Copolymères fluorés à base de fluorure de vinylidène porteur de groupements acide sulfonique ou acide phosphoniques pour membranes de piles à combustible

Abstract

The goal of this PhD concerns the synthesis and the electro-chemical characterization of a new generation of membranes obtained from perfluorinated polymers incorporating vinylidene fluoride (VDF) and functionnalized by sulfonic acids termonomers, as electrolyte for Proton Exchange Membranes for Fuel Cells (PEMFC). Two processes were investigated to obtain original macromolecular architecture. The first way concerns the preparation of membranes from ionomers obtained by direct radical copolymerization of perfluoro(4-methyl-3,6-dioxaoct-7-ene) sulfonyl fluoride (PFSVE) with VDF, hexafluoropropene (HFP), chlorotrifluoroethylene (CTFE) or 8-bromo-1H,1H,2H-perfluorooct-1-ène (BDFO). The Ionic Exchange Capacity (IEC) and the proton conductivity () were assessed. The second way of PEMFC synthesis deals with the chemical grafting of styrene by atom transfer polymerization (ATRP) starting from poly(VDF-co-BDFO) copolymersL'objectif de cette étude consiste à synthétiser et à évaluer les performances électrochimiques d'une nouvelle génération d'électrolyte pour piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), à partir de copolymères fluorés incorporant du fluorure de vinylidène (VDF) et des comonomères fonctionnalisés par des acides sulfoniques. Dans cette optique, deux stratégies de synthèse pour l'obtention d'architectures macromoléculaires originales ont été réalisées. La première, s'appuie sur la co- et terpolymérisation radicalaire directe d'un monomère fluoré aliphatique fonctionnalisé fluorure de sulfonyle avec des oléfines fluorées (VDF, hexafluoropropène (HFP), chlorotrifluoroethylène (CTFE), bromotrifluoroethylène (BrTFE) et 8-bromo-1H,1H,2H-perfluorooct-1-ène (BDFO)) conduisant à des copolymères statistiques. La seconde est basée sur la modification chimique de copolymères à base de VDF et BDFO conduisant à l'obtention de copolymères fluorés greffés PVDF-g-PS et/ou réticulés