Corrosion des supports carbonés des électrocatalyseurs de pile à combustible basse température
Auteur / Autrice : | Luis Filipe Rodrigues Castanheira |
Direction : | Frédéric Maillard, Laetitia Dubau |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie |
Date : | Soutenance le 14/11/2014 |
Etablissement(s) : | Grenoble |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble ; 1995-....) |
Jury : | Président / Présidente : Michel Mermoux |
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Maillard, Laetitia Dubau, Gael Maranzana | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Lorenz Gubler, Plamen Atanassov |
Mots clés
Résumé
Cette thèse est consacrée à l’étude des mécanismes de dégradation de noirs de carbone de forte surface spécifique (HSAC) utilisés comme supports d’électrocatalyseurs dans une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Nous avons montré que le mécanisme et les cinétiques de la corrosion électrochimique du carbone (COR) sont influencés par la présence d’ionomère Nafion®, la limite supérieure de potentiel électrochimique, la nature et le nombre de caractérisations intermédiaires présentes dans des tests de dégradation accélérés. En utilisant la spectroscopie Raman,il apparaît que la COR est sensible à la structure cristallographique des HSAC et procède plus rapidement sur les domaines désordonnés (carbone amorphe, cristallites de graphite présentant des défauts). Le taux de recouvrement en espèces oxygénées évalué par spectroscopie de photoélectrons X a été comparé à celui trouvé en intégrant l’intensité du pic quinone/hydroquinone (Q/HQ) envol tampérométrie cyclique. Finalement, une comparaison avec des matériaux carbonés ayant fonctionné pendant 12860 heures en PEMFC confirme nos principaux résultats et permet d’élaborer des stratégies pour atténuer les conséquences de la COR.