Thèse soutenue

Stabilité chimique de membranes échangeuses anioniques en milieu alcalin : Effets de leur architecture et composition
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Auteur / Autrice : Kadia Dembele
Direction : Odile Fichet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie - Cergy
Date : Soutenance le 10/06/2022
Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPPI - Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Odile Fichet, Xavier Colin, Daniel Grande, François Tran-Van, Linda Chikh, Séverine Alfonsi
Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Colin, Daniel Grande

Résumé

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Les membranes échangeuses anioniques (MEAs) sont utilisées dans diverses applications de stockage et conversion de l'énergie, comme les piles à combustibles alcalines ou les batteries métal-air. Dans ces dispositifs, elles fonctionnent généralement en présence d'un milieu fortement alcalin, ce qui conduit à leur dégradation, et donc à la diminution des performances des dispositifs dans lesquels elles sont utilisées. Aujourd'hui, il devient nécessaire de comprendre le vieillissement des MEAs dans ces conditions, afin d'en concevoir des plus résistantes, ce qui constitue l'objectif de cette étude. Pour cela, de la polyépichlorohydrine (PECH) a tout d'abord été quaternisée via une réaction SN2 avec différentes amines (DABCO, quinuclidine, hexyl diméthyl amine) afin de déterminer le sites ammonium conduisant à la plus longue stabilité en présence de potasse. Ensuite, des matériaux à architecture semi-RIP ont été développés en associant le réseau de polyélectrolyte le plus stable, un réseau de PECH30D quaternisé à, d'une part, du poly (alcool vinylique) (PVA) et d'autre part un polymère neutre fluoré (Fluorolink® E10-H). La stabilité de ces semi-RIP a été évaluée et l'introduction du polymère fluoré s'est avérée plus intéressante. Enfin, des RIPs ont été élaborés à partir deux réseaux PECH ou de PECH-POE quaternisés avec la même quantité de DABCO associés à un réseau neutre fluoré. L'effet de la composition et de l'architecture des matériaux sur leur morphologie, leur sélectivité, leur capacité d'échange ionique et leur conductivité ionique a été étudié. Ces différents matériaux ont ensuite été exposés à des milieux alcalins de concentrations variables chauffés à 50°C, afin d'évaluer leur dégradation dans ces conditions et d'identifier le plus stable d'entre eux.