Colloque

Modification chimique d'une électrode conductrice transparente à base d'ITO en vue d'accélérer la réduction d'espèces disulfure organiques dans un électrolyte gel

Bernard Bourguignon

Benoît Marsan

Membre a labase

Bernard Bourguignon

Résumé du colloque

Récemment, nous avons développé une cellule photovoltaïque électrochimique toute solide basée sur la jonction entre une électrode semi-conductrice polycristalline de séléniure de cadmium (CdSe) et un électrolyte solide composé d'un copolymère à base de poly(oxyde d'éthylène) complexé avec un sel thiolate de césium auquel est ajouté le disulfure correspondant. Le couple rédox est symbolisé T-/T2, où T- désigne l'anion 1-méthyl-5-thiotétrazole et T2 le disulfure. L'intérêt de ce couple réside dans sa très bonne solubilité et conductivité ionique dans plusieurs solvants liquides et polymères, son potentiel rédox positif relativement élevé, sa faible toxicité et son faible coût. Dans le but d'accroître le rendement de conversion d'énergie de la cellule, nous avons mis au point un électrolyte gel transparent et très conducteur dont la composition optimale est la suivante: PVdF (20%)/DMSO:DMF[40:60] (80%)/CsT [1,55 mol kg-1]/T2 [0,16 mol kg-1], où PVdF désigne le poly(vinylidène de fluor) de masse molaire 534 000. Des études subséquentes ont cependant montré que la réduction des espèces disulfure n'est pas très rapide à l'électrode auxiliaire ITO. En conséquence, le présent travail vise à modifier la surface de cette électrode en y déposant un film mince de sulfure de cobalt. Ce composé a déjà augmenté de façon significative la vitesse de réduction d'espèces polysulfures en solution aqueuse. La méthode de déposition consiste d'abord à obtenir un film de Co(OH)2 sur l'électrode ITO. Ce film est formé par électrodéposition à partir d'une solution de CoSO4 tamponnée à un pH compris entre 3 et 6. L'électrolyse est effectuée galvanostatiquement (courant constant: entre 20 et 60 mA cm-2) à la température ambiante sans agiter la solution. Les paramètres à optimiser sont le pH de la solution, la densité de courant employée et le temps de déposition. Nous désirons obtenir un film uniforme et mécaniquement stable. Par la suite, l'électrode ITO est immergée dans une solution aqueuse contenant des espèces polysulfures, ce qui permet de former l'électrocatalyseur (CoS). La solution contient du KOH, S et Na2S. L'activité électrocatalytique de l'électrode ITO modifiée, pour la réduction des espèces T2 dans l'électrolyte gel décrit plus haut, est déterminée par des courbes courant-potentiel obtenues en employant la technique de voltammétrie à balayage linéaire du potentiel. Le gel est préparé sous atmosphère inerte et anhydre, et les mesures électrochimiques sont effectuées sous atmosphère d'argon dans une cellule en Teflon.

Contexte

Section :

Chimie physique et des surfaces

Thème du colloque :

Chimie physique et des surfaces

Hôte : Université Laval

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