Synthèse et caractérisation d'un polymère organo-minéral à liaisons siloxanes, comme conducteur protonique solide

par Alain Denoyelle

Thèse de doctorat en Electrochimie

Sous la direction de Christiane Poinsignon.

Soutenue le 19-12-2025

à Grenoble INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette etude porte sur la synthese d'un ionomere a partir d'un polymere a squelette siloxane, porteur de chainons organiques lateraux. Les applications envisagees sont tous les dispositifs electrochimiques hydrates a conduction protonique, fonctionnant en particulier au-dela de 100c, tels que les piles a combustible. Le materiau etudie est le poly(acide benzylsulfonique)-silsesquioxane (pbss) obtenu par sulfonation du polybenzylsilsesquioxane (pbs). Ce produit est synthetise par reaction d'hydrolyse-polycondensation a partir du benzyltriethoxysilane. Les conditions de synthese ont ete etudiees par differentes techniques experimentales. Des polymeres de masse moyenne en masse de 19 000 ont ete obtenus par catalyse acide. Le mecanisme de reaction semble impliquer la formation d'oligomeres cycliques, dont la formation est favorisee par l'utilisation du fluorure d'ammonium comme catalyseur. Le polymere se forme par condensation en chaine de ces oligomeres. La conductivite protonique de pbss depend de la temperature et de son degre d'hydratation qui est fonction de l'humidite relative de l'atmosphere environnante. Un dispositif de mesure de conductivite sous temperature et humidite relative (hr) controlees a ete realise. La conductivite est de l'ordre de 0,04 s/cm a 25c et 35%hr. Elle depasse 0,1 s/cm a 81c. Pbss est soluble dans l'eau mais reste solide pour des humidites relatives inferieures a 50%. Pbss a ete employe comme electrolyte solide dans des generateurs electrochimiques du type mno#2/zn et mno#2/hydrure metallique, ainsi que dans une supercapacite a electrodes de carbone active. Les possibilites de reticulation de pbs par synthese de copolycondensats ont ete etudiees. Des membranes d'une centaine de microns d'epaisseur ont ete obtenues apres polymerisation de motifs alkenyles. Leurs proprietes mecaniques en presence de solvants sont faibles. Ce comportement a ete ameliore par realisation d'un copolymere entre le copolysilsesquioxane et un elastomere organique

  • Titre traduit

    Synthesis and characterization of an organic-inorganic polymer based on siloxane bonds, for solid state protonic conductor applications


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Informations

  • Détails : 1 vol. (125 p.)
  • Annexes : 250 REF.

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