Electrolytes polymères pour piles à combustible alcalines : mécanismes de conduction dans les membranes anioniques

par Daniela Stoica

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Fannie Alloin.

Soutenue en 2007

à Grenoble INPG .

mots clés

• Piles à combustible

Résumé

La synthèse et la caractérisation de nouvelles membranes à conduction anionique par OH-, pour piles à combustible alcalines ont été réalisées. Une étude sur les molécules modèles a permis de mieux appréhender la stabilité thermique et électrochimique d'hydroxydes d'ammoniums quaternaires. Des membranes à matrices polyépichlorhydrine intégrant des ammoniums quaternaires issus du DABCO et quinuclidine ou de la triméthylamine ont été caractérisées d'un point de vue physico-chimique et électrochimique. L'effet de l'addition d'un support tissé en PA 66 sur les propriétés de la membrane a été évalué. Les propriétés de transport dans cet électrolyte alcalin ont été approfondies en corrélant des mesures thermiques, électrochimiques, thermodynamiques (phénomène de sorption) et de RMN du solide. De nouvelles membranes anioniques ont été évaluées. Deux familles de membranes ont été étudiées, des membranes à squelette macromoléculaire rigide : squelettes polysulfone et polyphénylène et une membrane à squelette élastomère : un copolymère de polyoxyéthylène.

Titre traduit

Polymers electrolytes for alkaline fuel cells : conduction mechanism in anionic membranes

Résumé

The synthesis and characterizations of new membranes with anion conduction for alkaline fuel cells were realized. A study on model molecules permit to study the thermal and electrochemical stability of hydroxides quaternary ammonium. Polyepichlorhydrine membranes using quaternary ammoniums resulting from the DABCO and Quinuclidine or triméthylamine were characterized from a physico-chemical and electrochemical point of view. The effect of a woven support addition on the membrane properties was evaluated. The transport mechanism of OK, in this alkaline electrolyte, were thorough by correlating thermal, electrochemical, thermodynamic (phenomenon of sorption) and solid NMR measurements. New anion mémbranes were evaluated. The syntheses and physicochemical characterizations of these new membranes was carried out. Two membranes families were studied: membranes with rigid macromolecular skeleton : polysulphone or polyphenylene skeleton and a membrane with an elastomeric skeleton: a copolymer of polyoxyethylene.