Membranes hybrides nanostructurées pour application en piles à combustible

Nanostructured hybrid ionomer membranes for hydrogen PEMFC

• Auteur / Autrice : Alia Akrout
• Direction : Sara Cavaliere-Jaricot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physico-chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 07/07/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Deborah Jacqueline Jones
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Rozière, Renaut Mosdale
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Guy Schlatter, Christian Beauger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piles à combustible à membrane échangeuse de protons

Nanofibres

Piles à combustible

Mots clés libres

Piles à combustible

Membranes

Hybrides

Pemfc

Membranes

Hybrid

Résumé

L’objectif de ce travail est le développement de membranes de type acide perfluorosulfonique (PFSA) pour les piles à combustible à membranes échangeuses de protons avec une stabilité mécanique et chimique accrue. La stratégie utilisée au cours de cette thèse consiste à préparer des membranes composites incorporant des réseaux de nanofibres polymères (renfort mécanique) ainsi que des pièges à radicaux inorganiques et organiques (stabilisation chimique). Pour éviter l’élution de ces derniers, des argiles nanotubulaires ont été utilisées comme support d’immobilisation et incorporées directement dans la membrane PFSA ou dans des nanofibres polymères. Les membranes ainsi réalisées ont été caractérisées ex situ, puis en monocellule de pile à combustible. Leur perméabilité aux gaz et leur stabilité à la dégradation mécanique et chimique ont été évaluées par des tests de vieillissement accéléré.

The objective of this PhD work is the development of perfluorosulfonic acid (PFSA) membranes for proton exchange membrane fuel cells with high mechanical and chemical stability. The strategy used during this thesis consists of preparing composite membranes incorporating networks of polymer nanofibers (mechanical reinforcement) as well as inorganic and organic radical scavengers (chemical stabilization). To avoid the elution of the latter, nanotubular clays were used as immobilization support and incorporated directly into the PFSA membrane or into polymer nanofibers. The membranes thus prepared were characterized ex situ, then in a single fuel cell. Their gas permeability and their stability towards mechanical and chemical degradation have been evaluated by accelerated stress test.