Thèse soutenue

Électrolytes aqueux concentrés pour applications électrochimiques
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Auteur / Autrice : Marion Maffre
Direction : Frédéric FavierDaniel Belanger
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
Date : Soutenance le 15/12/2020
Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Université du Québec à Montréal
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
Jury : Président / Présidente : Sophie Tingry
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Favier, Daniel Belanger, Sophie Tingry, Alexandre Ponrouch, François Tran-Van, Joshua Byers
Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandre Ponrouch, François Tran-Van

Mots clés

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Résumé

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Les électrolytes aqueux concentrés, appelés « water-in-salt » (WIS) ont récemment émergé comme une nouvelle classe d'électrolytes. Ils permettent d’augmenter la fenêtre de stabilité électrochimique de l'eau, thermodynamiquement limitée à 1,23 V, grâce au décalage des potentiels d'évolution de l'hydrogène (HER) et de l'oxygène (OER). Ils ouvrent ainsi la voie au développement de batteries rechargeables aqueuses.Ce travail de thèse s'est concentré sur la détermination des facteurs responsables du décalage du potentiel d’OER lorsque la concentration en sel augmente. Dans le but d’atteindre cet objectif des études théoriques et expérimentales ont été menées. Dans un premier volet, la contribution de la diminution de la quantité d’eau libre sur le décalage du potentiel d’OER a été investie. Pour cela ; d’une part l’effet de la concentration en sel sur l’activité de l’eau a été quantifié. D’autre part, l’impact de l’activité de l’eau sur le potentiel de Nernst d’OER a été déterminé. Dans un second volet, l’effet de l’activité de l’eau ainsi que l’effet stérique des anions sur le potentiel d’OER ont été évalués, en employant l’équation de Butler-Volmer. Ces deux études ont été rendues possible par l’adaptation des formalismes communément utilisés pour les électrolytes classiques dilués. Dans un troisième volet, les processus chimiques et électrochimiques se produisant en potentiels positifs ont été étudiés. L’ensemble des travaux réalisés ont permis de démontrer que l’oxydation de l’eau n’est pas l’unique réaction en potentiels positifs. De plus, il a été mis en évidence que les processus redox impliqués sont complexes et conduisent à la formation d'un film à la surface de l'électrode positive.