiolates. Sur le carbone vitreux, c'est la solution du thiolate du 4-trifluorométhylthiophénol qui a présenté les meilleurs paramètres. L'étude de mélanges thiolate/disulfure dérivés de la 5-trifluorométhyl-1,3,4-thiadiazole-2(3H)-thione dans EMITFSI (chapitre V) a montré que les meilleures performances électrocatalytiques étaient obtenues pour le ratio molaire thiolate/disulfure de 3/1 en utilisant l'électrode ITO-Cos à une température de 70°C.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : thiolate, disulfure, milieu électrolytique non aqueux, cellule photovoltaïque électrochimique, Gratzel
| Type: |
Thèse ou essai doctoral accepté
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| Informations complémentaires: |
La thèse a été numérisée tel que transmise par l'auteur. |
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Directeur de thèse: |
Marsan, Benoît |
| Mots-clés ou Sujets: |
Cellules photovoltaïques électrochimiques / Cellules solaires Grätzel / Solutions d'électrolyte / Oxydoréduction / Thiolate-Disulfure |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département de chimie |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
29 sept. 2020 06:51 |
| Dernière modification: |
29 sept. 2020 06:51 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/13534 |
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