L'oxyde de cérium dopé au gadolinium, ou , est une céramique de formule constituée d'oxyde de cérium(IV) dopé au gadolinium. Il se présente comme un solide cristallisé dans le système cubique avec une masse volumique de sous forme oxydée. C'est un matériau couramment utilisé comme électrolyte pour piles à combustible à oxyde solide () et certaines cellules d'électrolyse à oxyde solide (). Il présente une conductivité ionique supérieure pour des températures de fonctionnement inférieures à celles des matériaux à base de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium () généralement utilisé comme électrolyte pour piles à combustible à oxyde solide. Fonctionnant à quand le 8YSZ n'atteint une conductivité ionique optimale qu'entre , le GDC présente un intérêt énergétique certain.
La conductivité ionique du GDC provient des lacunes d'oxygène introduites dans la structure cristalline du par le dopage aux cations Gd, qui se substituent à des cations Ce dans le réseau cristallin, introduisant une lacune d'anion oxyde O pour deux cations Gd introduits. Ces lacunes se forment également par réduction du par le monoxyde de carbone CO ou par l'hydrogène . La concentration et la mobilité élevées des lacunes d'O sont responsables de la conductivité ionique élevée du GDC. Ce matériau présente de surcroît l'avantage par rapport aux électrolytes en 8YSZ d'être moins réactif et d'être chimiquement compatible avec de nombreux matériaux conducteurs pour cathodes Jurgen Garche, Chris K. Dyer, Patrick T. Moseley, Zempachi Ogumi, David A. J. Rand et Bruno Scrosati, Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, Newnes, . . En revanche, le 8YSZ présente une résistance mécanique supérieure et a moins tendance à être réduit en présence d' ou de CO à haute température. Les niveaux de dopage se situent généralement entre 10 et 20 % de gadolinium.
Le GDC a été produit par précipitation, synthèse hydrothermale, procédé sol-gel, dépôt chimique en phase vapeur (plus exactement, par , ou SPT), combustion voire à partir de précurseurs tels que le , le nitrate de cérium et d'ammonium , l' , le et l' . Il peut être obtenu sous forme de poudre, d'encre, de disques et de nanomatériaux, tels que nanoparticules, nanocristaux, nanopoudres et nanofils.
Notes et références
Catégorie:Composé du cérium cerium Catégorie:Matériau céramique Catégorie:Pile à combustible Catégorie:Production d'hydrogène