Catalyseurs sélectifs et robustes d'anodes de pile à combustible

Selective and robust anode catalysts for fuel cells

• Auteur / Autrice : Almina Sharaeva
• Direction : Frédéric Jaouen, Déborah Jones
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/05/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : D4 - Chimie des Matériaux, Nanostructures, Matériaux pour l'Energie

Mots clés

Mots clés libres

Pile a combustible

Catalyse

Anode

Fuel cell

Catalysis

Anode

Résumé

L'hydrogène est un vecteur énergétique attractif pour remplacer les combustibles fossiles et diminuer les émissions de CO2. Il peut en effet être converti directement en énergie électrique dans des piles à combustibles. Les catalyseurs actuels utilisés pour convertir l'hydrogène en énergie électrique à l'anode des piles à combustibles à membrane polymère sont des nanoparticules de platine. Les deux handicaps majeurs de ces catalyseurs sont leur faible sélectivité et leur faible tolérance à de nombreuses impuretés chimiques. En particulier, ils sont facilement empoisonnés et désactivés par de très faibles quantités de monoxyde de carbone et de composés sulfurés. Ce projet a pour objectif de développer des catalyseurs ayant une sélectivité et tolérance aux impuretés fortement améliorées. Ceci permettrait d'améliorer la robustesse et longévité des piles à combustibles à hydrogène, ainsi que de diminuer les spécifications concernant la qualité de l'hydrogène, et par conséquent son coût.

Hydrogen is an attractive energy vector to replace fossil fuels and to reduce CO2 emissions. It can be converted directly into electricity in fuel cells. The current catalysts used to convert hydrogen into electric energy at the anode of proton exchange membrane fuel cells are based on platinum nanoparticles. Two main drawbacks of these state of art anode catalysts are their low selectivity toward the catalysis of the hydrogen oxidation and their low tolerance to numerous chemical impurities. In particular, the state of art anode catalysts are easily poisoned and deactivated by an ultralow amount of carbon monoxide and sulfur compounds in the hydrogen fuel. The thesis has the objective to develop catalysts with improved selectivity and tolerance toward those impurities. This would improve the robustness and durability of hydrogen fuel cells, as well as reduce the specifications on the hydrogen quality needed for fuel cell vehicles. The latter would thus contribute to reduce the cost of hydrogen