Le polybenzimidazole dope par des acides : etude de la conduction protonique et application comme membrane d'un capteur potentiometrique a hydrogene

par Renaud Bouchet

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Elisabeth Siebert.

Soutenue en 1999

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    La premiere partie de ce manuscrit est consacree a la caracterisation des proprietes structurales et electriques de l'electrolyte polymere a conduction protonique, le polybenzimidazole (pbi) dope par des acides (hbr, h 3po 4, h 2so 4). Les etudes realisees par spectroscopie infrarouge et par spectroscopie d'impedance ont permis de mettre en evidence le role fondamental de la nature des anions sur le mecanisme de conduction protonique des systemes pbi-acide. Une caracterisation systematique des variations de la conductivite en fonction de la temperature, de la pression, de l'humidite relative et du taux de dopage en acide a ete realisee. Pour interpreter les resultats, nous proposons un modele microscopique base sur une approche classique pour decrire la conduction ionique dans les solides usuels. La deuxieme partie est devolue a la caracterisation du mode de fonctionnement d'un capteur potentiometrique a hydrogene base sur l'electrolyte pbi-h 3po 4. Nous avons utilise la morphologie d'electrode (constituee de platine) comme parametre de l'etude. Une etude de la reponse potentiometrique dans differentes atmospheres de mesure (azote, air, et n 2/o 2 variables) a ete menee. Une caracterisation electrochimique de l'interface pt/pbi-h 3po 4 en presence d'oxygene et/ou d'hydrogene a permis d'identifier le mecanisme a l'origine de la reponse potentiometrique sous air et de proposer un modele de tension mixte. Des solutions innovantes pour la mise au point de capteurs potentiometriques a gaz sont proposees. Enfin, des prototypes de capteurs a hydrogene ont ete concus, assembles, puis testes en condition d'utilisation reelle sur des volcans et au centre d'etude atomique.

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Informations

  • Détails : 154 p.
  • Annexes : 91 ref.

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