Thèse soutenue

Synthese radiolytique de nanoagregats supportes a base de platine : electrocatalyseurs pour piles a combustible

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Auteur / Autrice : Bertrand Le Gratiet
Direction : Marie-Odile Delcourt
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

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Ce travail, effectue dans le cadre de programmes de recherches francais et europeen, a pour objectif d'optimiser les quantites de platine necessaires au fonctionnement des piles a combustible. Le platine depose sur poudre de carbone constitue le catalyseur electrochimique. Pour ce faire, nous avons developpe une methode de synthese basee sur la reduction radiolytique de sels metalliques en solution, en presence d'un agent stabilisant ayant pour role de limiter la taille des agregats metalliques. Ce travail presente trois protocoles de preparation differents et developpe essentiellement une methode dite colloidale ou les particules sont synthetisees (radiolytiquement) et stabilisees (par le ligand co) en solution avant d'etre impregnees sur une poudre de carbone. Co s'avere tres performant pour stabiliser le platine sous forme d'agregats nanometriques. Nos travaux montrent que, sous rayonnement et en fonction du rapport des concentrations entre co et le platine, ce dernier peut etre reduit soit sous forme de clusters moleculaires carbonyles, soit sous forme d'un colloide. Celui-ci s'impregne facilement sur les poudres de carbone utilisees. La taille des particules ainsi preparees est de l'ordre de 2 a 3 nanometres et ceci quelle que soit la charge sur le support (pourcentage en poids de platine par rapport a l'unite de masse de support platine) ou la surface specifique de ce dernier: des particules de 3 nanometres ont pu etre deposees jusqu'a des charges de 60% sur le support. Ce procede peut etre etendu a des catalyseurs nanometriques bi- et tri-metalliques tels que pt-ru et pt-ru-sn. L'activite catalytique pour l'electrooxydation du methanol est bonne pour le platine et considerablement amelioree pour les multimetalliques. Des resultats de spectrometrie infrarouge a transformee de fourier realisee in-situ pendant l'oxydation du methanol sur des poudres de carbone platinee montrent la faisabilite de telles mesures et mettent en evidence une diminution de l'empoisonnement des particules nanometriques de platine par rapport au metal massif, et des catalyseurs multimetalliques (pt-ru et pt-ru-sn) par rapport au monometallique (pt)