Réalisation et étude d'une maquette de pile à combustible à membrane anionique

by Bartolo Pérez Hernandez

Doctoral thesis in Électrochimie

Under the supervision of Jean-François Fauvarque.

defended on 2005

in Paris, CNAM .

Alternative Title

Fabrication and study of an anionic membrane fuel cell prototype

Abstract

A broad experimental study on fabrication of an anionic membrane fuel cell has been done. For this, each elements from this one has been studied, especially those which produced pronounced ohmics drops. So, the membrane and electrodes in half cell (alkaline medium) were studied. Electrode-membrane-assembly (MEA) were tested with an in housing experimental fuel cell in 1. 131 cm² active area. The employed membrane was synthesized in DMF with DABCO and Zeon polymer. The resistance of this membrane was significant and limited the fuel cell performance. A new membrane synthesized in H2O/DMF (70/30) has been proposed. The properties of this one allowed the MEA fabrication compressed at 87 bar and 20°C. The current density at steady state at 0. 1 V was 358 mA/cm² and the maximum fuel cell power was 28 mW/cm².

keywords

• Membranes échangeuses d'ions
• Piles à combustible
• Chimie des surfaces
• Piles à combustible à membranes anioniques

Abstract

Une étude expérimentale complète a été faite sur la mise en oeuvre d'une pile à combustible à membrane anionique. Pour cela, chaque composant a été étudié en considérant spécialement ceux qui ont provoqué des fortes résistances ohmiques. Il a été étudié la membrane et les électrodes en demi-pile (milieu alcalin). Pour les tests des assemblages électrode-membrane-électrode (aeme), une pile à combustible expérinmentale de 1,131 cm² de surface active a été réalisée. La membrane utilisée a été synthétisée dans le DMF avec le DABCO et le polymère Zeon. La résistance de cette membrane a été importante et a limité la performance de la pile. Il a été proposé une nouvelle membrane synthétisée dans les solvants H2O/DMF (70/30). Les propriétés de celle-ci ont permis la réalisation des aeme comprimés à 87 bar et 20°C. La densité de courant à l'état stable à 0,1 V a été de 358 mA/cm² et la puissance maximale de la pile a été de 28 mW/cm².