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Thèse

Polybenzimidazoles conducteurs ioniques

Julien Jouanneau 1
1 LMOPS - Matériaux organiques à propriétés spécifiques
LEPMI - Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces
Résumé : Depuis de nombreuses années, on promet à la pile à combustible un avenir radieux. Cependant, le développement de cette technologie se heurte toujours à des verrous technologiques. Parmi ceux-ci se trouve la membrane polymère conductrice protonique Nafion®, élément central de la pile. Ainsi, nous nous sommes attachés dans ce travail à étudier des polymères alternatifs, les polybenzimidazoles sulfonés (sPBI).
Si les polybenzimidazoles (PBI) sont bien connus pour leur remarquable stabilité thermique et chimique, leur utilisation en pile à combustible nécessite leur fonctionnalisation par des groupements acide sulfoniques SO3H, afin de leur conférer une bonne conduction protonique. Ainsi, la synthèse de sPBI a été réalisée par polycondensation de monomères fonctionnalisés spécialement mis au point. Nous avons ainsi pu obtenir trois séries distinctes de sPBI, présentant des Capacités d'Echange Ionique allant de 0 à 4.3 meq/g. Toutes les structures de ces polymères ont été vérifiées par différentes techniques analytiques, et il a été montré que le protocole de synthèse retenu permettait d'obtenir des masses molaires supérieures à celle reportées jusque là dans la littérature.
A partir de ces polymères, des membranes ont été préparées. Leurs propriétés relatives à une utilisation en pile à combustible ont été étudiées : stabilité thermique, stabilité en milieu aqueux oxydant, gonflement à l'eau et conductivité protonique. Ces études ont mis en lumière l'existence d'interactions entre les SO3H acides et les groupements benzimidazoles basiques de ces polymères, qui influencent fortement les propriétés des ces membranes. Par rapport à d'autres polymères contenant la même quantité de SO3H, les sPBI présentent ainsi une meilleure stabilité mais des gonflements à l'eau et des conductivités plus faibles. Il a fallu atteindre des taux de sulfonation extrêmement élevés pour pouvoir s'affranchir de ce problème et obtenir des membranes ayant les qualités requises.
Type de document :
Thèse
Domaine :
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00119603
Contributeur : Julien Jouanneau <>
Soumis le : lundi 11 décembre 2006 - 14:01:00
Dernière modification le : mercredi 28 juillet 2021 - 03:21:07
Archivage à long terme le : : mardi 6 avril 2010 - 20:49:25

Identifiants

  • HAL Id : tel-00119603, version 1

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Citation

Julien Jouanneau. Polybenzimidazoles conducteurs ioniques. Matériaux. Université de Savoie, 2006. Français. ⟨tel-00119603⟩

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