Caractérisation du transport de l'oxygène dans des électrolytes céramiques de l'échelle atomique à l'échelle macroscopique

oral invitéNational audienceDes outils tels que la spectroscopie d'absorption X (EXAFS/XANES), la diffraction des neutrons, la spectrométrie d'impédance, l'échange isotopique, la mesure de flux de semi-perméabilité permettent de sonder le transport de l'oxygène sur différentes échelles. Ces techniques ont été appliquées à deux familles de conducteurs par ions oxyde, les BIMEVOX, composés dérivés de Bi4V2O11, et les phases dérivées de la Brownmillerite Ba2In2O5. Les deux familles de composés présentent des structures cristallines bi-dimensionnelles. Leurs formes « haute température », conductrices par ions oxyde, sont facilement stabilisées à plus basse température par substitution partielle du vanadium ou de l'indium. La diffraction des neutrons à haute température a permis de déduire des chemins préférentiels pour la diffusion des ions oxyde dans la structure. Les valeurs des barrières énergétiques à la diffusion, déduites des cartes de densité de probabilité de présence des nucléons, ont été comparées aux valeurs des énergies d'activation mesurées par spectroscopie d'impédance. Cependant, les phénomènes de transport de l'oxygène sont plus complexes. Les applications comme électrolyte nécessitent des céramiques denses. Si les BIMEVOX sont faciles à densifier, les phases de type Brownmillerite le sont moins. Par ailleurs, comme le montre l'échange isotopique et les mesures de flux de semi-perméabilité, un autre paramètre doit être pris en compte dans le transport de l'oxygène, le transfert en surface de l'oxygène moléculaire