Understanding of the structure of perfluorinated sulfonic membranes for fuel cell - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Understanding of the structure of perfluorinated sulfonic membranes for fuel cell

Compréhension par établissement de courbes d'étalonnage de la structure des membranes perfluorées sulfoniques pour pile à combustible

Résumé

The purpose of this study was to experimentally determine the effects of cationic contamination on PEMFC ionomers in order to elaborate characterization tools and new modes for pollution diagnosis. First, a large series of techniques were used to investigate the properties of commercial PFSA membranes. Distinctive parameters concerning structure and properties were extracted as well as theirrelationship to ion exchange capacity (IEC).Second, the thermal properties of cation-contaminated membranes revealed changes that are highly dependent on the Lewis Acid Strength of the cation (LAS). This trend was correlated with the nature of the interaction between the cations and the polar groups of the polymer chain, revealed byFTIR spectroscopy. Finally, the influence of the pollution level on the thermal and structural parameters allowed us to reveal not only the relevant parameters to the identification but also to the quantification o fpollution. An application of the different calibration curves was performed on aged membranes coming from real operating systems.
Ce travail de thèse a pour but l'étude des effets de la contamination cationique sur la membrane électrolyte afin d'élaborer des outils de caractérisation et de diagnostic de cette pollution. Premièrement, la caractérisation physico-chimique de membranes PFSA commerciales a révélé des paramètres pertinents de structure et de propriété, qui ont été étudiés en fonction de leur dépendance à la capacité d'échange ionique (IEC).Deuxièmement, les propriétés thermiques des membranes contaminées par des cations ont révélé des changements dépendant fortement de l'acidité de Lewis du cation (LAS). Cette tendance a été corrélée à la nature de l'interaction des différents cations avec les groupements polaires de la chaîne polymère, révélée par FTIR. Enfin, l'influence du taux de pollution sur les différents paramètres thermiques et structuraux nous a permis de révéler ceux qui sont pertinents non seulement à l'identification mais aussi à la quantification de la pollution. Une application des courbes d'étalonnage a été réalisée sur des membranes vieillies issues de systèmes réels après fonctionnement.
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Dates et versions

tel-00873025 , version 1 (15-10-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00873025 , version 1

Citer

Eddy Moukheiber. Understanding of the structure of perfluorinated sulfonic membranes for fuel cell. Material chemistry. Université de Grenoble, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00873025⟩
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