Synthèse de polymères à chaînes latérales perfluoroalkyles sulfonées pour la conception de membranes conductrices protoniques

Synthesis of polymers containing perfluoroalkyl sulfonated side chains for proton conductivity membranes

• Auteur / Autrice : Joanna Fichou Swiecicka
• Direction : Etienne Fleury, Régis Mercier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 15/11/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....) - Ingénierie des Matériaux Polymères - Site INSA Lyon / IMP
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Sanchez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Fleury, Régis Mercier, Jean-Yves Sanchez, Cristina Iojoiu, Jean-Jacques Robin, Véronique Bounor Legare
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cristina Iojoiu, Jean-Jacques Robin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polycondensation

PFAS (chimie)

Conduction ionique

Polymères

Composés aromatiques

Membranes échangeuses d'ions

Mots clés libres

Membrane échangeuse de protons

Polymères aromatiques sulfonés

Pile à combustible

Conductivité ionique

Polymère perfluoré

Polycondensation

Pile à combustible

Polymère aromatique sulfoné

Conductivité ionique

Polymère perfluoré

Polycondensation

Proton exchange membrane

Fuell cell

Sulfonated aromatic polymer

Ionic conductivity

Polycondensation

Résumé

Dans le cadre de ces travaux, l’objectif fixé était de développer des polymères aromatiques possédant des propriétés de conduction protonique. Pour y parvenir des motifs de type acide sulfonique ont été introduits le long des chaînes macromoléculaires. La méthodologie de synthèse de ces polymères qui a été choisie, consistait à polymériser des précurseurs contenant dans leur structure un motif perfluoroalkyle sulfoné. Quatre précurseurs originaux ont ainsi été initialement synthétisés. Différents polymères aromatiques ont été préparés à partir de ces précurseurs en faisant varier le taux de séquences perfluoroalkyles sulfonées. Ces polymères ont ensuite été mis en oeuvre sous la forme de membranes denses selon un procédé de coulée évaporation. A partir de ces membranes, des études de gonflement à l’eau et de conductivité ionique ont été réalisées.

As part of this work, the objective was to develop aromatic polymers with proton conduction properties. To achieve this, the sulfonic acid motifs were introduced along the macromolecular chains. The methodology of synthesis of these polymers was to polymerise the precursor containing in their structure a perfluoroalkyl sulfone moieties. Four novel precursors have been initially synthesized. Different aromatic polymers were prepared from these precursors by varying the rate of perfluoroalkyl sulfonated sequences. These polymers were then used in the form of dense membranes obtained by a casting process of evaporation. From these membranes, swelling studies in water and ionic conductivity were carried out.