Sangaré, Kassoum
(2013).
« Étude de la nature du substrat sur la performance d'une électrode bifonctionnelle pour les piles zinc-air » Mémoire.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en chimie.
Fichier(s) associé(s) à ce document :
Résumé
Les piles rechargeables zinc-air suscitent beaucoup d'intérêt en raison de leur énergie spécifique théorique élevée (1085 Wh/kg) et de leur faible coût. Elles nécessitent une électrode bifonctionnelle performante pour la réaction de réduction de l'oxygène (RRO) lors de la décharge et pour la réaction de dégagement de l'oxygène (RDO) lors de la recharge. Des travaux récents dans notre laboratoire ont démontré qu'un film contenant des particules de Mn0.6Cu0.4Co2O4 (catalyseur), de noir de carbone (support conducteur) et de poly (fluorure de vinylidène-co-hexafluoropropylène) (liant), déposé à la surface d'un disque de carbone vitreux, est très actif pour ces deux réactions. L'objectif principal de ce travail est d'augmenter les vitesses de réaction tout en minimisant la génération de peroxyde d'hydrogène lors de la RRO, qui diminue les performances. Pour atteindre cet objectif, le disque de carbone vitreux utilisé pour les caractérisations électrochimiques est remplacé par une surface de carbone vitreux réticulé poreuse pour permettre un bon accès de l'électrolyte aux particules catalytiques. Le catalyseur Mn0.6Cu0.4Co2O4 est synthétisé par voie sol-gel (méthode de synthèse déjà connue au laboratoire) et par « nanocasting ». Le procédé sol-gel permet de réaliser des couches minces constituées d'empilements de nanoparticules d'oxydes métalliques. Ce procédé présente les avantages d'être peu coûteux, de pouvoir contrôler parfaitement la stoechiométrie et de conférer une grande pureté au matériau réalisé. Le procédé « nanocasting » (nouvelle méthode de synthèse) permet d'augmenter la surface spécifique, de contrôler la taille des pores, la structure et la composition du catalyseur par l'utilisation d'une matrice de silice tridimensionnelle agissante comme un moule. Deux températures de recuit (350 °C et à 400 °C) ont été utilisées afin d'optimiser les propriétés de l'électrode. La diffraction des rayons X a confirmé la structure spinelle du matériau, qui est légèrement plus cristallin à 400 °C. La surface spécifique n'est pas grandement affectée par la température de recuit et par la méthode de synthèse. Les meilleures activités pour la RRO et la RDO en milieu alcalin (KOH 1M) sont obtenues avec les catalyseurs recuits à 400 °C. À cette température, le catalyseur obtenu par la méthode sol-gel présente de bonnes activités électrocatalytiques pour la RDO, tandis que la méthode « nanocasting » est meilleure pour la RRO. Le carbone vitreux réticulé a permis de résoudre le problème de courant limite observé avec le carbone vitreux lisse et d'ainsi obtenir des densités de courant intrinsèques pour la RRO plus intenses. Le taux de peroxyde formé est très faible pour les deux catalyseurs déposés sur les substrats.
______________________________________________________________________________
MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sol-gel, « nanocasting », électrode bifonctionnelle, réaction de réduction de l'oxygène (RRO), réaction de dégagement de l'oxygène (RDO), carbone vitreux réticulé.
| Type: |
Mémoire accepté
|
| Informations complémentaires: |
Le mémoire a été numérisé tel que transmis par l'auteur |
|
Directeur de thèse: |
Marsan, Benoît |
| Mots-clés ou Sujets: |
Électrode électrochimique, Pile rechargeable, Procédé sol-gel, Carbone vitreux réticulé, Électrode bifonctionnelle, Nanocasting, Pile zinc-air, Réaction de dégagement de l'oxygène (RDO), Réaction de réduction de l'oxygène (RRO) |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département de chimie |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
|
| Date de dépôt: |
09 sept. 2014 19:07 |
| Dernière modification: |
01 nov. 2014 02:28 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/6110 |
![[img]](http://archipel.uqam.ca/style/images/fileicons/application_pdf.png)
RECHERCHER
PARCOURIR
LIBRE ACCÈS
