Une étude des PEMFC et de leurs membranes

par Nicolas Glandut

Thèse de doctorat en Électrochimie

Sous la direction de Jean-Paul Diard.

Soutenue en 2004

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Dans la première partie, des électrodes métalliques recouvertes d'un ou de plusieurs films polymères pour piles à combustible (PAC)sont étudiées théoriquement et expérimentalement. On montre qu'il n'est pas possible de déterminer par spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) les paramètres clés de ces systèmes : coefficients de diffusion dans les films (D), épaisseurs des films (L) et coefficients de partage à chaque interface (gamma). Seuls les paramètres gamma D/L et L*L/D sont déterminables à l'aide de cette technique. Dans la seconde partie, une nouvelle méthode de mesure de l'impédance de chaque élément d'une PAC en cours de fonctionnement re��el est proposée. On montre, pour une PAC directe au méthanol commerciale, que l'impédance de l'anode où a lieu l'electro-oxydation du méthanol est environ 20 fois plus petite que l'impédance de la cathode où a lieu l'electro-réduction du dioxygène. On montre aussi, pour un stack de PAC dihydrogène-dioxygène lui aussi commercial, que les quatre éléments de ce stack ne fonctionnent pas de manière identique selon leur position par rapport à l'arrivée des gaz.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    ˜Aœstudy of the PEMFCs and of their membranes


  • Résumé

    In the first part the redox reaction O+ne<->R at monolayer electrodes and at bilayer electrodes. It is shown that an electrochemical impedance spectroscopy (EIS) study alone cannot lead to a separate determination of the key parameters of these systems: the diffusion coefficients in the polymer films, the thicknesses of the films and the partition coefficients at each interface. The beginning of a study of multilayer electrodes is also proposed by way of generalization, and a recursive formulation allowing the exact calculation of the impedance whatever the number of layers is given. In the second part a new method to measure separately anode and cathode impedances of a direct methanol fuel cell (DMFC) running on a load is proposed. Measurements are carried out under galvanostatic conditions and using the new proposed method. The comparison of the results validate our method, showing that it is a powerful tool for fuel cell development in general. The main result is that the performance of the DMFC is limited by the oxygen reduction reaction at the cathode, the modulus of the anode impedance being approximately 20 times lower than the modulus of the cathode impedance in the frequency range of study. Then our method is applied to a 10 W PEMFC stack in order to measure the impedance of each cell. The main result is that a gas starvation occurs cell by cell in the stack when H2 and O2 circulate in co-current, the impedance increasing from the cell which is on the gas inlet-side to the cell which is on the gas outlet-side.

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Informations

  • Détails : 46-36-20 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.43-46

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/INPG/0093
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/INPG/0093/D
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