Résumé:
La pile à combustible à membrane échangeuse de proton est une alternative intéressante à l’utilisation des énergies fossiles au quotidien étant donné qu’elle permet de produire de l’électricité à partir d’hydrogène et d’oxygène en ne rejetant que de l’eau. Son utilisation actuelle est cependant limitée, en raison notamment du coût économique et environnemental important de l’un de ses éléments clé : le platine. Ce métal, présent dans les couches catalytiques, sert de catalyseur aux réactions électrochimiques fondamentales permettant le fonctionnement de la pile à combustible. A l’heure actuelle, les catalyseurs de remplacement les plus prometteurs ne permettent pas d’obtenir les mêmes performances à quantité massiques égales, c’est pourquoi une plus grande quantité est ajoutée dans les couches catalytiques. Cependant, l’augmentation de masse de la couche entraîne une augmentation de son épaisseur, ce qui induit des pertes de tension d’origine ohmique. L’objectif premier de la thèse a été de mettre en place des méthodes de quantification du transport des espèces chargées dans les couches catalytiques sans platine. Le transport électronique a été étudié principalement à l’aide de deux méthodes : la méthode à 4 pointes fonctionnant en voie sèche et une méthode par microscopie électrochimique, fonctionnant en voie humide et encore jamais appliquée aux électrodes poreuses pour la mesure de conductivité électrique. Le transport des protons a, quant à lui, été étudié en dispositif de pile sous azote ou sous oxygène à la cathode à l’aide de la spectroscopie d’impédance électrochimique. Après la mise en place des méthodes d’études, les conditions de mise en forme de la couche catalytique ont été modifiées afin de discuter des liens existants entre sa structure, le transport des espèces chargées et les performances finales obtenues en pile.
Mots-clés: Piles à combustibles à membrane échangeuse de protons, conductivité, catalyseurs sans platine, Microscopie électrochimique, méthodes électroanalytiques, Spectroscopie d’impédance électrochimique
Directeur de thèse : Renaud CORNUT (NIMBE/LICSEN)
Encadrants : Bruno JOUSSELME et Frédéric OSWALD (NIMBE/LICSEN)
Development and use of electroanalytical methods to quantify the transport of charged species in platinum-free cathodes for PEMFC
Abstract:
Keywords:
NIMBE/LICSEN