Transport de l'eau à travers une membrane perfluorosulfonique Nafion : relations avec la microstructure : développement de membranes composites à haute perméabilité aux gaz

par Michel Thomas

Thèse de doctorat en Sciences. Matériaux macromoléculaires et composites

Sous la direction de Michel Pineri.

Soutenue en 1989

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Michel Pineri.

mots clés

• Membranes (technologie)
• Composites polymères -- Perméabilité
• Matériaux poreux -- Fluides, Dynamique des

Résumé

Les problemes de separation gazeuse sont actuellement au premier plan des preoccupations industrielles avec en particulier le sechage, la desacification et la deshydrogenation des gaz petroliers. La demarche scientifique fixee pour cette etude consiste a preciser les relations entre les parametres du tranport et la structure microscopique du polymere. La membrane perfluorosulfonique nafion et l'eau ont ete retenues comme systeme de depart. Nous avons developpe quatre types de mesure: i) mesure des coefficients dlu transport (permeabilite, diffusion, solubilite); ii) mesure des coefficients de self-diffusion en phase vapeur par utilisation de molecules marquees; iii) mesure directe des profils de concentration par diffusion de neutrons aux petits angles; iiii) mesure des parametres du transport hydraulique et osmotique. Pour les fractions volumiques en eau inferieures a 18% la diffusion a lieu dans un milieu multiphasqiue avec dispersion des zones ioniques hydratees diffusives dans la matrice organique. Le transport est regi par les processus superficiels et la relaxation du polymere. Pour les fractions volumiques en eau superieures a 18 % la percolation des clusters assure la realisation d'une phase continue diffusive. Dans ce cas, la relaxation du polymere est rapide et n'intervient pas sur la diffusion

Titre traduit

Water transport through a perfluorinated ionomer membrane: relationship with the microstructure and development of high permeability composite membranes for gas permeation

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