Mécanisme et cinétique de la réaction de dégagement d'hydrogène sur des électrodes à base d'alliages de nickel et d'oxyde de ruthénium

Abstract

L'étude de la réaction de dégagement d'hydrogène sur différentes électrodes à base de nickel et d'oxyde de ruthénium a été réalisée. Différents alliages ont été préparés afin de vérifier l'effet synergie possible des métaux entre eux et l'activité de ces alliages comparativement au nickel seul. Le mécanisme et la cinétique de la réaction de dégagement d'hydrogène ont été déterminés sur des électrodes de Ni-Al et de Ni-Al-Mo préparées par vaporisation au plasma. Les constants de vitesse pour le mécanisme Volmer-Heyrovsky ont été obtenues a l'aide des résultats des courbes de polarisation stationnaire et de la spectroscopie d'impédance dans le NaOH 1 M et dans le KOH 25% à 25[degrés celsius] et à 70[degrés celsius]. La déposition d'aluminium à partir d'un bain de placage utilisant un solvant organique au lieu de l'eau a été réalisée en vue d'obtenir des électrodes de Ni-Al par interdiffusion de l'aluminium dans le support de nickel. Les courbes de polarisation stationnaire et la spectroscopie d'impédance ont été utilisées pour caractériser les électrodes obtenus dans le NaOH 1 M à 25[degrés celsius] en fonction du temps de chauffage des électrodes. Les constantes de vitesse du mécanisme Volmer-Heyrovsky ont été déterminées pour un temps de cuisson de 120 heures à 700[degrés celsius]. Afin de vérifier l'influence de la concentration de molybdène sur l'activité face à la réaction de dégagement d'hydrogène, une gamme d'électrodes de Ni-Mo contenant entre 5 et 40% de molybdène ont été préparées par électrodéposition. Les courbes de polarisation stationnaire et la spectroscopie d'impédance ont été utilisées pour caractériser les performances des électrodes pour la réaction de dégagement d'hydrogène. Les études ont été effectuées dans le NaOH 1 M à 25[degrés celsius] et à 70[degrés celsius]. Les performances se sont avérées très décevantes donc l'étude de la cinétique n'a pas été réalisée. Les oxydes de ruthénium sont connus pour être aussi actifs pour la réaction cathodique de dégagement d'hydrogène que pour les réactions anodiques de dégagement de chlore ou d'oxygène. Deux types d'électrodes à base d'oxyde de ruthénium ont été préparés et comparés pour leur performance face à la réaction de dégagement d'hydrogène dans le NaOH 1 M à 25[degrés celsius] et à 70[degrés celsius]. La capacité de la double couche a été évaluée à l'aide de la spectroscopie d'impédance et de la voltampérométrie cyclique à balayage. De très grandes valeurs de capacité, soit jusqu'à 1 F cm[indice supérieur -2] ont été obtenues. Les constantes de vitesse de la réaction de dégagement d'hydrogène n'ont pas pu être évaluées. La surface spécifique par B.E.T. et la distribution des pores sont aussi présentées. Pour chaque électrode, des micrographies MEB sont présentées. Pour certaines électrodes, des micrographies montrent l'influence de la lixiviation lorsque celle-ci s'est avérée nécessaire. La composition des électrodes de Ni-Mo a été vérifiée par la fluorescence des rayons X, par l'absorption atomique et par l'analyse élémentaire par énergie dispersive des rayons X. La diffraction des rayons X a été utilisée pour caractériser les électrodes de Ni-Al préparées par déposition d'aluminium sur le nickel à partir du bain en milieu organique et vérifier la présence d'aluminium avant et après les mesures."--Résumé abrégé par UMI