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Thèse soutenue

Synthèse et caractérisation de nouvelles membranes polyimides sulfoniques pour pile à combustible H²/O²

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Auteur / Autrice : Sylvain Faure
Direction : Pierre Aldebert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Des films de polyimide sulfonique sont envisages comme nouvelles membranes conductrices de protons dans les piles a combustible h#2/o#2, dans le but de remplacer les trop couteuses membranes perfluorees sulfoniques actuellement utilisees. La premiere etape du travail est la synthese de polyimides fonctionnalises par des groupements sulfoniques en copolymerisant des diamines avec un dianhydride. Plusieurs polyimides sulfoniques sequences phthaliques ou naphthaleniques comportant des blocs sulfoniques separes par des blocs neutres de longueur variable ont ete prepares en solution. Des films homogenes et minces, d'epaisseur comprise entre 30 et 200 microns, sont alors obtenus par coulee des solutions puis evaporation controlee du solvant. Ces films sont impermeables a l'hydrogene et leurs proprietes de gonflement dans l'eau sont interessantes puisqu'elle peuvent varier de 15 a 50% en poids pour des capacites d'echange situees entre 0,8 et 1,5 meq/g. A fort gonflement, les valeurs de conductivite protonique (10#-#3 a 10#-#2 s/cm) sont proches de celle du nafion. Enfin, les tests en pile ont revele une sensibilite des structures phthaliques a l'hydrolyse qui se degradent en quelques jours. Seuls les polyimides sulfoniques de type naphthalenique peuvent fonctionner en pile pendant plusieurs centaines d'heures, voire milliers d'heures, avec des performances comparables aux structures perfluorees. Ces resultats placent les structures polyimides sulfoniques naphthaleniques parmi les structures polyaromatiques non fluorees les plus resistantes a l'agressivite chimique et electrochimique du milieu pile a combustible h#2/o#2