Mesure des fluctuations de l'impédance d'un système électrochimique. Application au dégagement gazeux sur électrode en milieu liquide. - Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Measurement of the fluctuations of the impedance of an electrochemical system: application to gas-evolving electrodes.

Mesure des fluctuations de l'impédance d'un système électrochimique. Application au dégagement gazeux sur électrode en milieu liquide.

Résumé

Simultaneous measurements of electrode potential, ΔV(t), and electrolyte resistance, ΔRe(t),fluctuations under current I control have currently been performed at CNRS-LISE since 1991 toinvestigate the elementary processes at the origin of the noise in two-phase systems, such as gasevolvingelectrodes, oil-in-water emulsions, etc. Generally speaking, the fluctuations of theelectrode faradaic potential, ΔE(t), can be determined, from the following equation:ΔE(t) = ΔV(t) - I ΔRe(t).Once the ohmic-drop fluctuations have been removed from the electrode potential, the next stepconsists in finding out the origin of the ΔE(t) fluctuations (activation, concentration…), whichimplies in particular that the fluctuations of the charge-transfer resistance, ΔRt(t), have to bemeasured to determine the activation overpotential fluctuations, I ΔRt(t). A new set-up has beendevised to measure the fluctuations of the real part, ΔReZ(t), and imaginary part, ΔImZ(t), of theelectrode impedance at any given frequency f2 in addition to the measurement of ΔV(t) and ΔRe(t).This new technique has been applied to the study of hydrogen bubble evolution in acidic mediumon a platinum electrode at various electrolysis currents. The measurement of the fluctuations of fourquantities, ΔV(t), ΔRe(t), ΔReZ(t), ΔImZ(t), at different frequencies f2 allowed the fluctuations of thecharge-transfer resistance and the double layer capacitance to be calculated. The fluctuations of thefaradaic potential ΔE(t) were then tentatively explained from these results.
Les travaux menés au laboratoire LISE (UPR15 – CNRS) depuis 1991 sur la mesuresimultanée des fluctuations de potentiel d'une électrode, ΔV(t), et de résistance d’électrolyte, ΔRe(t),en régime galvanostatique ont pour but d’étudier les événements élémentaires à l’origine desfluctuations, principalement dans les systèmes diphasiques comme ceux impliquant des bullesgazeuses ou des gouttelettes d'huile en milieu liquide. D’une manière générale, les fluctuations dupotentiel faradique, ΔE(t), peuvent être déterminées par la relation :ΔE(t) = ΔV(t) - I ΔRe(t)L’objectif de ce travail est de déterminer l’origine des fluctuations du potentiel faradique(activation, concentration…), ce qui implique en particulier de mesurer les fluctuations de larésistance de transfert de charge, ΔRt(t), pour déterminer les fluctuations de la surtensiond’activation, I ΔRt(t). Pour ce faire, un appareil électronique original a été développé pour mesurerles fluctuations de la partie réelle, ΔReZ(t), et de la partie imaginaire, ΔImZ(t), de l’impédance à unefréquence f2 donnée quelconque, simultanément aux mesures de ΔV(t) et de ΔRe(t). Cette nouvelletechnique a été appliquée à l'étude du dégagement de bulles d’hydrogène en milieu acide sur uneélectrode de platine à différents courants d'électrolyse. Les mesures des fluctuations des quatregrandeurs, ΔV(t), ΔRe(t), ΔReZ(t), ΔImZ(t), à différentes fréquences f2 ont permis de calculer lesfluctuations de la résistance de transfert de charge et de la capacité de double couche. Ces résultatsont alors été utilisés pour tenter d'expliquer les fluctuations du potentiel faradique ΔE(t).
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Citer

Anh Tuan Tran. Mesure des fluctuations de l'impédance d'un système électrochimique. Application au dégagement gazeux sur électrode en milieu liquide.. Chimie. Université Pierre et Marie Curie, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01091335⟩
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