Elaboration d’électrodes de pile à combustible par plasma

Development of fuel cell electrodes by plasma processing

• Auteur / Autrice : Amaël Caillard
• Direction : Pascal Brault, Christine Charles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des plasmas
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Orléans en cotutelle avec Australian national university
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés (Orléans ; 1996-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrodes

Piles à combustible

Plasmas (gaz ionisés)

Résumé

Cette thèse en cotutelle résulte de la collaboration entre le laboratoire français GREMI (Orléans) et le groupe australien SP3 (Université National Australienne) sur l’optimisation des piles à combustible par procédé plasma. Mon projet d’étude concerne le développement d’une électrode de pile à combustible constituée d’une nanostructure carbonée imprégnée d’agrégats de catalyseur platine, l’enjeu étant de réduire la quantité de platine tout en conservant de bonnes performances électrochimiques. Durant la première partie passée en France, des électrodes traditionnelles non catalysées ont été imprégnées d’agrégats de platine sur quelques centaines de nanomètres par pulvérisation plasma. Cette méthode a permis de réduire considérablement la charge de platine par rapport à une électrode traditionnelle catalysée chimiquement tout en réduisant légèrement ses performances. La seconde moitié de ma thèse en Australie concerna la croissance d’un support catalytique carboné de grande surface spécifique optimisé pour l’application pile à combustible. Des nanofibres de carbone (CNF) ont donc été déposées sur du papier de carbone recouvert d’une fine couche de nickel en utilisant un procédé CVD (Chemical Vapor Deposition) dans un réacteur plasma Helicon que j’ai conçu et développé. La morphologie des CNF a été caractérisée et optimisée en fonction des paramètres plasmas. Ce tapis de CNF a été imprégné d’agrégats de platine par pulvérisation plasma Helicon. Dans cette nouvelle électrode entièrement réalisée par plasma, le catalyseur est cette fois réparti sur quelques micromètres ce qui permettra d’augmenter les performances électriques de la pile.