Chapitre 3 - Université de Bourgogne

Introduction aux SOFCs & Objectifs
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transfert ionique à travers l’électrolyte n’existe plus dans le cas monochambre. L’objectif
majeur du fonctionnement d’une telle cellule sera de recréer ce gradient d’oxygène au
voisinage des surfaces des électrodes. Le défi consiste donc à développer des matériaux
d’électrodes sélectifs envers les réactions présentées Figure 1-10 :
- Les nouveaux matériaux anodiques doivent posséder les caractéristiques requises énoncées
au § II 5.2 et réaliser en plus la conversion de l’hydrocarbure en gaz de synthèse (H2 et CO)
qui sont ensuite oxydés électrochimiquement selon les équations présentées sur la Figure 1-1.
Les gaz de synthèse ne doivent pas non plus être oxydés par l’oxygène gazeux. La présence
d’oxygène au contact de l’anode implique une attention particulière sur l’état d’oxydation du
nickel. En effet, il convient que ce dernier reste dans son état métallique et ne soit pas oxydé
[42].
- La cathode doit toujours présenter les caractéristiques présentées au § II.5.3. La présence de
méthane dans l’atmosphère de la cellule implique le développement de matériaux
catalytiquement inerte envers la conversion des hydrocarbures. Une activité catalytique de la
cathode entraînerait une chute de la fem, d’une part par la diminution du gradient de pression
partielle d’oxygène entre les deux électrodes, et d’autre part par une quantité de combustible
disponible moins importante pour la réaction anodique. La stabilité en présence de vapeur
d’eau et de dioxyde de carbone est également un critère important.
L’alimentation commune en combustible (le méthane est choisi en exemple) et comburant
implique tout de même certaines restrictions. Comme le montre la Figure 1-11 qui représente
le diagramme d’inflammabilité d’un mélange méthane – oxygène – azote à température
ambiante, il existe une zone, représentée en bleu, pour laquelle le mélange des trois gaz est
explosif. Les notations HEL et LEL indiquent respectivement les limites haute et basse
d’inflammabilité du méthane dans l’air.
Figure 1-11 : Diagramme d’inflammabilité pour un mélange Méthane – Oxygène – Azote à température
ambiante
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