Nouvelles membranes de polybenzimidazoles sulfonés pour application en pile à combustible (étude des mécanismes de dégradation des assemblages membrane-électrodes)

Abstract

Ce travail s'inscrit dans le contexte du développement des piles à combustible type PEMFC. La première partie de ce mémoire décrit la préparation de nouveaux polybenzimidazoles sulfonés, permettant l'obtention de membranes conductrices protoniques, selon deux voies : par sulfonation directe du polymère, par introduction d'un monomère fonctionnel lors de la synthèse. La sulfonation directe conduit à des polymères possédant des conductivités ioniques élevées et pouvant être utilisés comme polyélectrolytes dans un dispositif électrochimique de type PEMFC. La partie II concerne l'étude des mécanismes de dégradation des assemblages membrane-électrodes (AME). La caractérisation des AME pendant, et après, fonctionnement à potentiel élevé a permis de mettre en évidence la dissolution, puis migration, du catalyseur dans les ionomères perfluorosulfonés. La présence de Pt(II) dans l'ionomère conduit à la formation de radicaux peroxydes et est une des causes de la dégradation de l'électrolytehis work is related to the development of PEM fuel cells. The first part of the manuscript describes the preparation of new sulfonated polybenzimidazoles, allowing to obtain proton conducting membranes, using two different ways: direct sulfonation of the polymer backbone under mild conditions, introduction of a sulfonated monomer during polymer synthesis. Direct sulfonation lead to highly proton conducting polymers that can be used as polyelectrolyte in electrochemical devices like fuel cells. The second part describes the study that has been done to determine membrane-electrodes (MEA) degradation mechanisms during fuel cell operation. MEA characterisation during, and after, running at high potential allow us to evidence catalysts dissolution, and further migration, in the perfluorosulfonated ionomer. Pt(II) species present in the ionomer lead to radical formation and causes electrolyte degradationMONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF