Development of hybrid proton-conducting polymers for proton exchange membrane fuel cells

par Debora Marani

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Maria-Luisa Di Vona et de Philippe Knauth.

Soutenue en 2006

à Aix-Marseille 1 en cotutelle avec l'Université de Rome , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .

mots clés

• Polymères
• Conduction protonique
• Résonance magnétique nucléaire
• Matériaux hybrides
• Spectroscopie d'impédance
• Spectroscopie infrarouge

Titre traduit

Développement de polymères hybrides conducteurs protoniques pour piles à combustibles à membranes polymères

Pas de résumé disponible.

Résumé

Le développement d'électrolytes polymères de nouvelle génération est un pré requis essentiel pour la commercialisation à grande échelle des piles à combustibles à membrane polymérique. Ces conducteurs protoniques doivent présenter une bonne stabilité morphologique, hydrolytique, mécanique et une conductivité appropriée à une température supérieure à 100°C à basse humidité relative. Dans ce travail, diverses stratégies sont explorées pour la synthèse de polymères conducteurs hybrides organiques-inorganiques nanocomposites à partir de polymères thermoplastiques aromatiques. L'emploi de matériaux hybrides permet d'exploiter l'effet synergique dû à la présence simultanée d'une composante organique polymérique et d'une partie inorganique à base de silicium. Ces effets synergétiques s'expliquent par la possibilité de moduler et de contrôler la séparation entre les parties hydrophile et hydrophobe, dont dépendent fortement les propriétés de l'électrolyte polymère. Des matériaux hybrides de classe I à base de poly-éther-éther-kétone (PEEK) ont été synthétisés ainsi que plusieurs exemples de matériaux hybrides de classe II à base de PEEK et de poly-phényl-sulfone (PPSU) sulfonatés (SPEEK et SPPSU) et contenant comme partie inorganique des atomes de silicium diversement fonctionnalisés. La caractérisation des matériaux comporte l'analyse structurale, l'étude des propriétés physicochimiques et le comportement électrochimique. Des résultats très positifs ont été obtenus principalement avec deux des systèmes étudiés : un mélange de polymères à base de SPEEK et SPPSU silicié et un polymère interconnecté à base de PEEK sulfonaté et silicié (SOSiPEEK)