Catalyseurs plurimétalliques pour l'électro-oxydation du méthanol dans une pile à combustible

• Auteur / Autrice : Alexandre Lima
• Direction : Jean-Michel Léger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fourier, Spectroscopie infrarouge à transformée de

Platine -- Alliages

Électrocatalyse

Résumé

Ce travail experimental s'inscrit dans le cadre du developpement de catalyseurs anodiques plurimetalliques pour une pile a combustible a oxydation directe de methanol (dmfc). Du fait de l'utilisation du platine, seul metal permettant l'adsorption dissociative du methanol en milieu acide, on observe une diminution de l'activite anodique au cours du temps, consequence directe de la formation d'intermediaires fortement adsorbes a la surface de l'electrode (principalement du monoxyde de carbone, co a d s). Pour diminuer cet empoisonnement, il est ici propose d'oxyder le methanol au moyen d'un catalyseur trimetallique, platine-ruthenium-m (m etant le troisieme metal), disperse dans un substrat constitue par un polymere conducteur electronique, la polyaniline (pani). La premiere etape de ce travail a porte sur l'identification de m. La comparaison de l'activite electrocatalytique de 8 anodes (m = au, co, cu, fe, mo, ni, sn, w) montre que pani/pt-ru-mo est la plus active pour des potentiels allant jusqu'a 0,5 v/erh. Par ailleurs, cette anode est stable jusqu'a 0,55 v/erh, ce qui permet d'envisager son utilisation en dmfc. L'etude de l'oxydation du methanol grace a la spectroscopie infrarouge de reflexion in situ a transformee de fourier a ensuite ete abordee. Elle a mis en evidence l'oxydation complete du methanol des 0,35 v/erh sur pani/pt-ru-mo, soit 0,1 v plus negatif que sur pani/pt-ru et 0,2 v que sur pani/pt. Ce catalyseur est moins sujet a l'empoisonnement par co a d s, qui est oxyde des 0,25 v/erh (contre 0,4 v/erh sur pani/pt-ru et 0,75 v/erh sur pani/pt). Par ailleurs, du co ponte voire multi-lie a ete observe sur pani/pt-ru-mo, temoignant d'une distribution differente en co a d s. Ces anodes trimetalliques ont ensuite ete testees dans une dmfc. Pt-ru-mo s'est revele plus actif que pt-ru. L'optimisation du protocole de fabrication des anodes a permis d'atteindre, pour une pile fonctionnant a 110\c, une puissance maximale de 90 mw. Cm 2.