Influence de la structure d'électrocatalyseurs nanodispersés sur les réactions impliquées dans une pile à combustion directe de méthanol

par Frédéric Maillard

Thèse de doctorat en Chimie théorique, physique, analytique

Sous la direction de Jean-Michel Léger et de Frédéric Gloaguen.


  • Résumé

    Les PEMFC apparaissent aujourd'hui économiquement viables et l'utilisation du méthanol est intéressante en tant que combustible. Son oxydation électrochimique entraîne la formation d'une espèce poison, CO adsorbé, qui réduit les performances de la pile. Des catalyseurs anodiques ont été préparés par dépôt électrochimique ou spontané de Ru à la surface de nanoparticules de Pt. L'activité maximale pour l'oxydation du méthanol est obtenue pour des dépôts électrochimiques en raison de la présence d'oxydes de ruthénium non réductibles dans les dépôts spontanés. Deux types d'espèces CO adsorbé sont observées à la surface de l'électrode, un échange peut avoir lieu. La formation d'un alliage PtRu n'est pas une condition nécessaire à une électrooxidation du méthanol efficace. Les membranes de type NafionÒ, l'électrolyte solide, sont perméables au méthanol ce qui entraîne une dépolarisation de la cathode. Un effet de la taille des particules de Pt a été observé sur les cinétiques de réduction de l'oxygène. Les petites particules sont plus tolérantes à la présence de méthanol. Un alliage Pt:Cr est plus actif que le Pt pour la réduction de l'oxygène en présence ou non de méthanol.

  • Titre traduit

    Structural influence of nanodispersed electrocatalysts on direct methanol fuel cell reactions


  • Résumé

    PEMFCs appear as economically viable and methanol utilization is a promising approach. Methanol oxidation leads to a poisoning intermediate, adsorbed CO, which dramatically reduces the PEMFC's performances. Methanol oxidation electrocatalysts were prepared from Ru electrochemical or spontaneous deposition on carbon-supported Pt nanoparticles. The maximum in electrocatalytic activity for methanol oxidation is observed with electrochemical deposits because of the presence of non-reducible ruthenium oxides in the spontaneous deposit. Two CO species are observed at the electrode surface, an exchange between these two CO species may occur. The formation of a PtRu alloy is not a required condition for efficient methanol electroxidation. The solid electrolyte being permeable to methanol, the cathode is depolarised. A particle-size effect on oxygen reduction reaction kinetics with or without methanol is observed. As particle size decreases, the catalysts are more methanol tolerant. Based on particle size considerations, Pt:Cr appears to be a more active catalyst than Pt for oxygen reduction in methanol-containing electrolyte.

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Informations

  • Détails : 190 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 181 réf.

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  • Cote : 02/POIT/2290-A
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