Développement de la microcellule électrochimique

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1 Développement de la microcellule électrochimique
Mercedes Sánchez1,2 1 Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques 2 Institut des Sciences de la Construction « Eduardo Torroja »

2 PLAN Introduction : historique et applications de la microcellule
Description de la microcellule développée au LISE Exemples : a. Études de la corrosion locale du cuivre : comparaison microcellule microélectrodes caractérisation des oxydes b. Étude du système Ferri/Ferro

3 { INTRODUCTION: généralités Techniques Microélectrochimiques
-Techniques de balayage : SRET, SECM - Techniques de petite surface : cellule à microcapillaire Petite surface d’exposition Augmentation de la résolution latéral de la mesure Délimitation du domaine d’étude avec le capillaire Pas de prétraitement spécifique de la surface Configuration classique à trois électrodes

4 INTRODUCTION: configuration
H. Böhni et al., 1995 M. Lohrengel et al., 2000 (Scanning droplet cell)

5 INTRODUCTION: quelques applications
Corrosion localisée Anodisation: formation d’oxydes bien définis Surfaces polycristallines Soudure entre différents métaux Micro usinage électrochimique Études de microparticules

6 EXPERIMENTALE: la microcellule du LISE

7 EXPERIMENTALE: la microcellule du LISE

8 Exemples d’application au LISE
Études de corrosion locale du cuivre : 0,1 M NaCl Comparaison entre la microcellule et les microélectrodes Effet de la taille du microélectrode Effet de la distance CE-ET Diffusion monodimensionnel aux basses fréquences Dépendance du courant avec la surface Glissement en fréquence avec l’augmentation de la distance CE-ET

9 Exemples d’application au LISE
Études de corrosion locale du cuivre : 0,1 M NaCl Comparaison entre la microcellule et les microélectrodes Diffusion dans une couche mince d’épaisseur finie

10 Exemples d’application au LISE
Études de corrosion locale du cuivre : 0.1 M NaCl Comparaison entre la microcellule et les microélectrodes Diffusion sphérique : dépendance du courant avec le rayon de la microélectrode

11 Exemples d’application au LISE
Caractérisation des oxydes de cuivre : 0,5 M Na2SO4 (collaboration avec M. Mennuci, H. G. de Melo) Mesures électrochimiques sur une couche de Brochantite Analyses MEB Patine artificielle (Brochantite–Cu4(SO4)(OH)6) immersion du cuivre pur dans une solution 5 g/l de CuSO4 + 6 g/l de Na2SO4 à 50°C pendant 14 jours. Étude du comportement électrochimique de la Brochantite solution 0,5 M de Na2SO4

12 Exemples d’application au LISE
Caractérisation des oxydes de cuivre : 0,5 M Na2SO4 (collaboration avec M. Mennuci, H. G. de Melo)

13 Spectroscopie d’impédance électrochimique
Exemples d’application au LISE Étude du système ferri/ferro cyanure : Calibration de la microcellule Électrode de travail : Pt Électrolyte : 1mM K4[Fe(CN)6] + 1mM K3[Fe(CN)6] + 0,5 M KCl Effet de la distance entre la contre-électrode (CE) et l’électrode de travail (CT) Voltamétrie cyclique Spectroscopie d’impédance électrochimique

14 Exemples d’application au LISE
Étude du système ferri/ferro Voltamétrie cyclique

15 Exemples d’application au LISE
Étude du système ferri/ferro Spectroscopie d’impédance électrochimique

16 Exemples d’application au LISE
Étude du système ferro/ferri Diffusion dans une couche mince d’épaisseur finie

17 Conclusions Les mesures électrochimiques sont influencées par la position des électrodes dans la microcellule. Le capteur de force permet de contrôler la pression du capillaire (donc l’écrasement du joint en silicone) sur l’électrode de travail. Une bonne reproductibilité peut être obtenue. La validation expérimental sur le système ferri/ferro a été réalisée et a permis d’évaluer l’influence de la configuration de la microcellule sur les mesures électrochimiques. L’application de la microcellule aux études de corrosion du cuivre a été réalisée avec succès. La comparaison des résultats avec les microélectrodes a montré l’influence de la configuration du système sur les processus de transfert de masse.

18 Perspectives Étude des produits de corrosion Déchloruration (patine sur objet archéologique) Passivation et corrosion de l’acier à béton

19 Axel Desnoyers de Marbaix
REMERCIEMENTS Axel Desnoyers de Marbaix Jean Gamby Marina Mennuci Hubert Perrot Daniel Rose Hisasi Takenouti Mireille Turmine Vincent Vivier