Dissertations / Theses: 'Spectroscopie d'impédance électrochimique'

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Ouerd, Aziz. "Comportement électrochimique et tribo-électrochimique de l'alliage CoCrMo en milieu physiologique simulé : influence des protéines." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0053.

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Abstract:

Les alliages CoCrMo présentent une bonne résistance à la corrosion en milieu physiologique. Elle est due à la formation, à leur surface, d’un film passif constitué d’oxydes de chrome de cobalt et de molybdène. Ce film de quelques nanomètres d’épaissuer est malheureusement sujet à la destruction mécanique sous l’effet du frottement. L’alliage est alors exposé à l’agressivité de ce milieu et subit une forte dissolution. Les ions ainsi formés sont relargués dans les tissus environnants des prothèses et provoquent des réactions inflammatoires. Le présent travail vise, dans un premier temps, à identifier l’effet des modifications de surface des alliages CoCrMo, au contact des phosphates et des protéines, sur leur corrosion. L’effet de ces modifications sur leur tribocorrosion est par la suite détaillé The formation of a thin passive oxide film consisting of a mixture of chromium, cobalt and molybdenum oxides, confers to CoCrMo alloys a good corrosion resistance in physiological medium. Unfortunately, this extremely thin film is susceptible to fracture under mechanical loading, resulting in exposure of the alloy to this medium. Subsequent electrochemical processes dissolve the alloy. Metal ions are released into the surrounding tissues causing inflammations. The aim of the present work is to understand the effect of surface modification of CoCrMo alloys, in the presence of phosphates and proteins, on their corrosion. Its effects on tribocorrosion is detailed in a second part

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Gruet, David. "Modélisation cinétique de la spectroscopie d'impédance électrochimique de cellules Li-ion." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS401.

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Abstract:

La Spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est une technique électrochimique permettant de caractériser un système électrochimique. L'interprétation des spectres d’impédance des batteries Li-ion est cependant compliquée car ces systèmes sont composés d'électrodes poreuses. La modélisation est un outil puissant pour pouvoir améliorer l'interprétation des spectres d'impédance des systèmes Li-ion. Dans les années 60, le groupe de Newman ont développé un modèle dans lequel ils ont traduit l'ensemble des phénomènes physico-chimiques se déroulant au sein d’une électrode poreuse. En se basant sur leurs travaux, nous avons développé un modèle permettant d’obtenir la réponse d’impédance d’une électrode. Ainsi, notre modèle est directement relié aux phénomènes physico-chimiques se produisant au sein d’une électrode poreuse. Nous avons pu étudier l’impact des paramètres géométriques et l’impact des paramètres cinétiques et des paramètres de transport sur la réponse d’impédance et nous avons étudié comment la formation d’une couche passivante autour des particules de matériau actif modifiait la réponse d'impédance. Enfin, nous avons également introduit le concept de porosité optimale, pour laquelle les performances de l'électrode sont optimisées. Une ultime partie de l'étude a consisté à utiliser ce modèle pour ajuster les spectres d'impédance expérimentaux. Ainsi, nous avons déterminé la densité de courant d'échange et le coefficient de diffusion de la poudre de graphite grâce à la technique de la microélectrode en cavité. En utilisant ces paramètres, nous avons pu comparer les résultats expérimentaux d’impédance avec le modèle Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) is a powerful technique for characterizing electrochemical system. The interpretation of EIS spectra performed on Li-ion batteries can be however tedious because these systems are composed of porous electrodes. A way to improve the interpretation of these impedance data is to use modelling. In the 60s, Newman’s group developed a model for porous electrodes, describing the whole battery system taking into account physicochemical phenomena occurring in the composite electrodes. Based on their work, we developed an analytical solution for EIS by linearizing all the equations of the Newman’s model. The model obtained is then directly connected to the physical phenomena occurring inside the porous electrodes which will greatly help to interpret impedance spectra, thus, enabling to study the impact of geometrical parameters or the impact of kinetic and transport parameters on the EIS response. We also studied how an insulating layer forming around the particles of active material influenced the impedance response of the porous electrode. We were able to determine the origin of the different time constants observed on the EIS diagrams. Finally, we also introduced the concept of optimal porosity, which corresponds to a porosity for which the performance of the battery is optimized. In the last part of our work, the fit of experimental impedance spectra with our model was performed. We thus determined the exchange current density and the diffusion coefficient of graphite powder thanks to the cavity microelectrode technique. Using these parameters, we have been able to compare the experimental impedance results we obtained with the model

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Tant, Sylvain. "Contribution au diagnostic d'empilements PEMFC par spectroscopie d'impédance électrochimique et méthodes acoustiques." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934703.

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Abstract:

Les piles à combustible constituent une alternative aux moteurs thermiques utilisés dans le cadre d'applications transport ou dans le cadre d'applications stationnaires. Cependant, il existe encore aujourd'hui des verrous technologiques limitant leur développement à l'échelle industrielle. Un des verrous importants est la détermination de leur état de santé en temps réel permettant un diagnostic voire un pronostic de leurs dysfonctionnements ou de leur temps de bon fonctionnement. Dans ce travail, deux approches différentes ont été abordées en vue de proposer des outils de diagnostic pour des empilements de taille industrielle : une approche électrochimique et une approche acoustique. Dans un premier temps, un modèle simple de spectroscopie d'impédance électrochimique et un algorithme d'identification des paramètres ont été développés dans l'optique de proposer un outil de diagnostic rapide et facile à implémenter. Dans un second temps, deux méthodes basées sur la propagation des ondes sonores (l'émission acoustique et les acousto-ultrasons) ont été testées et évaluées dans des conditions de fonctionnement optimales et dégradées.

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Tezyk, Vladyslav. "Etude des propriétés d'oxydo-réduction de LSCF par spectroscopie d'impédance électrochimique et voltammétrie cyclique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI005/document.

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Abstract:

Parmi tous les matériaux oxydes de type pérovskite (ABO3), les ferro-cobaltites de terre rares (LSCF) ont suscité beaucoup d’intérêt en raison de leur conductivité mixte ionique et électronique (MIEC) et de leur forte activité catalytique. L’objectif de cette étude fondamentale est de comprendre l’influence de la microstructure, de la composition de LSCF et de la pression partielle d’oxygène sur l’allure des voltammogrammes et sur la variation de la résistance en série, Rs, en fonction de la polarisation. Ainsi, les propriétés redox de LSCF déposé sur CGO ont été étudiées par voltammétrie cyclique et par des mesures d’impédance sous courant continu dans la gamme de température de 300 à 700 °C et sous une pression partielle d’oxygène égale à 0,21 et 1,8.10-4 atm. Nous avons tout d’abord démontré les effets importants de la microstructure sur l’allure des voltammogrammes de l’électrode LSCF/CGO. Dans le cas d’une couche dense, les voltammogrammes expérimentaux présentent des pics cathodiques et anodiques symétriques caractéristiques d’un composé d’intercalation et Rs augmente avec la polarisation cathodique. Pour une couche poreuse sous air, les voltammogrammes sont identiques à la courbe de polarisation et Rs ne varie pas. Puis, nous avons montré que la pression partielle d’oxygène influe également fortement sur la réponse voltammétrique du matériau poreux avec apparition des pics cathodiques et anodiques. La nature des pics et leur attribution au changement de concentration en lacunes dans LSCF ont été confirmées par un travail de simulation des voltammogrammes en fonction de paramètres microstructuraux et de la pression partielle d’oxygène. Enfin, l’étude de cinq compositions de LSCF de microstructure poreuse a montré sous faible p(O2) que les voltammogrammes cycliques sont plus complexes pour les composés LSCF riches en cobalt que pour les riches en fer Among perovskite-type oxide materials (ABO3), rare earth doped cobalt ferrites (LSCFs) aroused a lot of interest because of their mixed ionic and electronic conductivity (MIEC) and their high catalytic activity. The objective of this fundamental study was to understand the influence of the microstructure, the LSCF composition and the oxygen partial pressure on the voltammogram shape and on the variation of the series resistance, Rs, as a function of continuous polarization. Thus, the redox properties of LSCF deposited on CGO were studied by cyclic voltammetry and by DC impedance measurements in the temperature range of 300-700 °C and under oxygen partial pressure equal to 0.21 and 1.8 × 10-4 atm. First, we demonstrated the significant effects of the microstructure on the voltammogram shape of the LSCF / CGO electrode. In the case of a dense layer, the voltammograms exhibit symmetrical cathodic and anodic peaks characteristic of an intercalation compound and Rs increases with cathodic polarization. For a porous layer in air, the voltammograms are identical to the polarization curve and Rs do not vary. Then, we have shown that the oxygen partial pressure strongly influences the voltammetric response of the porous material with appearance of cathodic and anodic peaks. The nature of the peaks and their attribution to the change of concentration in vacancies in LSCF were confirmed by a study of simulation of the voltammograms according to microstructural parameters and the oxygen partial pressure. Finally, the study of five LSCF compositions with porous microstructure showed under low p(O2) that cyclic voltammograms are more complex for cobalt-rich LSCF compounds than for iron-rich ones

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Salvato, Bernard. "Etude par spectrométrie d'impédance électrochimique de la protection anti-corrosion de revêtements polymères." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10269.

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Abstract:

Les surfaces metalliques et plus particulierement les aciers, exposees aux conditions d'humidite ambiante ou en atmosphere corrosive, sont sujettes a une degradation inevitable et rapide. Pour ralentir ce phenomene, l'application de revetements polymeres anti-corrosion est une solution a la fois simple et peu couteuse. La protection apportee au metal peut etre evaluee par un test accelere appele brouillard salin. Cette technique, encore tres utilisee dans l'industrie, est de plus en plus critiquee a cause du manque de correlation des resultats avec la realite. La spectrometrie d'impedance electrochimique permet d'estimer avec une plus grande fiabilite la protection anti-corrosion apportee par le revetement. Celle-ci est evaluee avant meme que la corrosion n'apparaisse sous le film et ceci par simple mesure d'impedance a intervalles reguliers sur les echantillons en contact avec une solution de nac1 3%. Ces deux techniques d'evaluation sont appliquees sur les differents systemes etudies puis comparees. Les revetements anti-corrosion etudies ont ete realises a partir de poudre de polyamide 11, de peintures et vernis fluores a base de vinylidene (vf#2) en solvant organique ou des copolymeres acryliques en emulsions aqueuses. Les mesures de permeabilite a l'eau, d'adherence par pelage a sec ou en milieu humide ne sont pas toujours correlees aux resultats d'impedance. Les parametres importants pour une bonne protection sont principalement le taux de cristallinite (obtenu par diffraction des rayons x ou encore par dsc) et la taille des cristallites. Ils dependent du traitement thermique subi par le polymere. L'analyse dielectrique et la microscopie electronique a balayage ont contribue a une meilleure comprehension de la degradation des systemes polymere-acier. A partir des spectres d'impedance obtenus, un modele a ete propose pour decrire le comportement d'un metal revetu d'une couche isolante en contact avec un electrolyte. Il a ete compare aux modeles proposes dans la litterature

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Yang, Yaqin. "Surface treated cp-titanium for biomedical applications : a combined corrosion, tribocorrosion and biological approach." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2014. http://www.theses.fr/2014ECAP0050/document.

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Abstract:

La tribocorrosion peut être définie comme l’ étude de l’influence des facteurs environnementaux (chimiques et/ou électrochimiques) et mécanique (frottement) sur le comportement tribologique de surfaces en mouvement relatifs. En raison de leurs caractéristiques particulières: performances mécaniques, associées à une faible densité, bonne tenue à la corrosion, biocompatibilité, le titane et ses alliages sont souvent utilisés dans le domaine médical comme implants dentaires et orthopédiques. Cependant, leur faible résistance vis-À-Vis du frottement en milieu agressif et plus spécifiquement biologique reste un frein à leur usage courant dans le domaine prothétique. Pour améliorer la résistance à la corrosion et à l'usure du titane et de ses alliages, différentes méthodes de modification de la surface ont été proposées durant ces dernières décennies. Dans ce cadre, le but de ce travail est de comparer les comportements en corrosion et tribocorrosion du titane commercialement pur (cp Ti), avec ce même matériau ayant subi au préalable les traitements suivants :- soit une étape d'oxydation thermique à 650 °C à l’air durant 48 h (formation d’un film d'oxyde de titane (TiO2) en surface),- soit un dépôt électrochimique de calcium phosphate (CaP) en surface,- soit un dépôt électrochimique de calcium phosphate (CaP) suivi d’une tape d’oxydation thermique à 650 °C à l’air durant 6 h (formation d’un dépôt de type CaP/TiO2 en surface). Les phases cristallines des films modifiés ont été identifiées par diffraction des rayons X (XRD). La microscopie électronique à balayage (MEB) en combinaison avec la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) a été utilisée pour caractériser la morphologie et la composition de ces films.Le comportement en corrosion pure des échantillons cp Ti avec ou sans modifications de surface à été étudié in situ à partir des mesures électrochimiques de suivi du potentiel en circuit ouvert (OCP), de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et du tracé de courbes de polarisation potentio-Dynamiques.Le comportement en tribocorrosion à été étudié quant à lui à l'aide d'un tribomètre de type pion-Disque apte à travailler en milieu aqueux et permettant outre l’enregistrement des paramètres tribologiques classiques, la mise en œuvre in situ des techniques électrochimiques utilisées lors de l’étude en corrosion pure. Caractérisation et analyses de la surface(composition, morphologie, rugosité …) sont effectuées avant et après chaque étude de comportement (corrosion et tribocorrosion). Un protocole pour la culture des cellules sur la surface de titane a été validé, en se basant sur les résultats expérimentaux préliminaires Tribocorrosion is defined as the study of the interplay between chemical, electrochemical and mechanical processes that leads to a degradation of passivating materials in a corrosive environment. Due to the low density, excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility, titanium and its alloys are widely used as dental and orthopedic implants. However, the poor wear resistant and bio-Inert properties limit their further development as more efficient and economic biomedical implants. To improve the corrosion-Wear resistance and even bioactivity of metallic implants, different surface modification methods are imposed in the past decades.The aim of this work is to provide a deep insight in the area of corrosion and tribocorrosion behavior of commercially pure titanium (cp Ti) under the guidance of a tribocorrosion protocol for passivating materials. And then three different surface modification treatments, as:- one-Step thermal oxidation at 650 °C for 48 h in air atmosphere to form a titania (TiO2) film on the surface of cp Ti.- one-Step electrochemical deposition of calcium phosphate (CaP) bioactive film on the surface of cp Ti.- electrochemical deposition of CaP bioactive film followed by thermal oxidation at 650 °C for 6 h in air atmosphere to form a CaP/TiO2 bioceramic film on cp Ti surface.The crystalline phases of the modified films were identified by X-Ray diffraction (XRD). Scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) was used to characterize the morphology and composition of these films on cp Ti surface. In situ electrochemical measurements, like open circuit potential (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization are used to characterize the corrosion behavior of cp Ti samples without or with surface modification. The tribocorrosion behavior was investigated in an aqueous environment by combining a pin-On-Disc tribometer with the in situ electrochemical equipment. The classical tribological parameters could be also recorded under mechanical loaded condition. Surface characterization and analysis (like chemical composition, morphology, roughness...) are carried out before and after each corrosion and tribocorrosion test. A protocol for the culture of cells on the surface of titanium was validated, basing on the preliminary experimental results

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Lacroix, Olivier. "Etude électrochimique des électrolytes à conduction protonique de type perovskite destinés à l'électrolyse de la vapeur entre 400°Cet 600°C." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20214.

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Abstract:

L'électrolyse de l'eau en aval d'un réacteur nucléaire est une voie propre et rentable pour produire massivement l'hydrogène. La dégradation des matériaux commerciaux au-delà 650°C, fait que seule l'électrolyse de la vapeur d'eau entre 400°C et 600°C avec des électrolytes à conduction protonique paraît envisageable. La synthèse de ces électrolytes, type perovskite, a été réalisée par co-précipitation. Les nano-poudres de perovskite sont densifiées à 95-98% par frittage conventionnel avec additif (grain micrométrique) ou par pressage uniaxial à chaud (grain nanométrique). L'aptitude de ces matériaux dopés, à insérer des protons via les lacunes a été prouvée. L' augmentation de la pression de vapeur favorise la pénétration d'eau dans les céramiques densifiées et compense la déshydratation due à l'élévation de température. La spectroscopie d'impédance a permis de mesurer la conductivité de ces électrolytes en température (jusqu'à 800°C) et pression de vapeur d'eau (10 bars) après construction d'une cellule électrochimique spécifique. La conduction des grains est évaluée supérieure à celle des joints de grains. L'adaptation du frittage avec grossissement des grains devrait favoriser la conduction globale des céramiques si le joint de grains est pur. Cependant, un ajustement de la taille du grain est nécessaire car les joints de grains servent de circuit d'hydratation à la structure, ainsi les nano-matériaux s'hydratant facilement, conduisent bien High temperature electrolysis (HTE) could make important contributions where low cost power is available, particularly if coupled with a nuclear plant providing electricity and heat free of greenhouse gas. Corrosion of marterials over 650°C improves necessary to use protonic conductors as electrolyte. Perovskite are synthesized by co-precipitation. The nano-powders are sintered with 95-98% by conventional sintering with additives (micrometer grain size) or uniaxial hot sintering (manometer grain size). The behaviour of doped materials to insert protonics defects into vacancies has been proved. The increase of steam pressure promotes the water insert into densified ceramics and counterbalances the dehydration with temperature raise. Impedance spectroscopy allowed to evaluate the conductivity of electrolytes in temperature (until 800°C) and steam pressure (10 bars) after build of a specific electrochemistry cell. Specific conduction in grain is higher than those in grain boundaries. The grain growth should improve the ceramic conduction in case of a clean grain size. However, the grain size needed to be adapt due to the role circuit of hydration of the grain boundaries. Better hydration of nano-materials induces a better conduction

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Monsempès, Thierry. "Corrosion de l'acier par des pétroles contenant des acides naphténiques : recherche d'une méthode de mesure de la vitesse instantanée de corrosion." Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0062/these.pdf.

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Abstract:

Les acides naphténiques sont des composés organiques que l'on trouve dans certains pétroles bruts. Responsables lors du raffinage d'une corrosion de nature supposée électrochimique dans la gamme de températures 200°C-400°C, leur action corrosive reste mal connue, en particulier au niveau des mécanismes réactionnels. Il n'existe pour le moment que peu de solutions permettant de raffiner ces bruts "acides" sans risque. Notre étude entre dans le cadre de la compréhension de ces mécanismes avec notamment pour objectif la détermination de la vitesse de corrosion induite par les acides naphténiques. Bien que très résistifs, les bruts ont été étudiés avec une technique électrochimique non stationnaire, la Spectroscopie d'Impédance Electrochimique (SIE). Un système à deux électrodes a tout d'abord permis de déterminer la contribution de la résistance d'électrolyte à l'impédance du système pour diverses températures ; des contributions interfaciales sont observées pour des essais à des températures inférieures à 150°C. La loi de variation des valeurs caractéristiques de ces contributions n'est pas connue. Un montage à trois électrodes a aussi été utilisé ; un soin tout particulier a alors été apporté au choix et à la conception de l'électrode de référence. Dans ce cas, seule une contribution de la résistance d'électrolyte est mesurée, révélant l'existence de capacités de couplage entre les différentes électrodes. Des mesures de variation de résistance électrique ont été réalisées en autoclave sur des sondes de corrosion avec des conditions expérimentales aussi proches que possible de celles rencontrées sur site. On observe une corrosion de la sonde mais deux phénomènes entrent en compétition : la dissolution par les acides naphténiques et la formation d'une couche de sulfure de fer. Les analyses physico-chimiques des sondes après essais montrent que ce dernier phénomène est prépondérant Naphthenic acids are organic compounds which can be found in crude oils. When these crude oils are refined, the acids are the source of a corrosion supposed o be of electrochemical nature where temperatures range from 200°C to 400°C. This type of corrosion is little known as well as the chemical reactions describing it. At the moment, there are few solutions that can lead to a risk free refining of these crude oils. This study is intended to find out these chemical reactions with the primal objective to determine the corrosion rate that can be attributed to the naphthenic acids. Though highly resistive, crude oils have been studied using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), a non-stationary electrochemical technique. A system with two electrodes allowed us on one hand to determine the contribution of the electrolyte resistance to the system impedance for several temperatures ; on the other hand, interfacial contributions are observed for temperatures below 150°C. The variation of the values characteristics of these contributions is not known. A system with three electrodes has also been used with particular care put in the choice of the reference electrode. In this case, only the contribution of the electrolyte resistance is measured, proving the presence of coupling capacities between the electrodes. Electrical resistance variations have been recorded in an autoclave using corrosion probes in conditions as close as possible to those encountered in refineries. There is some corrosion observed on the probe ; yet, two phenomena take place simultaneously : the metal dissolution provoked by naphthenic acids and the growing of an iron sulfide layer. Physico-chemical analyses prove that the latter is the most important

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Pu, Peng. "Etude électrochimique et photo-électrochimique des modes de conduction dans les films de TiO2 nanostructurés." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066319.

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Abstract:

Deux types de nanotubes de TiO2 (NT) alignés perpendiculairement ont été obtenus par anodisation d'une feuille de titane et ce, dans deux différents électrolytes (TiO2-NT (TB), TiO2-NT (EG)). Les deux types de nanotubes ont été caractérisés par SIE. A l'obscurité et en solution neutre de Na2SO4, l'étude par SIE de TiO2-NT (TB) anatase a montré que la présence d'un état d'énergie localisé qui est la signature de l'adsorption de molécules d’eau. Après une exposition, la disparition des états d’énergie localisée est liée à la photodissociation irréversible de l'eau adsorbée. Une augmentation, de la capacité de la zone de charge d'espace cause de la photo-activation de la surface des NT qui était inactive à l’obscurité est observé. Cette activation est liée à la dissociation des molécules d’eau adsorbées et à l'insertion d’hydrogène dans les parois des NT. Un modèle géométrique proposé permet de estimer une densité de porteurs d'environ 1018 cm-3 et 1020 cm-3, respectivement avant et après éclairement sous UV. Dans le cas du TiO2-NT (EG), la contribution de l'adsorption des molécules d’eau n'a pas été observée. Les analyses par SIE avant et après exposition aux UV n'ont pas montré un changement significatif. La simulation avec le modèle proposé montre que la densité des porteurs est d'environ 1020 cm-3 avant et après éclairement. En d'autres termes, ces tubes de TiO2-NT (EG) sont déjà activés à l’obscurité et les effets photo-induits sont moins importants par rapport aux tubes de TiO2-NT (TB). Pour une meilleure identification de la nature chimique de l'état de surface dans le cas de tubes bruts de TiO2-NT (TB), des mesures de SIE ont été réalisées en milieu acide et en milieu basique Two types of TiO2 nano-tubular arrays with nanotubes (NT) aligned perpendicular to the titanium substrate were obtained by anodization of a titanium foil, in two different solutions (TiO2-NT(TB), TiO2-NT(EG)). In the dark, in the Na2SO4 solution, the EIS study of TiO2-NT (TB) anatase showed that a presence of a localized energy state in the gap which is the signature of the adsorption of molecular water. After UV exposure, the quasi irreversible disappearance of the localized energy states is related to photo-induced adsorbed water dissociation. Furthermore, the increase by a factor 112 of the capacity of the space charge layer was observed after UV exposure. This increase can be explained by the photo activation of the surface of NT, which was inactive before UV exposure. This activation is related to the dissociation of adsorbed molecular water and the insertion of hydrogen into the walls of NT. With a geometric model proposed, a carrier density of about 1018 cm-3 and 1020 cm-3 respectively before and after UV illumination were determined, confirming that the photo-induced activation of the wall of NT is linked to the phenomenon of doping due to hydrogen insertion. In the case of TiO2 –NT(EG), the contribution of adsorption of molecular water was not observed. The carrier density is about 1020cm-3 before and after illumination. In other words, these tubes of TiO2–NT(EG), are already activated before illumination. For a better identification of the chemical nature of the surface state in the case of TiO2–NT(TB), EIS measurements were performed in the same manner, but in acidic and basic media, in order to compare the behaviour to that observed in the Na2SO4 solution

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Kaidi, Zainhia. "Réactivité électrochimique de phases cristallines [alpha], [beta] et HTMo6SE8-xSx et de films minces : étude de l'intercalation de Zn2+, Cu2+, Ni2+ et Cd2+." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Kaidi.Zainhia.SMZ0047.pdf.

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Abstract:

Des réactions topotactiques d'intercalation ont été menées par électrochimie dans des matrices à clusters de Molybdène plus connues sous le nom de phases de Chevrel. Dans une première partie, l'intercalation électrochimique de Zinc, Cadmium, Cuivre et Nickel a été réalisée dans trois séries de binaires Mo6Se8-xSx : les phases [alpha] issues de la désintercalation des ternaires NiyMo6Se8-xSx, les phases [beta] issues d'un traitement thermique (470 – 700°C des phases [alpha], et les phases HT obtenues par synthèse directe. Les variations des paramètres de maille et mesures du taux d'intercalat ont été déterminées pour chaque matrice et chaque cation. Les phases [alpha] témoignent de capacité d'accueil supérieure aux autres structures hôtes en liaison avec l'existence de sites d'accueil totalement vacants. Les binaires [beta] de formule générale Moy[Mo6Se8-xSx] présentent une réactivité électrochimique et des taux d'intercalation voisins de ceux des phases HT, pour un cation donne et un taux de Soufre fixé. La présence de Molybdène dans les cavités 2 altèrent la diffusion des cations dans les canaux. Les 1. 18 atomes de Molybdène présents dans la cavité 1 de la phase [beta]Mo6S8 rendent rédhibitoire l'insertion de cations. Dans une seconde partie, le comportement électrochimique de couches minces ternaires CuxMo6S8 préparées par ablation laser a été étudié. Des traitements de désinsertion suivis d'insertion peuvent être effectués par voltamperométrie. L'integrité du réseau hôte est globalement maintenue malgré les faibles épaisseurs (de 300 à 1200 A). Les caractéristiques des films (épaisseur et stœchiométries) varient logiquement avec l'opération pratiquée. La basse dimensionnalité des films entraîne une réactivité supérieure à celle des cristallites (intercalation de Plomb à température ambiante). La mise en œuvre de la spectrométrie d'impédance électrochimique a permis d'accéder à la détermination de coefficient de diffusion du Cuivre dans le réseau hôte Mo6S8 et au contrôle de l'épaisseur des films

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Ngaboyamahina, Edgard. "Synthèse et caractérisation électrochimiques de structures TiO2 nanotubulaire/polymères conducteurs." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066445/document.

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Abstract:

Ce travail de recherche porte sur l'élaboration de matériaux hybrides 3D nanotubes de TiO2/ polymère conducteur. Il est établi dans cette thèse que la nature du sel de fond de la solution de synthèse joue un rôle déterminant lors du dépôt de polymère par polarisation anodique au sein de ces nanotubes. En effet, les résultats montrent que la nature de l'électrolyte support a un impact sur la position du potentiel de bande plate du TiO2 et sur la présence ou non d'états de surface, qui tous les deux influencent la vitesse du transfert de charge. La nature de la jonction réalisée entre deux matériaux dépendant fortement de la position respective de leurs bandes énergétiques. Ainsi il est démontré que la synthèse de polypyrrole à la surface de nanotubes de TiO2 conduit à la formation d'une jonction ohmique, ce qui permet aux électrons issus de l'oxydation du polymère d'être transférés directement dans la bande de conduction du TiO2. Au contraire, la jonction formée par l'oxyde de titane et le PEDOT est de type p-n, ce qui laisse envisager que ce type de structure hybride peut trouver son application dans le domaine de l'énergie photovoltaïque This research work considers the realization of 3D hybrid materials TiO2 nanotubes/conducting polymer. In this thesis, it is proven that the background salt from the synthesis solution plays a decisive role during the polymer deposition through anodic polarization within TiO2 nanotube arrays. In fact, results show that the nature of the supporting electrolyte has an influence on the position of the flat band potential of the semiconductor, and on the presence of surface states, which both affect the rate of charge transfer. It is demonstrated that the nature of the junction obtained between the semiconductor and the polymer depends greatly on the respective position of their energy bands. Accordingly a TiO2 nanotubes/polypyrrole junction is shown to be of ohmic nature, allowing electrons from the polymer oxidation to be directly transferred to the conduction band of TiO2. On the contrary, the junction created between titanium dioxide and PEDOT is of p-n type, leading to potential applications in the field of photovoltaics

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Le, Pen Christophe. "Etude par spectroscopies d'impédance électrochimique et de courants thermostimulés de polymères chargés hydrodiluables pour peintures aéronautiques." Toulouse 3, 2000. http://www.theses.fr/2000TOU30214.

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Martins, Mennucci Marina. "Etude de la corrosion du cuivre en milieu sulfate et chlorure au moyen de la microélectrode à cavité et de la microcellule électrochimique." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066039.

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Abstract:

Le but de ce travail est l’étude de la corrosion du cuivre pur et du cuivre recouvert d'une couche de patine artificielle développée dans une solution de sulfate. Ces études ont été menées dans des solutions contenant des espèces agressives caractéristiques de l'atmosphère de la ville de São Paulo (Brésil), à savoir les ions chlorure, sulfate et ammonium. Le comportement électrochimique a été caractérisé au moyen de voltammétrie cyclique et par spectroscopie d'impédance électrochimique, tandis que la spectroscopie Raman, la diffraction des rayons X et la microscopie électronique à balayage couplé à l’analyse élémentaire EDAX ont été employés pour analyser la composition chimique et microstructurale des échantillons. La caractérisation électrochimique a été réalisée soit en utilisant des électrodes classiques avec une grande surface de travail, soit en utilisant des techniques locales comme la microélectrode à cavité et la microcellule électrochimique. Les résultats électrochimiques ont en particulier montré l'existence de domaines avec des activités électrochimiques très différentes sur une même surface patinée

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Yassine, Hassan. "Etude par la spectroscopie d'impédance et le bruit des propriétés électrochimiques de piles Lithium-ion." Electronic Thesis or Diss., Littoral, 2023. http://www.theses.fr/2023DUNK0689.

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Abstract:

Dans ce travail, on se propose d’étudier des piles boutons commerciales Lithium-ion, notées Li-ion rechargeables, qui constituent les cellules élémentaires d’une batterie Lithium. Les piles Li-ion sont constituées de différents matériaux organiques et inorganiques en multicouche avec notamment 2 électrodes, cathode et anode, entre lesquelles circulent les ions lithium lorsdes charges et décharges. Ceci entraîne un vieillissement des piles Li-ion qui possèdent donc un nombre maximum de cycles de charge et de décharge ce qui limite leur durée de vie. Les piles Li-ion étudiées, de type CR2032, de capacité 45 mAh, ont un nombre maximal de 400 cycles pour conserver une capacité de 36 mAh. L’objectif de cette thèse est d’étudier le vieillissement de piles boutons Li-ion par deux techniques de caractérisations : la spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS) et le bruit électrochimique (ECN). La méthodologie du vieillissement consiste en deux études bien différenciées à savoir le vieillissement par cyclage et le vieillissement calendaire (= au cours du temps). Pour le vieillissement par cyclage, des cycles successifs de charge et de décharge de différentes durées, de 20 h (C/20) à 20 min (3C), ont été effectués. Ensuite, nous réalisons des mesures d’impédance complexe électrochimique et de bruit électrochimique à large bande de fréquence, du mHz au MHz, ainsi que des mesures de capacité et de tension. Ces mesures permettent de déterminer les capacités différentielles dQ/dV et les tensions différentielles dV/dQ. Avec le vieillissement par cyclage, l’augmentation de la résistance de polarisation et la perte de la capacité sont observées ainsi que l’augmentation du niveau de bruit. Toutes ces mesures nous ont permis d’attribuer le vieillissement par cyclage d’une pile Li-ion à la perte de lithiums cyclables et de matières actives à la cathode. La deuxième étude de vieillissement concerne le vieillissement calendaire,sans tension appliquée, en effectuant des mesures d’impédance et du bruit électrochimique tous les 60 jours afin de suivre l’évolution de l’impédance, la capacité, la tension et le niveau du bruit. Le vieillissement observé au bout de 21 mois est en partie restauré grâce à un cycle lent de décharge/charge à C/20. Il reste cependant un vieillissement de la pile Li-ion que l’on attribue à des pertes irréversibles de matières actives à la cathode In this work, we propose to study commercial Lithium-ion coin cells, known as rechargeable Li-ion cells, which are the elementary cells of a Lithium battery. Li-ion batteries are made up of various organic and inorganic multilayer materials, including 2 electrodes, cathode and anode, between which lithium ions circulate during charging and discharging. As a result,the ageing of Li-ion batteries and having a maximum number of charge/discharge cycleslimit their lifespan. The Li-ion batteries studied, type CR2032, with a capacity of 45 mAh, have a maximum number of 400 cycles to maintain a capacity of 36 mAh. The aim of this thesis is to study the ageing of Li-ion button cells using two characterization techniques : electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and electrochemical noise (ECN). The ageing methodology consists of two clearly differentiated studies : cycling ageing and calendar ageing (= ageing over time). For ageing by cycling, successive charge and discharge cycles of different durations, from 20 h (C/20) to 20 min (3C), were carried out.We then carry out complex electrochemical impedanceand electrochemical noise measurements over a wide frequency range, from mHz to MHz, as well as capacity and voltage measurements. These measurements enable us to determine differential capacity dQ/dV and differential voltages dV/dQ. With ageing by cycling, an increase in polarization resistance and loss of capacity are observed, as well as an increase in noise level.All these measurements enabled us to attribute the cycling ageing of a Li-ion battery to the loss of cycling lithiums and active materials at the cathode. The second ageing study involved calendar ageing, without applied voltage, by taking impedance and electrochemical noise measurements every 60 days to monitor the evolution of impedance, capacity, voltage and noise levels. The aging observed after 21 months is partly restored by a slow discharge/charge cycle at C/20. However, the Li-ion battery continues to age, as a result of irreversible loss of active material at the cathode

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Zamora, Gaël. "Caractéristiques énergétiques, électriques et morphologiques de couches anodiques poreuses, imprégnées ou non par un métal sur l'alliage d'aluminium 1050A." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30281.

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Abstract:

Ces travaux concernent dans un premier temps l'anodisation poreuse de l'alliage d'aluminium 1050A par des procédés tous exempts de chrome. En particulier des corrélations entre les caractéristiques morphologiques de la structure anodique et la dépense énergétique de ces traitements ont été établies pour trois électrolytes (sulfo-borique, phosphorique et borate). L'étude électrochimique des différentes couches anodiques a montré en outre que celles-ci peuvent être assimilées à leur sous-couche barrière, qui présente les caractéristiques d'un semi-conducteur de type n pour les trois électrolytes étudiés. Dans un second temps, l'étude se focalise sur l'imprégnation métallique des couches anodiques formées. Grâce aux représentations de Lissajous des signaux électriques, la consommation énergétique de ce traitement a été quantifiée et corrélée à la quantité de métal insérée dans les pores. Enfin, l'existence d'une tension seuil d'imprégnation et d'une sur-anodisation menant à l'augmentation de la sous-couche barrière, a été expliquée en considérant les propriétés électriques du matériau This study is at first focused on the porous anodization of 1050A aluminium alloy using three different electrolytes without chromium. The morphology of the anodic layer was correlated with the energetic cost of the anodizing treatment for the three baths. The electrochemical study of the anodic layers shows that their electrical characteristics are directly linked with the compact sub-layer, showing n-type semi-conducting behaviour in all cases. The aim of the second part is the study of metallic impregnation of the previous anodic layers. Using Lissajous representation of the electric signals, experimental relations were established between energetic cost and metal deposition. Moreover, the threshold voltage and the additional anodization occurring during metallic impregnation were explained in the light of the electrical characteristics of the anodized material

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Girona, Kelly. "Modélisation et validation expérimentale du comportement électrochimique d'une pile à combustible SOFC en reformage interne de biocombustible." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0050.

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Abstract:

Ce travail concerne le fonctionnement d’une pile SOFC alimentée en biogaz. Il s’agit plus particulièrement d’optimiser les conditions de reformage à sec et de contrôler le dépôt de carbone. Un premier axe de recherche correspond à la mise en place d’outils numériques pour mesurer les risques de formation de carbone solide à l’anode lors du reformage du méthane. Pour cela, des calculs thermodynamiques complétés par des calculs cinétiques ont été réalisés permettant de déterminer des points de fonctionnement. La seconde partie du travail porte sur l’étude de la formation du dépôt de carbone au sein de l’anode (Cermet Ni-YSZ). La dégradation des performances de la pile provoquée par ce dépôt a été étudiée in situ par spectroscopie d’impédance électrochimique sur des cellules complètes. Un protocole d’exploitation des diagrammes a été établi spécifiquement. Le carbone déposé a été caractérisé après vieillissement par microscopie à balayage, notamment sa morphologie et sa distribution. Sur la base de l’ensemble de ces résultats, des mécanismes de formation du dépôt de carbone ont pu être proposés. Au final, la pertinence d’une utilisation directe du biogaz comme combustible SOFC pour produire de l’électricité est validée ainsi que l’approche numérique développée à cet effet This work is dedicated to the study of SOFC operation directly on biogas (mixture of humidified methane and carbon dioxide). More specifically, it concerns the optimization of biogas internal dry reforming conditions. A special attention is paid to the carbon deposition risk. The first part of this work is dedicated to the development of numerical tools in order to determine the risk of carbon formation within the anode during the operation. Thermodynamic and kinetic calculations have been achieved allowing the determination of safe operation conditions (temperature, fuel composition and cell polarization). The second part of this work concerns the study of carbon deposition within the anode material (Cermet Ni-YSZ). The performance degradation upon operation due to carbon deposition has been studied over more than hundred hours on complete cells by electrochemical impedance spectroscopy. A diagram analysis protocol has been specially developed. The carbon deposited has been characterized by scanning electron microscopy with particular attention given to its morphology and distribution. The analyses of all the above results allowed proposing carbon deposition mechanisms. To end, the cell operation under biogas is shown to be relevant as well as the dedicated numerical approach developed in this work

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Leite, de Souza Moreira Rebecca. "Etude électrochimique des mécanismes de la biocorrosion à l'interface de l’acier au carbone en présence de bactéries ferri-réductrices et hydrogénotrophes dans le contexte de stockage des déchets nucléaires." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066365.

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Abstract:

La sûreté du stockage de déchets nucléaires est un sujet de préoccupation majeure. Il est prévu de stocker les déchets de haute activité pendant des millions d’années dans des conteneurs métalliques enfouis dans des formations argileuses à une profondeur de 500 m. La resaturation du milieu va entraîner l’arrivée d’eau au contact du colis provoquant la corrosion des matériaux métalliques en milieu anoxique, avec production d’hydrogène et de produits de corrosion comme des oxydes de fer III. Cette production d’hydrogène représentera une nouvelle source énergétique pour le développement bactérien. La croissance des biofilms bactériennes dans l’environnement des conteneurs en acier carbone pourrait contribuer à la biocorrosion. L’objectif de cette étude était de caractériser les interfaces électrochimiques afin de comprendre les mécanismes de la biocorrosion de l’acier au carbone mis en jeu en présence de Shewanella oneideinsis, une bactérie ferri-réductrice et hydrogénotrophe. Pendant cette étude les oxydes de fer III et l’hydrogène formés à partir de la corrosion anaérobie ont été utilisés comme donneur et accepteur d’électrons respectivement pour le métabolisme bactérien. Le taux de consommation d’hydrogène a été estimé à l’aide de la technique de microscopie électrochimique à balayage. Enfin, l’influence de la génération locale d’hydrogène a été évaluée par chronoampérométrie. Finalement, le mécanisme de la corrosion généralisée a été mis en évidence à partir des techniques d’impédance globale et locale The safety of deep geological repository for nuclear waste is a very important and topical matter especially for the nuclear industry. Such as nuclear fuel the high-level waste has to be stored for time frames of millions of years in metallic containers. Typically these containers should be placed in deep geological clay formations. Corrosion processes, will take place after the resaturation of the geological medium and under the prevalent anoxic conditions lead to the generation of hydrogen. The particular environment of geological repositories does not provide much biodegradable substances. This is the reason that hydrogen represents a suitable energy source for hydrogenotrophic bacteria. Thereby formed bacterial biofilms on the containers may contribute to a process of fast decay of the steel, the so called biocorrosion. The aim of this study is to characterize the electrochemical interfaces in order to obtain the mechanisms of biocorrosion of carbon steels in presence of iron-reducing and hydrogenotrophic bacterium Shewanella oneideinsis. The products of corrosion processes, namely hydrogen and iron (III) oxides are used as electron donor and acceptor, respectively. The amount of hydrogen consumed by Shewanella could be estimated with 10-4 mol s-1 using SECM. The influence of the local hydrogen generation was evaluated via chronoamperometry. When hydrogen was locally generated above a carbon steel substrate an accelerated corrosion process can be observed. Using LEIS, the mechanism of the generalised corrosion process was shown

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Baux, Jordan. "Utilisation d'une amine filmante pour la protection des aciers au carbone dans l'industrie nucléaire : apport de la spectroscopie d'impédance électrochimique." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0128/document.

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Abstract:

La conservation du circuit secondaire des réacteurs à eau sous pression pendant les périodes d’arrêts nécessite la mise en oeuvre de conditions spécifiques afin de limiter les phénomènes de corrosion des aciers au carbone, qui composent en grande majorité ce circuit. Les méthodes de conservation impliquent une mise en oeuvre contraignante et couteuse lors des arrêts de tranche. L’injection d’amines filmantes (AF), en fonctionnement avant les phases d’arrêt, constitue une voie d’étude intéressante afin de protéger les composants en acier au carbone tout en simplifiant la mise en oeuvre de la conservation à l’arrêt. Le but de ce travail de thèse est d’étudier le comportement et l’efficacité d’une AF pour la protection des aciers au carbone dans les conditions représentatives des centrales REP. Pour mener à bien ces travaux, la spectroscopie d’impédance électrochimique a été utilisée en appui à des observations de surface par microscopie optique et microscopie électronique à balayage et à des analyses de surface par spectroscopie de photoelectrons X. Tout d’abord, des films d’AF formés sur un acier au carbone à basse température (80 °C) dans des conditions de dépôts optimisées ont été caractérisés (épaisseur, permittivité) et leurs propriétés inhibitrices de corrosion évaluées en milieu Na2SO4 à pH proche de 10. Cette première étude a permis de valider une méthode de caractérisation des films à travers l’analyse des données d’impédance à haute fréquence. Puis, cette méthode a été utilisée pour suivre et caractériser la formation de films d’AF d’une part, sur de la magnétite électrodéposée dans les conditions de dépôt optimisées, et d’autre part, sur des coupons d’acier au carbone polis dans les conditions thermo-chimiques du circuit secondaire à 120 °C, 220 °C et 275 °C en fixant la concentration en AF en solution à 2 ppm. Les suivis par impédance au cours du temps de l’acier au carbone traité avec l’AF ont permis de tester l’efficacité des films pendant une phase de conservation humide. Les résultats mettent en évidence l’influence des conditions de formation des films d’AF (température, concentration en AF, temps de traitement et nature du substrat) sur leur efficacité contre la corrosion en conservation. D’après nos résultats, seul le traitement réalisé à 120 °C a abouti à la formation d’un film d’AF pour lequel la protection de l’acier au carbone a été confirmé à l’issu d’une conservation humide de 30 jours. Les films formés sur l’acier au carbone nu à basse température ont montré une forte susceptibilité à la désorption au cours du temps, de même que pour les films d’AF déposés à 220 °C, et ce même avec une forte concentration en AF de 25 ppm. Enfin, pour les dépôts effectués à 275 °C, la cause la plus probable de la diminution de l’efficacité contre la corrosion observée entre 2 h et 24 h de traitement viendrait de la dégradation thermique de l’AF, détectée en solution au-delà de 2 h d’exposition à cette température The preservation of the secondary circuit of pressurized water reactors during layup periods requires the implementation of specific conditions in order to limit the corrosion phenomena of carbon steels, which constitute the major part of this circuit. These conservation methods are costly and very demanding for the operating. The injection of film-forming amines (FFA), in operation in before shutdown phases, is an interesting route of study to protect carbon steel components while simplifying the conservations. The aim of this thesis work is to study the behavior and the efficiency of an FFA for the protection of carbon steels in the representative conditions of PWRs. To carry out this work, electrochemical impedance spectroscopy was used with surface observations by optical microscopy and scanning electron microscopy and surface analysis by X-ray photoelectron spectroscopy. First, FFA films formed on a carbon steel at low temperature (80 ° C) under optimized deposition conditions were characterized (thickness and permittivity) and their corrosion inhibiting properties evaluated in an Na2SO4 medium at pH close to 10. This study allowed to validate a method for the film characterization through the analysis of the high frequency part of the impedance data. Then, this method was used to follow and characterize the FFA film formation on electrodeposited magnetite in optimized deposition conditions in one hand, and on a carbon steel under the thermo-chemical conditions of the secondary circuit at 120 °C, 220 ° C and 275 °C using FFA concentrations fixed at 2 ppm on the other hand. Impedance monitoring over time of the FFA-treated carbon steel allowed the effectiveness of the films to be followed during humid conservation. The results highlight the influence of FFA film formation conditions (temperature, FFA concentration, treatment time and nature of the substrate) on their efficiency against corrosion during conservation. According to our results, only the treatment at 120 °C resulted in the formation of an FFA film that could protect the carbon steel from corrosion in humid conservation during 30 days. The films formed on bare carbon steel at low temperature showed a high susceptibility to desorption over time, as well as for FFA films deposited at 220 °C, even with a high FFA concentration of 25 ppm. Finally, for FFA deposition made at 275 °C, the decrease of the efficiency against corrosion observed over time would come from the thermal degradation of the FFA, detected in solution beyond 2 hours of exposure to this temperature

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Nechache, Aziz. "Mise en place et développement d'un outil de diagnostic in situ basé sur la spectroscopie d'impédance électrochimique pour l'étude des électrolyseurs haute température à oxyde solide." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066137.

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Abstract:

Un outil de diagnostic in situ pour l'étude des électrolyseurs à oxyde solide, fondé sur la spectroscopie d'impédance électrochimique, a été mis en place à travers une analyse systématique de l'influence de plusieurs paramètres (densité de courant, température, composition et débit des gaz) sur les performances et le comportement d'une monocellule commerciale dans une configuration à 2 électrodes. Les principaux phénomènes régissant le fonctionnement de la cellule ont été identifiés. Une analyse de son comportement après apparition et évolution dans le temps d'une dégradation prématurée, suite à une modification sur le banc d'essai, a été réalisée. Un mécanisme expliquant l'origine et les conséquences de cette dégradation prématurée a été proposé. Une étude sur l'influence de l'épaisseur d'une des deux électrodes de la cellule a par ailleurs permis de distinguer deux des phénomènes principaux liés à la diffusion de H2O à l'électrode Ni-YSZ. Enfin, l'étude du comportement de la cellule après dégradation par conduction électronique de l'électrolyte YSZ a mis en évidence la formation de porosités entrainant notamment des délaminations à l'interface YSZ/YDC. Un état de dégradation plus avancé que pour les tests précédents a été observé pour les couches YDC et Ni-YSZ. Ce phénomène se manifeste par un déplacement en fréquence de l'ensemble du diagramme d'impédance mesuré vers les plus basses fréquences, formant une boucle négative. Rp finit par disparaitre, le courant circulant alors majoritairement via la conduction électronique de l'électrolyte YSZ An in situ diagnosis tool, based on electrochemical impedance spectroscopy, for the study of solid oxide electrolyzer cells was established through the analysis of the influence of several parameters (current density, temperature, gas composition and gas flow rate) on the performances and the behavior of a commercial single cell studied in a two-electrode configuration. The main phenomena governing the cell were identified. An analysis of its behavior after appearance and evolution with time of a premature degradation was carried out. A mechanism explaining the origin and the consequences of such degradation was suggested. Furthermore, studying the influence of the cathode thickness allowed distinguishing two of the main phenomena associated to H2O diffusion at the Ni-YSZ electrode. In addition, a study of the cell behavior after degradation by electronic conduction of the YSZ electrolyte showed formation of numerous porosities leading to delaminations at the YSZ/YDC interface. This phenomenon was characterized by a shift of the overall impedance diagram to the lowest frequencies, with appearance of a negative loop which finally leads to the disappearance of Rp as the current circulates mostly via electronic conduction of the YSZ electrolyte

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Dollé, Mickael. "Etude par spectroscopie d'impédance électrochimique, couplée à la microscopie électronique, d'interfaces de batteries au lithium et à ions lithium." Amiens, 2002. http://www.theses.fr/2002AMIE0207.

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Abstract:

Les interfaces lithium/électrolyte polymère et carbone/électrolyte ont une importance primordiale sur les performances des batteries au lithium et à ions lithium. L'objectif de ce travail était d'acquérir une meilleure compréhension de ces interfaces dans le but d'optimiser leur fonctionnement. Pour cela, des mesures d'impédance électrochimique 3 électrodes dans des cellules de configurations variées ont été mises au point et un microscope électronique à balayage (MEB) a été amélioré afin de permettre l'étude in situ de l'interface lithium/électrolyte polymère. L'influence de la température et du régime de formation sur la nature chimique et l'épaisseur de la couche de passivation formée à l'interface carbone/électrolyte a ainsi été démontrée tout comme l'importance des conditions de formation sur les performances des matériaux carbonés. L'étude par spectroscopie d'impédance électrochimique a alors été étendue à des batteries LiCoO2/graphite en configuration plastique. Enfin, l'influence de la densité de courant sur la morphologie des dendrites à l'interface lithium/électrolyte polymère a été confirmée et les premières observations par MEB de la croissance de dendrites en direct ont été obtenues. L'ensemble des résultats a permis de mieux comprendre chacune des interfaces étudiées et ainsi de proposer des mécanismes

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Loche, Jean-Michel. "Etude du transfert d'ions chlorures à travers des mortiers de ciment par diffusion-migration : suivi par spectroscopie d'impédance électrochimique." La Rochelle, 2001. http://www.theses.fr/2001LAROS078.

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Abstract:

L'objectif principal du travail présenté est la compréhension de la relation liant le flux de chlorures mesuré expérimentalement en régime stationnaire lors d'un essai de diffusion-migration à travers un échantillon de mortier, à la valeur de courant associé. Une approche expérimentale, basée sur un protocole d'essai spécifique, a permis de comparer les courbes de chrono-ampérométries obtenues lors d'essais de diffusion-migration pour des mortiers d'épaisseurs différentes préparés à partir de différents dosages en eau. Tous les essais ont montré que la densité surfacique de courant évoluait en deux phases après ajout d'une solution contenant le chlorure de sodium : 1. Une diminution malgré la présence d'une solution plus conductrice. 2. Une augmentation, malgré un flux constant, d'autant plus importante que les pores sont d'un rayon moyen plus important. Un protocole de mesure de l'impédance électro-chimique des échantillons soumis au test de diffusion-migration a fait apparaître une modification des caractéristiques électriques de ces derniers lors des polarisations en présence de chlorures de sodium. La mesure d'impédance électrochimique du matériau a permis d'accéder au taux de surface d'échange solide-liquide. Ces observations ont conduit au développement d'un modèle théorique nouveau qui permet le calcul d'un coefficient de diffusion apparent en prenant en considération les phénomènes de double couche à l'interface solide-solution, la géométrie de la matrice poreuse, les interactions ioniques, et les cinétiques de réactions hétérogènes. La confrontation des résultats théoriques aux mesures expérimentales valide les hypothèses retenues dans le modèle et souligne la prépondérance des effets électro-capillaires sur la valeur de ce coefficient de diffusion apparent.

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Benhaddad, Lynda. "Elaboration et caractérisation de poudres nanostructurées de MnO2 et de polypyrrole : application comme matériaux d'électrodes dans des dispositifs de stockage de l'énergie." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066113.

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Abstract:

Le présent travail de thèse porte sur la synthèse chimique de matériaux nanostructurés inorganique et organique utilisés comme matériaux d’électrodes pour le stockage de l’énergie. L’objectif de la première partie de cette thèse a été d’optimiser les conditions expérimentales de la synthèse chimique de la variété cristallographique γ-MnO2, reconnue comme la plus réactive, afin d’étudier ses performances électrochimiques comme matériau de batterie dans le milieu KOH 1 M. Les résultats de la caractérisation des poudres de MnO2 synthétisées à différentes conditions (température de synthèse, durée de synthèse et identité d’oxydant) sont présentés dans le chapitre III. L’étude de la réactivité électrochimique dans KOH 1 M des poudres de MnO2 a été réalisée par voltampérométrie cyclique et impédance électrochimique à l’aide de la microélectrode à cavité et les résultats sont présentés dans le chapitre IV. Ces derniers montrent que la variété cristallographique γ-MnO2 synthétisée par oxydation des ions Mn2+ par Na2S2O8 à 90°C pendant 24 h est la plus réactive par rapport aux autres variétés synthétisées.La deuxième partie de cette thèse porte sur l’utilisation de la poudre de γ-MnO2 ainsi synthétisée comme agent d’oxydation, grâce à ses propriétés oxydantes vis-à-vis du monomère pyrrole, et comme template sacrificiel, grâce à sa structure nanométrique, pour la production de poudres de polypyrrole envisagées comme matériaux d’électrode de supercondensateur pour l’amélioration de la performance capacitive d’un carbone activé. Dans le chapitre V sont exposés les résultats de la caractérisation du polypyrrole nanostructuré synthétisé par le γ-MnO2 à différentes conditions (durée de polymérisation, pH du milieu de synthèse et la morphologie du MnO2). Le mécanisme réactionnel de polymérisation a été étudié par les méthodes de complexation et de voltampérométrie cyclique. Les résultats de l’étude électrochimique réalisée par voltampérométrie cyclique et impédance électrochimique à l’aide d’un dispositif de type Swagelok sont présentés dans le chapitre VI. Ces résultats montrent que l’ajout de la poudre de polypyrrole nanostructuré améliore la performance capacitive du carbone activé The present thesis deals with the chemical synthesis of nanostructured inorganic and organic materials used as electrode materials for energy storage. The aim of the first part of this thesis was to optimize the experimental conditions of the chemical synthesis of the crystallographic variety γ-MnO2, recognised as the most reactive form, in order to study its electrochemical performance as a battery material in the medium KOH 1 M. The results of the characterization of MnO2 powders synthesized at different conditions (synthesis temperature, synthesis time and oxidant identity) are presented in chapter III. The study of the electrochemical reactivity of the synthesized MnO2 powders in KOH 1 M was realised by cyclic voltammetry and electrochemical impedance using a cavity microelectrode. The results presented in the chapter IV show that the crystallographic variety γ-MnO2 synthesized by Mn2+ ions oxidation by Na2S2O8 at 90°C for 24 h is the most reactive form comparatively with other synthesized powders. The second part of this thesis deals with the use of synthesized γ-MnO2 powder as oxidizing agent, due to its oxidizing properties towards pyrrole monomer, and sacrificial template, due to its nanometric structure, for the production of polypyrrole powders envisaged as electrode material in supercapacitors for the improvement of the capacitive performance of activated carbon. The chapter V exposes the results of the chemical synthesis of nanostructured polypyrrole synthesized by γ-MnO2 at different conditions (polymerization time, pH of the synthesis medium and the morphology of MnO2). The reaction mechanism was studied by complexation and cyclic voltammetry. The results of the electrochemical study realized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance, carried out with the help of a Swagelok device, are presented in chapter VI. These studies showed that adding nanostructured polypyrrole powder improves the capacitive performance of the activated carbon

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Galicia, Aguilar Gonzalo. "Etude par spectroscopie d'impédance globale et locale de la corrosion du magnésium et des alliages de magnésium AZ91." Paris 6, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01378620.

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Abstract:

Dans un premier temps nous avons étudié l’influence de la microstructure sur le processus de corrosion d’un alliage de magnésium AZ91 élaboré par deux technologies différentes. Nous expliquons la similitude des résultats en prenant en compte que les techniques électrochimiques utilisées pour l’étude de la corrosion correspondent à une valeur moyenne des phénomènes qui se déroulent à la surface métallique. Ensuite, nous avons étudié la corrosion des alliages à l’aide des mesures électrochimiques locales. Pour ce faire, nous avons développé un dispositif pour faire des mesures locales, notamment de la spectroscopie d’impédance électrochimique locale. Les mesures d’impédance locale montrent que la principale réponse lors des expériences électrochimiques correspond au magnésium, ce qui explique pourquoi la forme des diagrammes d’impédance globale ne varie pas en fonction de la nature de l’électrolyte, de la concentration, du pH et du temps d’immersion. La technique du microscope électrochimique a mis en évidence la présence d’un film qui recouvre partiellement la surface métallique du magnésium. Ainsi, à partir des résultats expérimentaux globaux et locaux nous proposons un modèle cinétique permettant d’expliquer la corrosion du magnésium et de ses alliages We have studied the microstructure influence on the corrosion behavior of two kinds of AZ91 magnesium alloy. The same qualitative electrochemical response has been explained taking into account that electrochemical techniques used (chronopotentiometry, voltametry and electrochemical impedance spectroscopy) involve a global answer of the whole surface metal. To overcome this problem, local electrochemical techniques have been used particularly local electrochemical impedance spectroscopy. In order to carry out local electrochemical measurements, a home-made probe has been developed in our laboratory. The local electrochemical impedance diagrams and global impedance diagrams obtained for pure magnesium and for AZ91 alloy presented the same shape as a function of electrolyte type, concentration, pH and immersion time. Thus, it was assumed that the magnesium matrix of the magnesium alloys corrodes first. The experimental results obtained with the SECM technique shown that the metallic surface is cover by a partially protector film. From global and local electrochemical results a kinetic model was proposed to explain the corrosion process of magnesium pure and its alloys

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Beke, Essohanam. "Optimisation d'aptacapteurs impédancemétriques pour la détection de l'arginine vasopressine : l'enjeu des techniques d'immobilisation." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALV108.

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Abstract:

Outils très prometteurs dans le domaine de la détection et de la quantification de petites molécules, les biocapteurs électrochimiques font aujourd’hui l’objet d’un grand centre d’intérêt. En plus d’être très sensibles et spécifiques, ils présentent l’avantage d’être rapides, simples d’utilisations, relativement peu coûteux à développer et miniaturisables, ce qui les rend très attrayants pour des applications dans des domaines tels que la médecine, l’agroalimentaire, l’environnement et la sécurité alimentaire. Dans ce contexte, les aptamères qui sont des oligonucléotides en série ARN ou ADN ayant une grande affinité et une grande spécificité pour des molécules cibles sont devenus très utilisés comme outils de reconnaissance moléculaire dans le développement de ces biocapteurs qui prennent alors le nom d’aptacapteurs. De nombreuses techniques d’immobilisation de ces aptamères à la surface des électrodes continuent d’émerger afin de mettre au point des aptacapteurs de plus en plus performants.Ces travaux de thèse consistent à trouver la technique d’immobilisation ainsi que les conditions opérationnelles optimales de la mise au point d’un apatcapteur électrochimique sensible et spécifique dans la gamme du picomolaire pour la détection de l’arginine vasopressine qui est une petite molécule d’intérêt médical. Deux principaux types d’immobilisation ont pu être testés : un premier type, innovant, basé sur l’utilisation de polymères organiques conducteurs électrogénérés et un deuxième plus conventionnel basé sur la réaction thiol-or Electrochemical biosensors are highly promising tools for the detection and quantification of small molecules, and are currently the focus of a great deal of interest. As well as being highly sensitive and specific, they have the advantage of being fast, easy to use, relatively inexpensive to develop and miniaturizable, making them highly attractive for applications in fields such as medicine, agri-food, the environment and food safety. In this context, aptamers, which are serial RNA or DNA oligonucleotides with high affinity and specificity for target molecules, have become widely used as molecular recognition tools in the development of these biosensors, which are then called aptacaptors. Numerous techniques for immobilizing these aptamers on electrode surfaces continue to emerge, with the aim of developing ever more effective aptamers.The aim of this thesis was to find the immobilization technique and optimum operating conditions for the development of a sensitive and specific electrochemical sensor in the picomolar range for the detection of arginine vasopressin, a small molecule of medical interest. Two main types of immobilization were tested: a first, innovative type based on the use of electrogenerated conductive organic polymers, and a second, more conventional type based on the thiol-gold reaction

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Jorcin, Jean-Baptiste. "Spectroscopie d'impédance electrochimique locale : caracterisation de la delamination des peintures et de la corrosion des alliages Al-Cu." Toulouse, INPT, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000494/.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude, au développement et à différentes applications de la spectroscopie d'impédance électrochimique locale ou SIEL. La première partie de ce mémoire se focalise sur la description et le développement de la SIEL tant d'un point de vue expérimental que théorique. La seconde partie présente trois applications différentes dans lesquelles la SIEL apporte des informations déterminantes. La première application est consacrée à l'étude du CPE (constant phase element). Cet élément, bien que régulièrement utilisé dans l'interprétation des diagrammes d'impédance électrochimique, garde une signification physique vague. Les mesures de SIEL ont montré que le CPE pouvait être interprété comme une distribution locale de résistances et de capacités en 2 ou 3 dimensions. Les études suivantes se rapportent au domaine de la corrosion et de la protection des matériaux. L'une d'entre elle est axée sur l'observation de la délamination se produisant à l'interface métal/peinture. La SIEL s'est avérée être une technique performante pour visualiser et mesurer la surface délaminée de manière non destructive. Les résultats obtenus ont permis de confirmer le mécanisme de délamination proposé par Funke. Puis, une autre étude est consacrée à la corrosion des alliages Al-Cu, et plus particulièrement aux couplages galvaniques se produisant entre la matrice, principalement constituée d'aluminium, et des particules intermétalliques grossières riches en cuivre. L'approche utilisée a consisté à préparer des alliages et des couples modèles et à les étudier à l'aide de diverses techniques dont la SIEL. Les résultats obtenus ont permis de proposer une approche nouvelle des phénomènes de corrosion par couplage galvanique This work is devoted to the study, the development and different applications of the local electrochemical impedance spectroscopy, or LEIS. The first part of the thesis is focussed on the description and the development of LEIS, from both an experimental and a theoretical point of view. The second part presents three different applications in which the LEIS brings determining informations. The first is devoted to the study of the CPE (constant phase element). Currently used for impedance diagram interpretation, the physical meaning of this element is not clear. The LEIS measurments showed that the CPE could be explained by a local distribution of resistances and capacitances into two or three dimensions. The following studies refer to the corrosion and the corrosion protection of metals. One of them investigates the delamination occurring at the steel/coating interface. The LIES proved to be a powerful technique to visualize and to measure the delaminated areas in a nondestructive way. The results confirm the delemination mechanism proposed by Funke. The last part of the thesis is devoted to the study of the Al-Cu alloy corrosion and, more particularly, to the galvanic coupling occurring between the aluminium matrix and the copper-rich coarse intermetallics particles. The approach used consisted in preparing couples with the model alloys and investigating them using LEIS and other techniques. The results allowed an original approach of the corrosion phenomena by galvanic coupling to be proposed

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Schillings, Jonathan. "Etude numérique et expérimentale d’écoulements diphasiques : application aux écoulements à bulles générées par voie électrochimique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI030/document.

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La production pariétale de bulles de gaz et son impact sur la dynamique de la phase liquide en canal vertical est étudiée numériquement et expérimentalement. Dans un premier temps, un modèle de mélange 2D stationnaire est utilisé pour décrire l’évolution moyenne des panaches de gaz. Grâce à cette approche, un modèle de couche limite a pu être développé et a permis l’identification des nombres adimensionnels pertinents (analogues aux nombres de Rayleigh et de Prandtl pour la thermique) afin de caractériser les écoulements à bulles dispersées. Dans un second temps, un modèle Eulérien-Lagrangien 3D instationnaire, prenant en compte le couplage quadrilatéral (interactions bullesliquide et bullesbulles) est résolu par Simulation Numérique Directe (DNS) et permet ainsi une description plus fine de l’écoulement à l’échelle de la phase dispersée. Enfin, ces approches numériques sont complétées par des mesures de Spectroscopie d’Impédance Electrochimique (SIE) lors de la production de dihydrogène et de dioxygène par électrolyse alcaline. Les modèles d’écoulement proposés ici montrent globalement un très bon accord avec les résultats expérimentaux tirés de la littérature. Les approches homogènes et DNS présentent toutefois quelques disparités sur l’évaluation du taux de vide dans certaines conditions. Parallèlement, les mesures et simulations de SIE ont montré être clairement affectées par les évolutions du panache de bulles, les spectres d’impédance ont notamment mis en évidence une contribution basse fréquence fortement dépendante de la nature de la phase dispersée (taille de bulle et lois de dispersion). Les trois approches (modèle homogène, DNS et SIE) menées conjointement sont donc fortement complémentaires. Elles permettent non seulement une meilleure compréhension de la physique de l’écoulement diphasique, mais offrent aussi une capacité d’analyse de la pertinence des modèles existants tout en ouvrant la voie à leurs futures améliorations The wall production of gas bubbles and its impact on the liquid dynamics in a vertical channel is studied by means of numerical simulations and experimentation. First, a 2D stationary mixture model is used to describe the averaged plumes evolutions. Through this approach, a boundary layer model has been developed and identified dimensionless numbers (Raleigh-like and Prandtl-like) characteristic of bubbly flows. Secondly, a 3D non-stationary four-way coupled (with bubblesliquid and bubblesbubbles interactions) Eulerian-Lagrangian model is solved by Direct Numerical Simulation (DNS) and allows a finer description of the two-phase flows at bubble-scale. Finally, the numerical methods are completed by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) measurements during hydrogen and oxygen production by alkaline electrolysis.The two-phase flow models are in good agreement with experimental results from literature. There are still some disparities between the homogeneous model and the DNS about the void fraction calculation under certain conditions, though. In the meantime, both EIS measurements and simulations were clearly affected by bubbles plume evolutions, the impedance spectra highlighted a low frequency contribution highly sensible to the nature of the dispersed phase (bubble size a dispersion laws). The 3 approaches (homogeneous model, DNS and EIS) used collectively are strongly complementary. They allow not only a better comprehension of the physics of the two-phase flow, but also serve the analysis of existing models while leading the way for further improvements

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Ferrari, Jean Vicente. "Etude de la corrosion localisée de l'alliage d'aluminium 7475 T621 par spectroscopie d'impédance électrochimique globale et locale en milieu sulfate de sodium." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066287.

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La microstructure des alliages d'aluminium est caractérisée par la présence d'un grand nombre de particules intermétalliques (IM) dont l'activité électrochimique est différente de celle de la matrice environnante conduisant à l'apparition de phénomènes de corrosion localisée. Le but de ce travail est l’étude la corrosion localisée de l’alliage Al 7475-T761, utilisé pour ses propriétés mécaniques dans les avions, en milieu sulfate au moyen de la spectroscopie d'impédance électrochimique locale (SIEL) associée à la caractérisation microstructurale par MEB/EDS. Les résultats obtenus ont confirmé que le pH local augmente à l'interface matrice/IM en raison de la réaction cathodique sur les particules qui est la cause la plus importante de corrosion localisée de l'alliage. Ce processus conduit à la dissolution locale de la couche passive et à une dépolarisation importante de la réaction d'oxydation de l’aluminium. D'autre part, une étude mettant en œuvre l'électrode à disque tournant (RDE) a révélé que les ions sulfate augmentent les performances anti corrosion de la couche passive et sont particulièrement agressifs à linterface IM/Cu. En ce qui concerne les études avec la technique SIEL, elles ont été effectuées en utilisant un couple modèle Al 7475/Cu afin de simuler la réactivité électrochimique de l'interface IM/alliage. Une autre originalité de ce travail concernant la technique SIEL, est l’utilisation d’une tri-électrode pour acquérir les diagrammes d'impédance locale. Ce système permet la mesure simultanée des composantes normale et radiale de la densité de courant locale et rend possible une meilleure compréhension des phénomènes locaux interfaciaux.

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Le, Minh Hai. "Electrodéposition de film de SnO2 nanostructurés pour la détection électrochimique sans marquage d'ADN." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENI091/document.

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Dans le domaine stratégique des biocapteurs sans marquage, la détection de l'élément biologique est directement liée à la variation d'un paramètre physique donné du composé sensible (transducteur). Dans le cas de la détection de l'hybridation de l'ADN par spectroscopie d'impédance électrochimique non faradique (sans label redox), la détection se base sur le changement de conductivité de l'élément sensible. Celui-ci est généralement un matériau semi-conducteur. La présence sur sa surface, de charges électriques amenées par des biomolécules chargées, comme les brins d'ADN, induit, par un phénomène connu d' »effet de champ électrique », la création d'une zone de charge d'espace subsurfacique. Celle-ci se caractérise par la courbure vers la surface des niveaux énergétiques. En conséquence de quoi, l'impédance de l'interface électrolyte/ADN/semi-conducteur varie. Antérieurement, nous avions démontré la faisabilité de l'utilisation de films d'oxydes semi conducteurs, tels CdIn204, SnO2 pur ou dopé, présentant des surfaces denses 2D en tant qu'éléments sensibles dans des capteurs à ADN basés sur la détection par spectroscopie d'impédance électrochimique non faradique. Les résultats avaient montré que, si CdIn204 présentait une sensibilité supérieure à celle de SnO2, cet oxyde était en revanche très fragilisé durant les étapes de fonctionnalisation, ce qui n'est pas le cas de SnO2 qui est un oxyde stable et robuste chimiquement. L'objectif du présent travail a été (i) d'améliorer les performances des capteurs à base de SnO2 en utilisant cette fois des films nanostructurés (1 ou 3D) afin de développer la surface spécifique, et (ii) d'étudier comment la topologie de surface influe sur le signal de détection de l'hybridation de l'ADN. Dans un premier temps, différentes nanostructures de SnO2 ont été élaborées par la technique d'électrodéposition que nous avons montée et mise au point de façon à obtenir des films reproductibles. La morphologie désirée des films –nanofils 1D ou matrice nanoporeuse 3D- a été obtenue en modifiant la procédure et les paramètres de dépôt. Leurs caractéristiques microstructurales, morphologiques, chimiques et électriques ont été déterminées par DRX, MEB, XPS et spectroscopie d'impédance. Puis, en vue du greffage covalent d'ADN, un procédé de fonctionnalisation multi-étape a été réalisé. Enfin, dans un troisième temps, la détection de l'hybridation d'ADN sans marquage, réalisée par spectroscopie d'impédance électrochimique sur les deux types de films nanostructurés, a été réalisée. En parallèle, afin de valider l'hybridation de l'ADN, la détection par microscopie à fluorescence, soit en mode épifluorescence, soit en mode confocal, a été menée. En comparaison des surfaces denses 2D de SnO2 (étude antérieure), les résultats ont montré une sensibilité supérieure, avec une limite de détection observée d'ADN de 2 nM, montrant l'importance d'avoir une surface développée. La structuration en nanofils est plus favorable que la matrice nanoporeuse en terme de sensibilité. Par ailleurs, en utilisant des ADN cibles, soit non complémentaires, soit possédant une ou deux mutations, nous avons pu montrer le caractère hautement sélectif de notre capteur dans le cas des deux types de nanostructures. Ce travail fortement expérimental a aussi permis de montrer l'importance de l'organisation structurale et morphologique du matériau sensible sur la réponse du signal à l'hybridation d'ADN. En effet, dans le cas des nanofils, comme dans celui des films denses avec surface 2D, le signal de réponse donne systématiquement une augmentation d'impédance. Cela s'explique par le phénomène d'effet de champ explicité plus haut. En revanche, dans le cas de la matrice naporeuse de SnO2, l'hybridation d'ADN entraine une diminution de l'impédance For environmental in situ diagnostic, as well as for medical point of care diagnostic, quick andaffordable sensing devices are of importance. Label-free biosensors based on electrical orelectrochemical detection methods can provide such features. In previous studies, we havedemonstrated for the first time the feasibility of using semiconductive SnO2 2D dense films fornon-faradic electrochemical impedance DNA detection. The aim of the present study is (i) toimprove the sensing performances by using SnO2 nanostructures in order to benefit from highspecific surface, and (ii) to study the influence of the morphology and microstructure on theimpedimetric DNA detection signal.We performed the cathodic electrodeposition of SnO2 nanostructures. By changing relevantprocessing parameters, two kinds of nanostructures were deposited: 3D nanoporous films and 1Dnanowires. Both nanostructures have been characterized in terms of morphology, microstructureand electrochemical properties.Our results emphasize the importance of both the microstructural and morphological organizationson the impedimetric signal upon DNA hybridization. Opposite tendencies are found. DNAhybridization induces a decrease of the impedance in the case of 3D-nanoporous films, whereasan increase of impedance is obtained in the case of 1D NWs. Indeed, following the dimensionalityof the nanostructures, either external cause - ion transport - or internal cause - field effectphenomenon - can contribute to the impedance variation.The performances of the sensors have also been analyzed, namely: sensitivity, selectivity andreusability. Compared to the 2D dense and 3D nanoporous films, the 1D SnO2 nanowires are morefavorable in term of sensitivity, showing a detection limit of 2 nM

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Simonnard, Cyriaque. "Contribution à l'étude des intercalations anodique et cathodique dans le graphite : application aux accumulateurs à ion lithium et à un vérin électrochimique : thèse de doctorat en sciences spécialité Electrochimie - Chimie des matériaux." Reims, 2002. http://www.theses.fr/2002REIMS026.

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Abstract:

La première partie de ce travail concerne l'intercalation électrochimique du lithium dans différentes variétés de graphite, en relation avec leur utilisation en tant qu'électrode négative dans les batteries secondaires dites à " ions lithium ". L'analyse en relaxation des courbes potentiométriques obtenues en mode GITT nous a permis de comparer les coefficients de diffusion du lithium dans le graphite HOPG et dans du graphite naturel en poudre agglomérée. Les valeurs relativement constantes et élevées obtenues (de l'ordre de 10-7 cm2/s) nous paraissent significatives de la diffusion intrinsèque des ions dans la matrice-hôte. Les spectres d'impédance électrochimique de ces composés obtenus dans une cellule originale à quatre électrodes sont modélisés par lignes de transmission. Leur comparaison avec ceux obtenus entre deux électrodes de lithium métallique suggère une rétention notable de charges propre à la couche de passivation (Solid Electrolyte Interphase) elle-même. La deuxième partie traite de la mise au point d'un dispositif de vérin électrochimique fonctionnant par intercalation d'acide sulfurique dans un pyrocarbone de basse température. Fondamentalement il a été mis en évidence un comportement électrochimique particulier de ce pyrocarbone, avec notamment la présence d'un long plateau de potentiel en début de charge, suivi d'une importante hystérèse indépendante du courant. Ces phénomènes sont expliqués à partir d'une hypothèse de passivation / trans-passivation faisant intervenir des fonctions sulfones en périphérie des cristallites graphitiques, susceptibles de s'oxyder en quinone. Les essais d'un prototype de vérin ont donné des résultats satisfaisants tant au niveau de sa durée de vie en cyclage que des fortes poussées obtenues. Une étude détaillée de son fonctionnement sous différentes conditions, avec imposition du courant ou du potentiel, est présentée The first part of this work is devoted to lithium intercalation into some varieties of various graphite, considering their use as negative electrodes in lithium ions secondary batteries. It is known that the formation of lithium dendrites, which appear when metallic lithium is cycled, is avoided on these electrodes. The analysis of GITT curves allow to compare the diffusion coefficients of lithium ions in HOPG and in powdered natural graphite. The relativity high and constant values calculated for these coefficients (about 10-7 cm2/s) suggest that they reflect the intrinsic diffusion in the carbon matrix. Electrochemical Impedance Spectra obtained for intercalated compounds are modelled by the way of Transmission Lines. The comparison of these spectra with the ones obtained for metallic lithium electrode suggests that the Solid Electrolyte Interphase, present in both cases, contributes itself in charges stocking. The second part concerns the development of an electrochemical jack device using the intercalation of sulphuric acid into a pyrocarbon. Fundamentally, a specific behaviour of this low temperature carbon is evidenced. Noteworthy are a long potential plateau at the beginning of the intercalation process, together with a large and constant hysteresis between intercalation and de-intercalation. These phenomena are interpreted by the way of passivation and trans-passivation processes, involving the formation of sulfonic or quinonic groups around graphite crystallites. Practical tests on the jack prototype are incentive, both considering its cycling life and mechanical thrusts. An analysis of running conditions under constant current or voltage is presented

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Baril, Geneviève. "Étude par spectroscopie d'impédance électrochimique des mécanismes de corrosion des alliages de magnésium AM50, AZ91 et du magnésium pur en milieu Na2SO4 (Na exponant 2, SO exponant 4)." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT023G.

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La spectroscopie d'impédance électrochimique a été utilisée pour caractériser au cours du temps d'immersion la corrosion d'alliages de magnésium en relation avec leurs microstructures. Le comportement électronique des alliages AM50, AZ91 et AZ91Si a été étudié au potentiel de corrosion dans une solution de sulfate de sodium 0,1M. A cause de sa microstructure, l'alliage AM50 présente une corrosion homogène alors que la corrosion des alliages AZ91 commence dans le grain et se développe progressivement au niveau des zones eutectiques. Pour ces alliages, la dissolution de la phase eutectique α conduit à un fort enrichissement en aluminium de la couche de produits de corrosion. Quand une concentration critique en oxyde d'aluminium dans la couche d'oxyde ou d'hydroxyde de magnésium est atteinte, un changement de l'allure des diagrammes d'impédance a été observé. Une étude plus fondamentale a été ensuite réalisée sur le magnésium pur. Il a été montré que les ions sulfates accélèrent la dissolution du film formé sur l'électrode mais que le dioxygène dissous n'influence pas la corrosion du magnésium pur. Par contre, la vitesse de corrosion est dépendante de la concentration en hydrogénocarbonate et donc de la présence de dioxyde de carbone dissous dans l'électrolyte. A partir des mesures d'impédances électrochimique et électrohydrodynamique, nous avons proposé un mécanisme réactionnel, dans lequel l'ion Mg+ (Mg exposant +) est l'espèce diffusante qui réagit chimiquement avec l'eau pour former une couche d'oxyde primaire et les ions Mg2+ (Mg exposant 2 +). Ceux-ci diffusent ensuite à travers une couche poreuse obtenue par précipitation rapide d'espèces insolubles. La boucle inductive observée sur les diagrammes d'impédance a été attribuée à l'adsorption de l'espèce Mg(OH)2 (Mg(OH) exponant 2). Le modèle proposé permet de rendre compte des résultats obtenus en impédance électrochimique.

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Poupard, Olivier. "Etude du transfert de chlorures et de l'initiation de la corrosion d'un acier au sein d'un matériau cimentaire saturé, suivi par spectroscopie d'impédance." La Rochelle, 2001. http://www.theses.fr/2001LAROS062.

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Ce travail s'inscrit dans le cadre des recherches sur la durabilité des bétons armés et plus particulièrement sur l'action des ions chlorures en milieu saturé menées au LEPTAB. La première partie est un état de l'art sur les processus de transfert ioniques au sein d'un milieu cimentaire et sur les mécanismes réactionnels qui se développent à l'interface acier/matériau cimentaire engendrant la corrosion. La deuxième partie présente une étude expérimentale basée sur le couplage d'un essai d'électrodiffusion pour accélérer le transfert ionique et d'une méthode électrochimique non-stationnaire (spectroscopie d'impédance) pour assurer le suivi de la corrosion d'une armature métallique. Les résultats obtenus ont principalement mis en évidence : la corrélation entre l'évolution de la réponse impédancielle et l'initiation de la corrosion, l'influence du rapport E/C sur le temps nécessaire à l'amorçage, puis au développement de la corrosion. La dernière partie traite de la modélisation des phénomènes de transport au sein d'un matériau poreux saturé basée sur les lois de la thermodynamique des processus irréversibles et sur les équations de conservation de masse d'espèces ioniques. Une première application, déduite de cette modélisation, a fourni des résultats satisfaisants sur la description des phénomènes mis en jeu lors de l'essai d'électrodiffusion. Ceci a permis d'expliquer notamment l'évolution des courants de transfert ioniques et d'estimer un certain nombre de paramètres géométriques et électriques liés au matériau poreux. Une deuxième application a contribué à apporter de nouvelles informations sur la réponse impédancielle d'un processus de transfert. Nous avons clairement mis en évidence l'action de l'impédance de diffusion de la matrice cimentaire sur la réponse impédancielle du système acier/matériau cimentaire dans le domaine des basses fréquences. La modélisation élaborée couplée aux résultats expérimentaux ont permis d'apporter une description cohérente des mécanismes impliqués lors de l'initiation de la corrosion.

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Montrose, Armelle. "Développement d'un immunocapteur impédimétrique pour la détection et la quantification d'une sous-population cellulaire : application au diagnostic précoce des infections." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/1963/.

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La technologie des biocapteurs et des dispositifs de type laboratoire sur puce est devenue un outil essentiel pour le diagnostic rapide et le suivi de traitement de maladies. Le travail de ce mémoire s'intègre dans un projet de recherche visant à la conception d'un laboratoire sur puce pour l'isolement, le tri et la quantification de sous populations cellulaires pour le diagnostic précoce et en temps réel des maladies infectieuses. L'objectif du travail de thèse est de développer un immunocapteur impédimétrique pour la détection des monocytes inflammatoires dont l'augmentation témoigne d'un processus infectieux. La fonctionnalisation permettant le piégeage des cellules via une liaison antigène/anticorps a dans un premier temps été optimisée sur des électrodes d'or fabriquées à partir des techniques issues des microtechnologies. Le greffage des anticorps repose sur un système multicouche comprenant des monocouches auto-assemblées et des protéines d'adhésion, chaque étape du protocole ayant été caractérisée par des méthodes électrochimiques et optiques pour différentes tailles d'électrodes. Les performances du biocapteur ont ensuite été étudiées par spectroscopie d'impédance électrochimique et ont mis en évidence une détection sélective suivant l'anticorps immobilisé et quantitative des monocytes piégés. Afin d'augmenter la sensibilité de détection, des systèmes de microélectrodes ont alors été développés. Après optimisation du procédé de fabrication et de modification des électrodes, la détection des monocytes a été validée par spectroscopie d'impédance. L'intégration des microélectrodes dans un dispositif microfluidique est en cours de validation Biosensors and lab-on-chips are becoming important tools for diseases diagnosis and treatment monitoring. This work is a part of a research project which aims to design an integrated device for isolation, sorting and counting of cells subpopulations for early and real time diagnosis of infectious diseases. It consists in developing an impedimetric immunosensor to detect inflammatory monocytes found in larger number in the blood of patients with inflammation and infectious diseases. The functionalization for cells trapping via an immunochemical interaction has firstly been optimized on gold electrodes fabricated thanks to microtechnologies. The antibodies grafting lies on a multilayer system consisting of stacking self assembled monolayers and cells adhesion proteins and each assembly step have been characterized by optical and electrochemical techniques for different electrodes sizes. Then, the biosensor performances have been investigated by electrochemical impedance spectroscopy and we successfully demonstrated a selective and quantitative detection of trapped monocytes according to the immobilized antibody. Miniaturization enhancing the detection sensitivity, microelectrodes have been developed. After optimization of the fabrication process and functionalization of the microelectrodes, detection of monocytes has been validated by impedance. The integration of these microsystems in a microfluidic device is actually under development

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Antoni, Laurent. "Propriétés semi-conductrices de films passifs sur aciers inoxydables formés en milieu chlorure : caractérisation par spectroscopie d'impédance électrochimique, photoélectrochimie et microscopie photoélectrochimique." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0131.

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Les phenomenes de corrosion localisee des aciers inoxydables sont unes de leurs limites d'emploi, notamment dans les milieux chlorures neutres, ou acides, ou ils resistent par ailleurs a la corrosion generalisee. La comprehension des mecanismes de piquration constitue donc une etape importante dans l'optimisation des proprietes d'usage des aciers inoxydables. Le travail presente s'interesse aux liens entre les proprietes semi-conductrices plus ou moins marquees des films passifs sur aciers inoxydables et leur resistance a la corrosion par piquration. Diverses techniques, principalement electrochimiques, ont ete utilisees: spectroscopie d'impedance, photoelectrochimie, chronoamperometrie a double echelon de potentiel. L'evolution des proprietes semi-conductrices en fonction des conditions de formation et de caracterisation des films passifs a ete etudiee. Cette evolution est attribuee a une evolution du contenu en hydrogene des films passifs, facteur deja mentionne dans la litterature comme important dans la corrosion par piquration. Par ailleurs, les phenomenes de piquration etant tres localises, une installation de microscopie photoelectrochimique, unique en france a ce jour a notre connaissance, a ete developpee pour examiner les proprietes semi-conductrices des films passifs a l'echelle de quelques microns. Des heterogeneites spatiales dans les proprietes semi-conductrices des films passifs sur acier inoxydables ont effectivement ete mises en evidence et l'etude des images obtenues a permis de mieux comprendre certains resultats de photoelectrochimie macroscopique

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Brisse, Annabelle. "Caractérisation électrochimique de matériaux céramiques à microstructure contrôlée pour Piles à Combustible SOFC fonctionnant à température réduite." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00103670.

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Ce travail est consacré à l'élaboration et à la caractérisation des trois éléments d'une cellule SOFC fonctionnant à température intermédiaire (650-750°C). Une conductivité purement ionique de 9x10-3 S.cm-1 a été mesurée à 700°C sur l'électrolyte retenu de composition La9Sr1Si6O26,5. Cette céramique de structure apatite est stable chimiquement au contact du matériau de cathode conducteur mixte Nd1,95NiO4+Δ. L'étude de la réduction de l'oxygène a montré que l'étape limitante est le transfert des ions oxyde à l'interface cathode/électrolyte. Le cermet anodique Ni-apatite a été élaboré par imprégnation de la matrice poreuse d'apatite par un sel de nickel. Cette méthode permet une meilleure stabilisation du nickel dans la structure hôte. Ces travaux mettent en évidence l'intérêt d'une nouvelle cellule SOFC fonctionnant à température intermédiaire composée d'électrolyte de structure apatite.

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Caron, William-Olivier. "Développement d'un senseur électrochimique pour le dosage des nitrates en laboratoire et en pépinière forestière." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26909.

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Abstract:

Le lessivage des nitrates, la contamination de la nappe phréatique et l’eutrophisation des cours d’eau figurent parmi les enjeux planétaires qui affectent la durabilité de l’agriculture et des ressources naturelles. Ce mémoire présente le développement d’une première génération d’un nouveau senseur électrochimique pour le dosage de précisions des nitrates. Celui-ci est basé sur la spectroscopie d’impédance électrochimique d’une membrane polymérique sélective aux ions. Grâce à cette approche, un senseur compact et abordable a été produit. Par son utilisation en solutions aqueuses et en substrats de croissance saturés, il a été montré que le senseur permettait de quantifier des ajouts contrôlés de nitrates allant de 0,6 ppm à 60 ppm. La mise en application en substrat de croissance a pu être étudiée en comparaison avec des méthodes certifiées ISO 17025 visant l’analyse de ces substrats. Le senseur a aussi montré une grande versatilité par son utilisation sur divers appareils de mesure d’impédance. En plus, il a démontré une stabilité possible suite à une implantation d’un mois directement en substrat de croissance sous les variables environnementales d’une pépinière forestière. Par l’étude du spectre d’impédance du senseur en solutions pures de différentes concentrations, il a aussi été possible de proposer le circuit électrique équivalent du système, qui met en évidence deux parcours compétitifs du courant, un au coeur de la membrane et un deuxième en solution. Les résultats de ces travaux sont au coeur de deux publications scientifiques dont le manuscrit est inclus à ce mémoire. Pour finir cette étude, des suggestions seront faites pour guider l’amélioration du senseur par le développement d’une deuxième génération de celui-ci. The nitrate leaching represent a serious problematic because of ground water contamination, surface water eutrophication and soil degradation. The need for a better quantification tools to acquire data on the use of fertilizer is for great interest. This thesis presents the development of the first generation of a new electrochemical sensor for nitrate quantification based on the electrochemical impedance spectroscopy of an ion selective polymeric membrane. With this approach, a compact and cheap sensor has been produced. By its usage in aqueous solution and saturated growing media, it has been shown that the sensor allows the quantification of controlled nitrate additions from 0.6 ppm to 60 ppm. The practical application in growing media has been compared to ISO-17025 certified methods of growth medium analysis. Moreover, the sensor showed great versatility by its compatibility to many impedance measurement apparatus. Also, it has shown great stability under variables environmental condition during one month in a forest nursery. Through the impedance spectra obtained in pure solution at different concentrations, an equivalent electrical circuit has been established for the system, showing two competitive pathways for the current. The first one is going through the membrane and the second is reaching into the solution. The results of these experiments are reported in two scientific publications and included in this thesis. In conclusion, a second generation of sensor is needed to improve the quality performance regarding their selectivity and temporal stability.

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Garcia, Cruz Alvaro. "Micro et Nano structuration du Poly(pyrrole) sur substrat polymérique : développement d’immunocapteur pour la détection des biomarqueurs du cancer." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10105.

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Abstract:

Les techniques non-conventionnelles de lithographie ont fait depuis deux décennies une entrée remarquée dans les sciences de l'ingénierie. Elles sont considérées aujourd'hui comme un enjeu majeur pour le développement des dispositifs. L'objectif principal de cette thèse est d'explorer de nouvelles voies pour la conception des micro&nanabiocapteurs en procédant à des impressions de poly(pyrrole) (PPy) à haute résolution par microtamponnage assisté par polymérisation catalytique (nanoCP-CCP) sur des substrats polymériques (poly(téréphtalate) d'éthylène (PETE), Copolymère d'oléfine cyclique (COC), polyétheréthercétone (PEEK), poly(éthylène 2,6-naphtalate (PEN) et le polyamide (PI)). Dans un premier temps, nous avons mis au point différentes techniques d'impression (greffage par impression, impression adressée et impression directe) et des conditions de polymérisation pour moduler les caractéristiques de PPy micro et nano-structurés, afin de contrôler la taille, la forme et les propriétés électriques désirées. Nous avons constaté que les paramètres les plus importants qui influent sur le processus d'impression surtout à l'échelle nanométrique sont: a) Le rapport des concentrations des réactifs pour le procédé de polymérisation qui comprend le Py-silane, nitrate d'argent (AgNO3), le chlorure du fer (III)/ le chlorure de Lithium (FeCl3/LiCl). b) Les paramètres physiques de la machine GeSIM; la pression d'impression, le niveau de contact, le temps d'encrage du tampon polydiméthylesiloxane (PDMS), et le temps d'impression. Finalement, on est arrivé à fabriquer des nanofils de PPy (PPy-NF) de 747±12,2 nm de largeur, 114±8 nm de hauteur et avec une séparation de 573±13,4 nm entre deux PPy-NF consécutifs. Ces films micro et nano-structurés ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage (SEM), microscopie à force atomique (AFM) et spectrométrie de photon-électrons induits par rayons X (XPS). Dans une deuxième partie, on a développé des immunocapteurs à base de PPy-NF sensible aux biomarqueurs interleukine 8 et 6. Pour cela, différentes stratégies ont été adoptées pour immobiliser les anticorps spécifiques à ces deux biomarqueurs. Ces immunocapteurs ont été caractérisés par la méthode de spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Les résultats obtenus par rapport à la sensibilité et la sélectivité sont très satisfaisants avec des limites de détection de l'ordre de quelques pg/L pour les deux immunocapteurs développés Non-conventional lithography techniques have made for the two last decades a huge impact in the engineering sciences. They are now regarded as a main challenge for the development of the devices. The objective of this thesis is to explore new alternative possibilities for designing micro & nano biosensors based on poly(pyrrole) (PPy) high resolution microprinting attended by catalytic polymerization (nanoCP-CCP) on substrates Polymer (poly (terephthalate) ethylene (PETE), cyclic olefin copolymer (COC), polyetheretherketone (PEEK), poly (ethylene 2,6-naphthalate (PEN), and polyamide (PI)). In a first step We have developed various printing techniques (grafting printing, addressed printing and direct printing) and polymerization conditions to modulate the characteristics of PPy micro and nano-structured in order to control the size, shape and Electrical desired properties. We found that the most important parameters that affect the printing process especially at the nanoscale are: a.) The ratio of the concentrations of reagents for the polymerization process which includes the Py-silane, nitrate silver (AgNO3), iron chloride (III) / lithium chloride (FeCl3 / LiCl). b) The physical parameters of the GeSIM machine; the printing pressure, contact level, the inking time stamp of polydimethylsiloxane (PDMS), and printing time. Finally, we got to manufacture PPy nanowires (PPy-NW) 747 ± 12.2 nm wide, 114 ± 8 nm in height and with a separation of 573 ± 13.4 nm between two consecutive PPy-NW. These micro and nano-structured films were characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and electron-photon spectroscopy induced by X-rays (XPS). In the second part, we have developed a PPy-NW-based immunosensors sensitive to interleukin 8 and 6 biomarkers. For this, different strategies have been adopted to immobilize antibodies specific to these two biomarkers. These immunosensors were characterized by electrochemical impedance spectroscopy method (EIS). The results obtained in relation to the sensitivity and selectivity are very satisfactory with the security detection limits of a few pg / L for both developed immunosensors

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Nuzzo, Manon. "Influence de l'environnement gazeux sur les performances électrochimiques de cellules à oxyde solide (SOC) en mode Electrolyse à Haute Température (EHT)." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066141.

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Abstract:

L’Electrolyse de la vapeur d’eau à Haute Température (EHT) est un procédé prometteur pour la production d’hydrogène, vecteur énergétique d’avenir. La production massive d’hydrogène par EHT reste difficile compte tenu de la dégradation prématurée des performances de cellule à oxyde solide (SOC) liée aux conditions expérimentales sévères (température de fonctionnement (700-1000°C), atmosphère oxydante, densité de courant élevée). Dans ces conditions, la dégradation de SOC est due à la réactivité de ses constituants, l’évolution de la microstructure des couches et aux contraintes internes accentuées par les gradients de température et de composition gazeuse. Ce travail a été consacré à l’étude de l’influence de l’environnement gazeux sur les performances électrochimiques de SOC en mode EHT et au développement d’une méthode d’apport en gaz plus homogène afin d’uniformiser le fonctionnement de SOC et ainsi de diminuer les contraintes internes. Pour cela, des SOC commerciales à électrolyte support de type Ni/CGO – 3YSZ – LSM/YSZ ont été utilisée. Dans un premier temps, le comportement électrochimique des SOC avec un montage expérimental classique a été étudié in situ par chronopotentiométrie et par spectroscopie d’impédance en fonction des conditions expérimentales (rapport H2O/H2, taux de conversion, débit gazeux). Dans un second temps, des montages spécifiques ont été développés afin de faire varier l’homogénéité de l’apport de la phase gazeuse coté hydrogène. L’influence de la variation de la méthode d’apport en gaz sur le comportement électrochimique initial de la SOC puis sur sa tenue au vieillissement a été étudiée High Temperature Steam Electrolysis (HTSE) is a promising technology for hydrogen production, leading candidate as future fuel. However, massive hydrogen production remains difficult considering the fast performance degradation of solid oxide electrolyser cells (SOEC) mainly due to extreme experimental conditions (high working temperature (700-1000°C), oxidising atmosphere, high current density). In these conditions, degradation is due to reactivity between SOEC components, evolution of their microstructure and internal stresses emphasized by temperature and gas composition gradients. This work is dedicated to the study of the influence of the gaseous environment on electrochemical performance on SOEC in HTSE mode and to the development of a homogeneous method for gas distribution over the SOEC surface to enable a more uniform cells operation and limit internal stresses. Commercial electrolyte supported cells are studied (Ni/CGO–3YSZ–LSM/YSZ). First to start with, the SOEC electrochemical behaviour is studied with a traditional experimental set-up. Electrochemical characterisations are carried out in situ through chronopotentiometry and impedance spectroscopy. Secondly, new specific experimental sets-up were developed in order to vary the homogeneity of the gas distribution over the hydrogen electrode. To finish with, the influence of the gas distribution method has been studied on the initial electrochemical behaviour and then on the SOEC durability

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Manczak, Rémi. "Dispositif microfluidique pour la quantification de sous-populations de cellules." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30165/document.

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Abstract:

La détection quantitative de cellule est généralement réalisée par cytométrie en flux en raison de sa haute sensibilité, cependant cette technique est difficile à mettre en oeuvre pour des analyses de routine ou des analyses au chevet du patient. Les méthodes électrochimiques et en particulier la spectroscopie d'impédance électrochimique ont gagné en popularité en raison de la possibilité de réaliser des analyses sans marquage et de miniaturiser les systèmes d'analyse pour une intégration sur puce. De plus, les avancées récentes dans le domaine des technologies de microfabrication ont permis de développer des électrodes micrométriques ayant de nombreux avantages tels que des hautes impédances dues à des courants très faibles ainsi que la possibilité de les intégrer dans des systèmes microfluidiques. L'objectif de ce travail de thèse se concentre sur la réalisation et l'optimisation de dispositifs microfluidiques contenant les systèmes d'électrodes pour le piégeage immunologique et le comptage impédimétrique de monocytes pro-inflammatoires, marqueurs d'une infection. Compte tenu de l'influence du taux de recouvrement de la surface sur la sensibilité, plusieurs géométries d'électrodes ont été testées. Les meilleures sensibilités et reproductibilités ont été obtenues dans le cas de microélectrodes interdigitées ayant de faibles espaces inter-électrodes (50 µm). D'autre part les études ont également permis de montrer dans ce cas, que la gamme de concentration cellulaire pour laquelle la sensibilité était maximale dépendait de la surface de l'électrode. Les électrodes de plus petites surfaces ont permis d'atteindre une limite de détection inférieure à 10 cellules/mL. De plus, compte tenu de la grande sensibilité des dispositifs ainsi réalisés, ces systèmes ont également été testés pour la caractérisation d'interaction récepteurs-ligands à partir de cellules entières. Ces études ont permis de mettre en évidence l'interaction de cellules CHO exprimant le récepteur A2a à des ligands c-di-AMP pour de très faibles concentrations cellulaires The quantitative detection of specific cells is usually carried out by flow cytometry due to its high sensitivity and reliability, however, this technique is not suited for routine screening and point-of-care diagnostics. Electrochemical methods, as electrochemical impedance spectroscopy have gained interest mainly due to a label-free detection and their miniaturization capability required for integration on chip. Furthermore, recent advances in microfabrication based technologies have allowed to develop micron-sized electrodes whose main advantages over conventional electrodes are higher impedances due to smaller currents and the possibility of being integrated inside microfluidic channels. The aim of the present work was the realization and the optimization of microfluidic devices with improved sensitivity targeting the immuno-trapping and counting of pro-inflammatory monocytes as infection markers. Taking into account the influence of the surface coverage on the sensitivity, different geometries were tested. The best sensitivities and reproducibility were recorded in the case of interdigitated micro-electrodes with weak inter-electrodes gap (50 µm). Moreover, experiments carried out with different surfaces demonstrated that there was a threshold beyond which a surface is exploitable for a given slice of concentration. Such microfluidic devices allowed to reach a detection limit around 10 cells/mL. Furthermore, due to the high sensitivity recorded, the devices were also tested to detect ligand binding by cell receptors. These studies have allowed to demonstrate the interaction of CHO-A2a with c-di-AMP for low cell concentrations

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Larfaillou, Séverin. "Application de la spectroscopie d’impédance électrochimique à la caractérisation et au diagnostic de microbatteries tout solide." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112030/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de développer la caractérisation et le diagnostic non destructif de microbatteries « tout solide » par spectroscopie d’impédance électrochimique. Ces travaux s’appuient sur des microbatteries commerciales EnFilmTM EFL700A39, basées sur une architecture lithium métal Li/LiPON/LiCoO2. La caractérisation unitaire des couches actives, constituant ces microbatteries, a permis d’une part, d’identifier les principales propriétés de transport des ions Li+ dans l’électrolyte solide, et d’autre part, a permis de mettre en avant la présence de zones plus ou moins conductrices dans la couche active LiCoO2, pouvant engendrer des limitations électroniques et/ou ioniques lors du fonctionnement de la microbatterie. L’étude des microsystèmes complets par spectroscopie d’impédance électrochimique a ensuite été effectuée en fonction du taux de lithiation de l’électrode positive, du nombre de cycles, et du vieillissement calendaire de la microbatterie. Les résultats obtenus ont donné naissance à un circuit électrique équivalent permettant de modéliser le comportement (souvent indépendant) des différentes couches actives durant l’utilisation d’une microbatterie. Cette modélisation permet en outre de cibler les origines éventuelles de défaillances, soit après la fabrication, soit au cours du vieillissement d’une microbatterie. Les travaux additionnels effectués sur des systèmes lithium free (LiCoO2/LiPON/Cu) révèlent, quant à eux, une forte interaction électrochimique entre le lithium et le collecteur de cuivre (partiellement oxydé) et mettent en évidence l’importance capitale des premiers cycles de la cellule pour ses performances ultérieures The goal of this work is to develop characterization and non-destructive diagnosis of all-solid-state lithium microbatteries, essentially by means of electrochemical impedance spectroscopy. This work is based on commercial microbatteries EnFilmTM EFL700A39, built with the lithium metal architecture Li/LiPON/LiCoO2. Firstly, the elemental characterization of active layers allowed us to identify the main properties of the ionic motion in the solid electrolyte layer. Secondly, characterization of the positive electrode (LiCoO2) revealed the existence of more or less conductive areas inside the layer. Theses areas can cause ionics or electronics limitations during battery operation. The study of the entire microsystems by electrochemical impedance spectroscopy was then performed according to lithiation rate (SOC), number of cycles, and battery aging. The results obtained allowed the building of an electrical equivalent circuit for modeling the behaviour of the different active layers of a microbattery in use. This model also allows targeting the origins of any failures after manufacturing or upon microbattery aging. Additional works on lithium free systems (LiCoO2/LiPON/Cu) reveals a strong electrochemical interaction between in situ deposited lithium and copper current collector (partially oxidized) and highlight the critical importance of the very first cycles of the cell for subsequent performance

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Basso-Bert, Thomas. "Etude de l'élaboration et des performances électrochimiques de séparateurs électrolytiques composites polymère-céramique pour des batteries au Lithium métal." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALI036.

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Abstract:

Pour augmenter la densité d’énergie dans les générateurs électrochimiques, deux leviers sont habituellement étudiés : la capacité et le potentiel des matériaux d’électrodes. L’utilisation de lithium (Li) métal comme matériau d’électrode négative répond à ces enjeux puisqu’il présente une très grande capacité gravimétrique (3860 mAh/g) et un potentiel très bas (-3.04 V vs. SHE). Malheureusement, de nombreux phénomènes sont délétères au bon fonctionnement de cette négative idéale, comme la croissance de lithium dendritique au cours du cyclage qui entraine des fins de vie prématurées et des problèmes de sécurité. Une solution est de travailler avec des électrolytes solides, en lieu et place des électrolytes liquides organiques actuels des batteries Li-ion. Ainsi, la recherche se concentre sur le développement de nombreux matériaux d’électrolytes solides, bons conducteurs ionique, stables à bas et haut potentiels, peu coûteux, recyclables, etc. Malgré de grandes avancées que ce soit dans le domaine des électrolytes céramiques ou polymères (voire même des composites des deux), aucun matériau ne semble s’imposer pour l’heure [1].Dans ce contexte, un nouveau concept de membrane hybride polymère/céramique est étudié pour son intégration en batterie au Li métal [2][3]. Nous avons réalisé, par un procédé en voie fondu économique, sans solvant, et aisément extrapolable à l’échelle industrielle, un séparateur constitué d’une monocouche de grains d’électrolyte céramique Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3 (LATP) jointoyée par un polymère (figure 1.a.). Les grains de LATP percolant de part et d’autre de la membrane apportent la conductivité aux ions Li+ tandis que le polymère à base de Poly(éthylène) assure la tenue mécanique, l’étanchéité aux solvants et sels de lithium, et l’isolation électrique. Le concept de ces membranes est de pouvoir optimiser l’anolyte et le catholyte indépendamment. La conductivité de telles membranes a été étudiée en fonction du pourcentage volumique de LATP (figure 1.b.) et atteint 0,491 mS/cm, à température ambiante, pour une membrane à 50%vol. De plus, le transfert de charge ionique à travers une cellule anolyte / membrane / catholyte a été étudiée par impédance électrochimique. La croissance dendritique en cellule symétrique Li / anolyte / membrane / anolyte / Li a aussi été étudié. Finalement, une batterie à haute densité d’énergie a été réalisée et cyclée à température ambiante.Références :[1] Janek, J. & Zeier, W. G. A solid future for battery development. Nat. Energy 1, 1–4 (2016)[2] Aetukuri, N. B. et al. Flexible Ion-Conducting Composite Membranes for Lithium Batteries. Adv. Energy Mater. 5, 1–6 (2015)[3] Samuthira Pandian, A. et al. Flexible, Synergistic Ceramic-Polymer Hybrid Solid-State Electrolyte for Secondary Lithium Metal Batteries. ACS Appl. Energy Mater. 3, 12709–12715 (2020) To boost the energy density of lithium-based accumulators, two levers are commonly studied: the energy density and the potential of electrode materials. The use of Li metal as a negative electrode is undoubtedly an appropriate solution to address these challenges since it has the highest gravimetric capacity (3860mAh/g) and very low reducing potential (-3.04 V vs. Standard Hydrogen Electrode). However, a couple of harmful phenomena prevent from using this ideal negative electrode, such as the dendritic growth during the electrodeposition of Lithium metal when a conventional organic liquid electrolyte is used. As a result, the research has been focusing on the development of numerous solid-state electrolytes (SSE) materials, having high Li+ ionic conductivity, high Li+ transport number, large electrochemical stability window, low cost, recyclable. Despite of breakthroughs for both ceramics or polymers fields (and even composites of both), no room temperature SSE has been developed at industrial scale so far [1].In that context, a new concept [2] of composite polymer/ceramic membrane is studied to be implemented within a Lithium Metal battery. It consists of an electrolytic separator where the Li1.3Al0,3Ti1,7(PO4)3 (LATP) ceramic forms one mono layer of monocrystalline and monodispersed grains bonded with a Poly(ethylene)-based matrix. The LATP grains are the Li+ conducting media allowing the Li+ percolation from one side to another while the Poly(ethylene)-based matrix which is ionically and electronically insulating, and, above all, impermeable to most of conventional Li-ion batteries solvents and Li salts, ensuring both the membrane tightening and very good flexibility (figure 1.a.). Herein, this composite membrane is elaborated via a low cost, solvent free process thanks to extrusion and calendering which can be industrially upscaled unlike the very complex and multistep processes suggested in the literature so far [2,3]. The microstructure of the composite separators was characterized by SEM and X-ray Tomography imaging to better understand the influences of the ceramic, the polymer type, and the elaboration process parameters. The Li+ ionic conductivity of the composite membranes as a function of the ceramic content have been studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and a high conductivity of 0.49 mS/cm has been measured at 25°C (50vol% LATP, figure 1.b.). Acting as a chemical barrier, this composite membrane allows the optimization of electrolyte chemistries at both the anode side and the cathode sides. Hence, the ionic charge transfer mechanisms in symmetric electrolyte/membrane/electrolyte systems have been also studied by EIS to determine the driving parameters such as the solvent type, the Li salt type and concentration [4].References:[1] Janek, J. & Zeier, W. G. A solid future for battery development. Nat. Energy 1, 1–4 (2016)[2] Aetukuri, N. B. et al. Flexible Ion-Conducting Composite Membranes for Lithium Batteries. Adv. Energy Mater. 5, 1–6 (2015)[3] Samuthira Pandian, A. et al. Flexible, Synergistic Ceramic-Polymer Hybrid Solid-State Electrolyte for Secondary Lithium Metal Batteries. ACS Appl. Energy Mater. 3, 12709–12715 (2020)[4] Isaac, J. A., Mangani, L. R., Devaux, D. & Bouchet, R. Electrochemical Impedance Spectroscopy of PEO-LATP Model Multilayers: Ionic Charge Transport and Transfer. ACS Appl. Mater. Interfaces 14, 13158–13168 (2022)

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Ribaut, Clotilde. "Elaboration d'un biocapteur cellulaire impédancemétrique pour la mesure des changements physiologiques affectant la cellule parasitée." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/534/.

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L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier les changements physiologiques affectant des cellules parasitées et en particulier de mettre en évidence le stress oxydant provenant de l'infection à l'aide de la spectroscopie d'impédance électrochimique. Les études impédancemetriques réalisées d'une part sur des globules rouges parasités par Plasmodium falciparum (agent pathogène du paludisme), et d'autre part sur des macrophages infectés par Leishmania amazonensis responsable de la leishmaniose ont mis en évidence des différences entre les deux états cellulaires, sain et parasité des cellules hôtes. Dans le cas des macrophages infectés, cette technologie innovante a permis la détection d'espèces caractéristiques du stress oxydant qui ont par ailleurs été détectées par d'autres techniques, la résonance paramagnétique électronique et la microscopie confocale The aim of the present work is to study physiological changes affecting parasitized cells and in particular the oxidative stress originating from the infection using electrochemical impedance spectroscopy. Impedancemetric studies carried out with in one hand red blood cells parasitized by Plasmodium falciparum (malaria agent) and in the other hand macrophages infected by Leishmania amazonensis responsible of leishmaniasis allow differentiation between healthy and infected state of the host cell. In the case of infected macrophages, this innovative technology allows the detection of species characteristic of the oxidative stress which has been highlighted elsewhere by other techniques such as electronic paramagnetic resonance and confocal microscopy

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Oularbi, Larbi. "Étude de nanocomposites polypyrrole/nanoparticule de carbone par impédance électrochimique et ac-électrogravimétrie : application aux capteurs électrochimiques." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS110.

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L’avènement des nanotechnologies constitue une révolution scientifique majeure du XXIe siècle. Elles impliquent la manipulation et la caractérisation de la matière à l’échelle nanométrique afin de concevoir de nouveaux nanocomposites de hautes performances. L’application des nanotechnologies dans différents domaines a permis de développer et de proposer des solutions prometteuses, efficaces et souvent inattendues. En particulier dans le domaine des capteurs, les nanomatériaux ont ouvert de nouvelles pistes de recherches permettant le développement de dispositifs miniaturisés, peu coûteux et très efficaces. L'objectif de ce travail est d'étudier de nouveaux nanocomposites à base de polypyrrole et de nanoparticules de carbone et leurs applications comme capteurs électrochimiques de polluants métalliques. Plusieurs approches simples ont été appliquées pour combiner les propriétés uniques de différents matériaux afin d’obtenir des électrodes à base de nouveaux nanocomposites de haute performance, en associant, notamment les propriétés uniques des liquides ioniques ou des films de bismuth à des films de polymère. Le comportement électrochimique et électrogravimétrique des films et les nanocomposites conçus a été étudié par différentes techniques électrochimiques dont l’impédance électrochimique, l’électrogravimétrie cyclique et l’ac-électrogravimétrie. Les transferts ioniques et les mécanismes électrochimiques qu’ont lieu à l’interface électrode modifiée/électrolyte ont été examinés pour la première fois, grâce aux mesures d'ac-électrogravimétrie, qui résultent du couplage simultané de mesures gravimétriques de la microbalance à quartz et d’impédance électrochimique. L’originalité de ce travail consiste donc en l’élaboration et la caractérisation d’électrode à base de nouveaux nanocomposites et de leurs applications comme capteurs électrochimiques peu coûteux, faciles à préparer, très sensibles, reproductibles et stables pour la détection des traces d’ions métalliques dans des échantillons environnementaux et alimentaires The advent of nanotechnology is a major scientific revolution of the 21st-century, involving the manipulation and characterization of matter at the nanoscale to design new high performance nanocomposites. The application of nanotechnologies in different fields has made it possible to develop and propose promising, effective and often unexpected solutions. Particularly, in the field of sensors, nanotechnologies have open new fields of research allowing the development of miniaturized devices, inexpensive, highly efficient sensors. The objective of this work is to study new nanocomposites based on polypyrrole and nanoparticles of carbon as well as their applications as electrochemical sensors. Simple approaches have been used to combine the unique properties of different materials to obtain new high-performance nanocomposite electrodes, by combining, in particular, the unique properties of ionic liquids or bismuth films with polymer films. The electrochemical and electrogravimetric behavior of polypyrrole films and their nanocomposites has been studied by various electrochemical techniques including electrochemical impedance, cyclic electrogravimetry and ac-electrogravimetry. Ion transfers and electrochemical mechanisms at modified electrode/electrolyte interfaces have been reported, for the first time, using ac-electrogravimetric measurements, consisting in coupling simultaneously the gravimetric measurements of the quartz microbalance with those of the electrochemical impedance. The originality of this work consists in the elaboration and the characterization of electrodes modified with new nanocomposite films as well as their applications as electrochemical sensors for detection of traces of metallic ions in environmental and food samples

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Gautier, Christelle. "Développement de supports polythiophène conducteurs pour l'immobilisation d'ADN, la détection électronique de l'hybridation et la libération locale de gènes." Phd thesis, Université du Maine, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00192830.

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Les matériaux organiques pour l'électronique moléculaire trouvent de nombreuses applications et se substituent déjà aux semi-conducteurs classiques issus de la chimie minérale. Le travail entrepris a concerné la mise en forme et l'étude de nouvelles matrices polythiophène permettant l'immobilisation de molécules biologiques et la lecture électronique de l'hybridation. Dans une première partie, une nouvelle fonction d'ancrage électroactive a été validée permettant l'immobilisation de molécules sondes par simple condensation d'amines dans des conditions douces. Cette approche autorise un diagnostic électrochimique de l'environnement moléculaire au voisinage de l'interface faisant de ces matrices des supports actifs dans la transduction du signal. Ainsi, nous montrons comment, par l'examen des modifications des propriétés de conduction du polymère, il est possible d'établir la présence ou l'absence d'un brin d'ADN complémentaire dans le milieu d'étude. Par ailleurs, un suivi par microbalance à cristal de quartz des différentes étapes de modification du support a permis de valider ces évènements. Le développement de dispositifs autorisant leur emploi comme outils d'analyses ou comme outils thérapeutiques laisse entrevoir la perspective de diagnostiquer et de réparer des anomalies génétiques responsables du disfonctionnement des protéines. Aussi, dans une deuxième partie, nous présentons des résultats obtenus avec un poly(cyclopentadithiophène) modifié par un groupement électroactif connecté à la chaîne principale par une chaîne conjuguée. La spécificité de cette matrice permet l'immobilisation d'ADN ainsi que la libération électrochimiquement contrôlée en milieu physiologique.

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Devaux, Régine. "Etude du comportement électrochimique, en milieu faiblement chloruré neutre, d'aciers inoxydables implantés en ions molybdène, azote et néon : modélisation des couches passives par spectrométrie d'impédance." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10207.

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L'implantation ionique est un traitement de surface qui permet d'ameliorer les proprietes mecaniques des aciers. Son influence sur le comportement electrochimique des materiaux traites est tres controversee et depend essentiellement des conditions d'implantation. Au cours de notre etude, nous avons constate que tous les echantillons implantes en ions mo, n et ne presentaient une diminution de la resistance a la corrosion par piqure, diminution d'autant plus importante que la dose et la grosseur de l'ion implante sont plus elevees. L'action chimiquement favorable des ions mo et n semble intervenir dans l'evolution du film passif au cours de l'immersion prolongee de l'echantillon et permet de restreindre l'effet nefaste des defauts. Des analyses de surface par spectrometries sims et esca ont montre que les couches d'oxyde sont plus epaisses pour les echantillons implantes que pour les surfaces non implantees; pour ces dernieres, l'epaisseur du film diminue au cours du vieillissement. Les couches passives sont constituees d'une couche mince externe d'hydroxyde precedant une couche d'oxyde mixte de fer et de chrome puis une zone d'oxyde enrichi en chrome. Apres immersion en milieu chlorure, une tres faible penetration des ions chlorure est decelee. Les proprietes electriques des films passifs se developpant sur les divers materiaux ont ensuite ete etudies par spectrometrie d'impedance. Les diagrammes d'impedance obtenus dans le plan de nyquist ne permettant pas une bonne caracterisation, les resultats experimentaux sont transformes en capacites complexes. Un modele original a pu etre propose: il rend compte du comportement du film passif considere comme un dielectrique, materiau hote, dans lequel il y a insertion d'ions provenant de l'electrolyte

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Franco, Alejandro Antonio. "Un modèle physique multiéchelle de la dynamique électrochimique dans une pile à combustible à électrolyte polymère – Une approche Bond Graph dimension infinie." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110968.

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Abstract:

En vue d'analyser les résultats expérimentaux de spectroscopie d'impédance sur des électrodes de piles à combustible de type PEFC, nous avons développé un nouveau modèle de connaissance et de compréhension du comportement dynamique d'un assemblage Electrodes-Membrane. Ce modèle, de nature multiéchelle et mécanistique, est basé sur la thermodynamique irréversible et l'électrodynamique. Il dépend des paramètres physiques internes, tels que la surface active spécifique, les permittivités électriques des matériaux, les constantes cinétiques et les coefficients de diffusion des réactifs. Le modèle réalise le couplage d'une description des phénomènes de transport de charges (électronique et protonique) à travers l'épaisseur des électrodes et de la membrane, avec des modèles spatialement distribués de l'interface nanoscopique Nafion®-Pt/C et de la diffusion des réactifs (hydrogène et oxygène) à travers la couche de Nafion® recouvrant les particules de Pt/C. Le modèle interfacial nanoscopique est basé sur une nouvelle description interne de la dynamique de la double couche électrochimique prenant en compte à la fois les phénomènes de transport dans la couche diffuse et les réactions électrochimiques et l'adsorption d'eau dans la couche compacte. Des nombreux couplages entre domaines de la physique, comme le transport par diffusion-migration et l'électrochimie, sont introduits. L'écriture du Bond Graph dimension infinie de ce modèle nous a permis de déterminer les causalités de ces différents couplages, à l'aide de 20-Sim®, et de le doter d'une structure modulaire et modulable (pour l'incorporation future d'autres phénomènes physico-chimiques, ou sa réutilisation dans d'autres systèmes électrochimiques). Enfin, la résolution numérique a été réalisée sous Matlab/Simulink® couplé à Femlab® (méthode d'éléments finis). La réponse dynamique d'une cellule de PEFC, dépendante du courant, de la température, des pressions de réactifs et de la composition structurale des électrodes, peut être simulée. Le modèle permet d'évaluer la sensibilité des spectres d'impédance aux conditions de fonctionnement et à la composition des électrodes, ainsi que les contributions des différents phénomènes et couches constitutives. Nous avons réalisé un protocole expérimental sur une cellule PEFC de petite taille en vue de valider le modèle. Les mesures de spectroscopie d'impédance réalisées sur ce banc ont permis la validation des modèles proposés ainsi que l'estimation partielle de ses paramètres.

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Essoumhi, Abdellatif. "Céramiques conductrices ioniques de type NaSICON : élaboration par chimie douce et caractérisations physico-chimiques." Toulon, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUL0018.

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Abstract:

Ce travail fait l'objet de la synthèse et caractérisations de céramiques conductrices ioniques de type NaSICON de formule générale Nan. XM2. YSix^yP3-x+4yOi2 avec 1,8 < x < 2,2 et 0 < y < x/4. De nouvelles compositions ont été synthétisées en substituant totalement le zirconium par Phafnium. La synthèse a été effectuée par méthode sol-gel, les précurseurs synthétisés ont été caractérisés par ATD-ATG couplées. Les oxydes obtenus après pyrolyse des précurseurs ont été identifiés par DRX. Une étude de frittage a été effectuée par dilatométrie afin de sélectionner le cycle thermique le mieux adapté à nos céramiques. Les céramiques obtenues après frittage des oxydes ont été caractérisées du point de vue conductivité électrique. La spectroscopie d'impédance complexe, nous a permis de différencier la conductivité des grains et joints de grains et de connaître l'influence de la porosité sur la conductivité. Les résultats mettent en évidence que la conductivité des ces nouvelles céramiques est remarquable (de Tordre de 10~4 S. Cm"1), comparable avec la conductivité totale à 30GK donnée dans la littérature This work deals with the synthesis and characterizations of NaSICON-type ionic conducting ceramics of general formula Na1^xM2->Six. 4,P:. X__. 0:: \vith 1. 8 < x < 2. 2 and 0 < y < x/4. New compositions have been synthesized Tvv:;h complete substitution of zirconium by hathium. Syntheses were made using the sci-gei method; the synthesized precursors have been characterized by coupled TDA-TGA technique. The oxides obtained after precursors pyrolysis were identified using XRD technique. A study of sintering was carried out using dilatometry in order to select the most adapted thermal cycle to these ceramics. After sintering the oxides, the obtained ceramics have been characterized from their electric conductivity point of view. The complex impedance spectroscopy enabled us to differentiate the conductivity related to the grains from the conductivity related to grain boundaries and to reveal the influence of porosity towards total conductivity. The results highlight that these new ceramics conductivity is remarkable, compare to the values of total conductivity at 300K (about 10~4 S. Cm"!) published in the literature for other NaSICON-type materials

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Lepage, Guillaume. "Caractérisation et optimisation d'une pile à combustible microbienne." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00836765.

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Abstract:

Dans le cadre de ce projet initiant la nouvelle thématique de recherche sur les piles à combustible microbiennes (PCM) au LOCIE, nous tentons de répondre aux problématiques suivantes : Quelles stratégies d'intensification des transferts peuvent être mises en œuvre pour optimiser les efficacités de conversion chimiques et énergétiques des PCM ? Quels sont les moyens de caractérisation et de contrôle des phénomènes mécanistiques inhérents aux réactions bio-électro-chimiques à chaque électrodes ? Dans un premier temps, nous abordons le sujet à travers deux stratégies concrètes d'optimisation en terme d'architecture : l'utilisation d'électrodes poreuses en carbone vitreux réticulé (CVR) pour maximiser l'aire d'électrode active au sein d'un volume donné d'une part, et d'autre part, l'intégration multi-échelle via l'approche constructale, dont l'objectif est de minimiser la résistance à l'écoulement au sein du réacteur. Dans un second temps, nous conduisons une démarche fondamentale qui s'est attaché à identifier et caractériser les mécanismes électrochimiques, via l'évaluation de l'effet de facteurs d'ordre physico-chimiques (température, conductivité, pouvoir tampon et charge organique) et matériels (oxydation du CVR, catalyseur en platine sur la cathode, épaisseur de membrane, aire de cathode) sur le fonctionnement d'une PCM. Cette approche multifactorielle utilise la méthodologie des plans d'expérience via les tables de Tagushi. Des analyses par spectroscopie d'impédance électrochimique visent à apporter une vision complémentaire de notre système. L'analyse des spectres d'impédance des électrodes et du réacteur nous a permis de modéliser les mécanismes électrochimiques en jeu à travers des analogies électriques.

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Portail, Nicolas. "Mesures électrochimiques locales pour l'étude de la corrosion du fer par piqûre." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825618.

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Abstract:

Une piqûre est décrite comme étant une attaque concentrée sur une petite portion de surface dont l’évolution reste très imprévisible. Les techniques électrochimiques classiques sont très utilisées pour étudier ces problèmes mais ne peuvent pas décrire le développement d’une piqûre isolée. Ce travail a donc concerné la mise en œuvre de protocoles expérimentaux permettant d'étudier une piqûre unique à partir de mesures électrochimiques locales. Pour y parvenir, le microscope électrochimique à balayage a été utilisé pour la génération de la piqûre. Les résultats obtenus ont notamment permis de corréler différents paramètres avec l'initiation et la propagation de la piqûre. Les produits de corrosion ont pu être déterminés en fonction de l’électrolyte. L’utilisation de couplages a permis notamment la détermination du degré d'oxydation du Fer dissous et de caractériser l'évolution de la piqûre.

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Portet, Cristelle. "Etude de supercondensateurs carbone/carbone à collecteur de courant en aluminium." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30164.

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Abstract:

Cette thèse consiste à améliorer les performances en terme de puissance des supercondensateurs carbone à collecteur de courant en aluminium en milieu organique. Augmenter la puissance passe par la diminution de la Résistance Série Equivalente. Pour cela, deux axes de recherche ont été développés. La résistance d'interface collecteur de courant / matière active est diminuée en mettant au point des traitements de surface pour les collecteurs de courant en Al. Ils conférèrent à cette interface des propriétés spécifiques en terme de surface de contact et de conductivité électronique conduisant ainsi à une diminution de la résistance série de 30%. L'ajout de nanotubes de carbone à la matière active à base de charbon actif diminue la résistance électronique et ionique de celle-ci. 15% de NTC est la teneur adéquate permettant d'augmenter la puissance de 25%. La combinaison des deux traitements permet ainsi d'élaborer des électrodes de grande densité de puissance The aim of this study is to improve power performances of carbon supercapacitors using aluminium current collector in organic electrolyte. In order to increase the power, the Equivalent Series Resistance must be as low as possible. To decrease the series resistance, two treatments have been developed. First, the current collector / active material interface resistance is decreased by using surface treatments for Al. They confer to this interface specific properties in term of surface contact and electronic conductivity leading to an internal series resistance decrease of 30%. In a second time, carbon nanotube / activated carbon composite electrodes are used to decrease the electronic and ionic resistance of the active material. 15% of CNT is the best adequate content to have a power increase of 25% as compared to activated carbon based electrodes. High power density electrodes have been finally prepared by combining these two treatments

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Carnot, Antoine. "Mécanismes de corrosion des aciers constitutifs des moules pour les bétons, en présence d'un agent de démoulage." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066042.

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Dissertations / Theses on the topic 'Spectroscopie d'impédance électrochimique'

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