Gd0.1Ce0.9O1.95/Er0.5Bi1.5O3 bilayered electrolytes fabrication for low temperatures solid oxide fuel cells

Alors que les proprietes de conduction de la zircone stabilisee a l’yttrium (YSZ) imposent des temperatures de fonctionnement superieures ou egales a 700°C pour les piles a combustible a oxyde solide, en 2011, Eric Wachsman de l’Universite du Maryland annonce la possibilite d’abaisser ces temperatures de fonctionnement a 350 °C en utilisant un electrolyte bi-couche a base d’oxyde de bismuth (ESB), excellent conducteur par ions oxyde mais peu stable sous hydrogene, associe a une couche protectrice de cerine, stable sous hydrogene mais pouvant presenter de la conduction mixte sous atmosphere reductrice. En 2013 [2], il annonce la commercialisation de dispositifs capables de fonctionner a 550°C, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives aux phases derivees de l’oxyde de bismuth, largement etudiees a l’UCCS mais delaissees ces dernieres annees du fait de leur instabilite sous atmosphere reductrice malgre des conductivites ioniques superieures a la plupart des conducteurs par ions oxyde. Dans le cadre du projet ANR BIBELOT ANR-18-CE05-0001, dans le but de rechercher de nouveaux materiaux de cathode pour ce type de dispositif et de pouvoir les tester, nous avons considere dans un premier temps l’elaboration d’un electrolyte bi-couche GDC/ESB. La composition Er0.5Bi1.5O3 a ete retenue pour ESB et Gd0.1Ce0.9O1.95 pour GDC. Nous presenterons ici les premiers resultats obtenus par spin coating sur un electrolyte dense de GDC d’une encre preparee a partir d’une poudre d’ESB obtenue par co-precipitation d’une solution de nitrate en milieu basique, d’ethanol et de polyvinylbutyral (PVB). [1] E.D. Wachsman, K.T. Lee, Science 2011 , 334, 935. [2] Am. Ceram. Soc. Bull. 2013, 92.