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Theses

Relation structure - transport dans des membranes et matériaux modèles pour pile à combustible

Quentin Berrod 1
1 PCI - Polymères Conducteurs Ioniques
SYMMES - SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé : DRF/INAC/SYMMES
Résumé : L'optimisation des performances d'une pile à combustible (PEMFC) requiert la compréhension microscopique des mécanismes de transport de l'eau et du proton confinés au sein de la membrane électrolyte polymère. La membrane est un matériau nanostructuré chargé, caractérisé par une dynamique de l'eau et du proton complexe et multi-échelle étroitement corrélée à la morphologie confinante. Nous nous sommes intéressés à la relation structure - transport dans i) L'Aquivion, un ionomère perfluorosulfonique récent présentant de bonnes performances en pile, ii) des systèmes " modèles " auto-assemblés de tensioactifs perfluorés formant des phases lamellaires et hexagonales et iii) une nouvelle membrane hybride préparée par dopage en tensioactif. La nano-structuration des différents systèmes a été étudiée par diffusion de rayonnement (X et neutrons), pour caractériser l'évolution de la structure (géométrie de la matrice hôte, taille de confinement) avec l'hydratation. Ensuite, nous avons sondé la dynamique de l'eau à l'échelle moléculaire (de la picoseconde à la nanoseconde) par diffusion quasi-élastique des neutrons (QENS) et à l'échelle micrométrique par RMN à gradients de champs pulsés. La comparaison membranes commerciales / systèmes modèles permet de discuter l'impact de la connectivité, du confinement et de la géométrie sur le transport ionique. Enfin, des membranes hybrides à fort potentiel ont été obtenues par dopage du Nafion et de l'Aquivion avec des tensioactifs. Ces nouveaux matériaux ouvrent une voie prometteuse pour la préparation de membranes polymères fortement anisotropes avec des chemins de conduction préférentiellement orientés.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00981913
Contributor : Quentin Berrod <>
Submitted on : Wednesday, April 23, 2014 - 9:24:20 AM
Last modification on : Friday, July 10, 2020 - 7:58:59 AM
Document(s) archivé(s) le : Wednesday, July 23, 2014 - 11:10:31 AM

Identifiers

  • HAL Id : tel-00981913, version 1

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Quentin Berrod. Relation structure - transport dans des membranes et matériaux modèles pour pile à combustible. Matière Molle [cond-mat.soft]. Université de Grenoble, 2013. Français. ⟨tel-00981913⟩

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