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Thèse

Mécanismes de dégradation des membranes polyaromatiques sulfonées en pile à combustible

Résumé : Le développement de la pile à combustible repose sur une amélioration de la durabilité des assemblages membrane-électrodes (AMEs). La durée de vie des AMEs dépend, entre autres, de la nature des matériaux utilisés ainsi que des conditions de fonctionnement de la pile. La dégradation peut être d'origine électrochimique, chimique, et/ou mécanique.

Cette étude porte sur la compréhension des mécanismes mis en jeu lors du vieillissement de membranes alternatives, non fluorées, de type PEEKs et PIs, étape indispensable au développement de structures plus stables. Dans ce cas, le processus est avant tout chimique. Une démarche originale, qui consiste à étudier le mécanisme de dégradation sur des structures modèles, a été adoptée afin de contourner les difficultés analytiques propres aux polymères. Les vieillissements sont réalisés dans l'eau, éventuellement additionnée de H2O2 (identifié comme une des causes du vieillissement chimique des membranes en pile), à différentes températures. La démarche consiste à isoler par chromatographie les différents produits formés, à les identifier (RMN, IR, SM) et à les quantifier. Ceci nous a permis d'établir le mécanisme de vieillissement. Nous avons en particulier montré que le vieillissement d'une structure PEEKs résulte principalement d'une attaque par les bouts de chaîne qui se propage à l'ensemble. Ce mécanisme a été validé sur une membrane vieillie en ex-situ et testée en pile. Ces deux types de vieillissement conduisent à une diminution importante du degré de polymérisation (déterminé par CES) et à la formation des mêmes produits primaires de dégradation. En pile, une dégradation hétérogène est mise en évidence essentiellement côté cathode.

Les PIs sont connus pour leur forte sensibilité à l'hydrolyse. Toutefois, nous avons pu montrer que la dégradation est relativement limitée à 80°C en raison d'une recombinaison des espèces hydrolysées.
Type de document :
Thèse
Domaine :
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00145619
Contributeur : Carine Perrot <>
Soumis le : jeudi 10 mai 2007 - 21:37:24
Dernière modification le : vendredi 10 juillet 2020 - 07:58:43
Document(s) archivé(s) le : mercredi 7 avril 2010 - 01:20:48

Identifiants

  • HAL Id : tel-00145619, version 1

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Citation

Carine Perrot. Mécanismes de dégradation des membranes polyaromatiques sulfonées en pile à combustible. Matériaux. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2006. Français. ⟨tel-00145619⟩

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