Nouvelles membranes conductrices protoniques à l’état anhydre

par Mathieu Martinez

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, Génie civil, électrochimie

Sous la direction de Cristina Iojoiu et de Jean-Yves Sanchez.

Le président du jury était Patrick Judeinstein.

Le jury était composé de Jean-Marc Zanotti, Michel Vidal.

Les rapporteurs étaient Jacques Rozière, Philippe Knauth.


  • Résumé

    Au cours de cette étude, nous nous sommes intéressés à l’influence de l’acide (sa force, sa structure, sa taille, sa nature, etc. ) et de l’ajout d’eau sur les caractéristiques des CLIPs. Nous avons pu démontrer que la stabilité thermique dépend fortement de la basicité et de la nature de l’anion (Td > 300°C). Les conductivités sont plutôt influencées par la structure et la taille de l’anion, les meilleures conductivités étant obtenues pour des anions de super acide de petite taille. Pour ce qui est des membranes, celles à base de Nafion® ont démontré une très bonne conduction protonique mais une tenue mécanique insuffisante. Les membranes denses à base de polysulfone ont des propriétés très insuffisantes tant du point de vue mécanique que de la conduction. Les dernières membranes étudiées à base de polymères macropreux de type polyimide ont montré les meilleures performances dans tous les domaines étudiés et semblent les mieux adaptées pour l’application PEMFC « Haute température »

  • Titre traduit

    Proton conducting ionic liquid (CLIP) electrolyte for high temperature PEMFC


  • Résumé

    The purpose of this thesis was to study the effect of the starting acid (strength, structure, size, type…) and of the water concentration on the CLIP’s properties. We showed that thermal stability was controlled by the anion’s basicity and its nature (Td > 300°C). On the other hand, conductivity has been found dependent on the size and the type of the anion (best conductivities for small sized super acid anion). Membranes are based on the association of a CLIP with a polymer (Nafion®, sulfonate polysulfone, polyimide). Nafion® based membranes showed good conductivities but poor mechanical properties at high temperature. Sulfonated polysulfone based membranes have both low toughness and low conductivities. The last studied electrolyte, based on macroporous polyimide, exhibited the highest conductivities and the best thermomechanical properties; they seem to be the most adapted membranes for the PEMFC application

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Informations

  • Détails : 1 vol. (207 p.)
  • Annexes : Bibliographie en fin de chapitre

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  • Bibliothèque : Université Grenoble Alpes (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque et Appui à la Science Ouverte. Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/INPG/0173

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2009INPG0173
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