Mesure de la capacité différencielle de la double couche électrique en milieu hydrocarbure. Etude de l'interface métal-additifs pour lubrifiants. Première partie

Measuring the Differential Capacity of the Electric Double Layer in a Hydrocarbon Medium. Analysis of the Metal Additive Interface for Lubricants. Part One

Institut Français du Pétrole

Résumé

Le phénomène d'adsorption d'additifs détergents-dispersants contenus dans les huiles lubrifiantes est à la base de l'action de ces produits. L'existence d'une double couche électrique est un des paramètres envisagés lors de l'étude de l'interface métal-milieu hydrocarbure. La structure de cette double couche en liaison avec le phénomène d'adsorption à l'interface (courbe électrocapillaire, énergie libre de surface, charge, capacité différentielle) sont abordés. L'importance de la connaissance du potentiel de charge nulle est montrée. Une revue bibliographique des moyens d'accès à la mesure des capacités différentielles de la double couche est farte, l'objectif à atteindre étant le choix d'une technique de mesure possible en milieu hydrocarbure, sur électrode solide. Une méthode, basée sur l'étude du début de la charge de la double couche électrique et utilisant la superposition d'une tension carrée à une tension continue maintenue constante, est développée et l'étude théorique du circuit réalisée. Des courbes capacité différentielle = f (tension de polarisation) sont tracées pour des solutions dans l'heptane de différents additifs utilisés en lubrification. Une réflexion sur les mécanismes d'adsorption est faite à partir de l'exploitation de ces courbes expérimentales. A titre de comparaison quelques tracés de courbes de capacité différentielle sont effectués avec un produit antistatique rendant fortement conducteur les hydrocarbures et un produit antiusure. Enfin un système de référence utilisant une électrode au calomel est proposé.

Abstract

The adsorption phenomena of detergent-dispersant additives contained in lubricating ails is behind for the action of such products. The existence of an electrical double layer is one of the parameters token into consideration when analyzing the métal/hydrocarbon medium interface. The structure of this double layer in connection with the adsorption phenomenon on the solid/liquid interface is discussed along with the different ways of gaining access to this interface (electro capillary curve, free surface energy, charge, differential capacity). The importance of knowing the zero charge potential is demonstrated. A bibliographic review is given of ways of measuring the differential capacities of the double layer, with the objective being ta choose a feasible measuring technique in a hydrocarbon medium on a solid electrode.