Etude des propriétés électriques de solutions solides à base de dioxyde de cérium. I = Résultats expérimentaux et conductivité électronique

Laboratoire d’Energétique Electrochimique (LA C.N.R.S. 265) Ecole Nationale Supérieure d’Eiectrochimie et d’Electrométallurgie de Grenoble BP 44, 38401 Saint-Martin-d’Hères, France.

Résumé

La conductivité électrique dans les solutions solides CeO₂ — CaO et CeO₂ — YO_1,5 a été étudiée. Les résultats expérimentaux ont montré que dans le système CeO₂ — CaO la conductivité ionique passe par un maximum à 11 mol % de CaO alors que dans le système CeO₂ — YO_1,5 le maximum se trouve à 15 mol % de YO_1,5. Les courbes de variation de la conductivité ionique avec la température mettent en évidence deux domaines de température caractérisés par deux énergies d’activation différentes dans les deux systèmes. La limite de solubilité dans le système CeO₂ — CaO est voisine de 23 mol % de CaO. Une conductivité électronique apparaft à haute température et aux faibles pressions partielles d’oxygène. Cette contribution est d’autant plus grande que la teneur en dopant est plus faible.

Abstract

The electrical conductivity in the solid solutions CeO₂ — CaO and CeO₂ — YO_1,5 was studied. Experimental results have shown that, in the solid solutions CeO₂ — CaO the ionic conductivity has a maximum value at a concentration equals to 11 mol % CaO, while in the CeO₂ — YO_1,5 system it exists at 15 mol % YO_1,5. In the two systems the Arrhenius representing the variation of ionic conductivity as a function of temperature have two temperature domains. The solubility limit of CaO in CeO₂ was found to be about 23 mol % CaO. The electronic conductivity contribution was found the increase when the temperature increases, when the oxygen partial pressure decreases, and whan the dopant content decreases.