Réalisation d'un capteur de gaz MOX

I.3.1.2 Capteur Electrochimique

Le principe de fonctionnement est basé sur les réactions d'oxydoréduction. La structure la plus simple comprend une membrane semi-perméable jouant un rôle de barrière de diffusion, un électrolyte et deux électrodes entre lesquelles est appliquée une différence de potentiel. L'absorption du gaz à détecter donne lieu à une réaction électrochimique spécifique, ce qui induit une force électromotrice liée au transfert de charges entre le gaz et la cellule. Ces capteurs sont sensibles et possèdent une bonne sélectivité aux gaz [1]. Cependant, leur durée de vie est limitée.

Figure I.4. Capteur Electrochimique à électrode L2]. I.3.1.3 Capteur à base d'oxyde métallique

Les capteurs de gaz à base d'oxydes métalliques (capteur MOX) ont été développés par Seiyama et Taguchi dans les années soixante L3]. Ils utilisaient ZnO et SnO2 comme matériaux sensibles pour la détection des gaz de pétroles liquéfiés LPG (liquid petroleum gases). Depuis, de nombreux travaux de recherches ont été réalisés et le sont encore à ce jour pour améliorer leurs performances. Le principe de détection repose sur la variation de conductivité électrique d'un oxyde métallique quand celui-ci est mis en contact avec un nouvel environnement gazeux. Ce type de capteur étant utilisé dans ce mémoire, nous allons l'étudier en détail au paragraphe 5 de ce chapitre.

I.3.2 Capteur Indirect (Complexe)

I.3.2.1 Capteur à microbalance de quartz

Le dispositif est constitué d'un matériau piézoélectrique de géométrie simple (disque ou plaque rectangulaire) utilisé dans un oscillateur. Le principe de fonctionnement repose sur la

variation de la fréquence de résonance du matériau sensible quand une espèce s'adsorbe à sa surface [2]. Cette variation est décrite par l'équation de Sauerbrey :

	(1.1)
		Figure I.5. Structure d'un capteur à ondes acoustiques de surface [2].

Où mf est la masse du film par unité de surface, ñ_q la masse volumique, f_q la fréquence propre de résonance du quartz, f_c la fréquence de résonance du quartz en présence de l'espèce à détecter et í_q la vitesse de propagation de l'onde dans le quartz.

Ce type de capteur est utilisé pour détecter les composés organiques volatiles [2]. Ses avantages sont une bonne sensibilité (de l'ordre de quelques ppm avec les hydrocarbures halogénés), un fonctionnement à la température ambiante. Cependant, il n'est pas sélectif et, de plus, il est sensible à la température.