Détermination de la semi-conduction électronique dans l’oxyde binaire zircone-oxyde de cérium

Électricité de France. Direction des études et recherches, 17, avenue de la Libération, Clamart-92, France.

Résumé

L’étude de l’électrolyte binaire zircone-oxyde de cérium a été effectuée pour des teneurs en oxyde de cérium comprises entre 5 et 25 %. Parallèlement aux études cristallographiques, dilatométriques et porosimétriques l’étude de la semi-conductivité mixte électronique-ionique a été entreprise. Pour ce faire nous avons conjugué l’étude de la conductivité électrique totale en fonction du potentiel chimique de l’oxygène dans l’ambiance gazeuse entourant l’échantillon à la détermination du nombre de transport ionique.

Le binaire zircone-oxyde de cérium présente tant à haute qu'à basse température une conductivité totale fortement dépendante de la pression partielle d’oxygène. Ce comportement caractéristique d’une semi-conductivité électronique de type n est maximal pour une teneur de 19 % en CeO₂. Par ailleurs, le nombre de transport électronique est élevé, il varie suivant la teneur et la température entre 30 et 80 %. L’électronicité la plus importante est obtenue pour la zircone à 25 % en moles d’oxyde de cérium dont le nombre de transport mesuré avec le couple de pression partielle d’oxygène 1/10^–1 est compris entre 0,53 et 0,29 dans la gamme de température 1 200-1 900°K.

Abstract

The study of the electrolyte zirconia-ceria has been done for percentage of ceria between 5 and 25 % in parallel with critallography, dilatometry and measurement of porosity, we achieved the study of electronic and ionic semi-conductivity. For this, we have conjugate the measurement of the total electrical conductivity as a function of the chemical potential of oxygen around the sample with the determination of the ionic transference number.

The binary oxide zirconia-ceria shows, both at low and high temperatures a total conductivity highly dependent of the partial pressure of oxygen. This behaviour is caracteristic of a « n » type electronic conductivity with a maximum for 19 % of ceria. Beyond the electronic transference number is important, between 30 and 80 % depending on composition and temperature.

The highest electronicity is got with an oxide with 25 % of ceria, the transference number of which, measured with the oxygen partial pressure couple 1/10^–3, is between 0,53 and 0,29 in the interval of temperatures 1.200-1.900°K.