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Synthèse, caractérisation et mise en forme d'électrodes nanocomposites platine / carbure de tungstène pour les piles à combustibles à membrane haute température.

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Auteur(s) : BERNARD D'ARBIGNY J
Organisme : UNIVERSITE MONTPELLIER II, ADEME
Description : septembre 2012
Type de contenu : These
Disponibilité : Contacter le Centre de documentation de l’ADEME Angers (téléphone 02 41 20 41 89 / documentation@ademe.fr)

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Résumé : Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le contexte des efforts de recherches menés pour proposer des matériaux susceptibles de lever les verrous technologiques au développement des piles à combustible à membrane. L'un de ces enjeux est l'augmentation de la température de fonctionnement (150 - 250 ℃) afin d'améliorer les cinétiques réactionnelles permettant une diminution de la quantité de catalyseur ainsi qu'une simplification de la gestion de l'eau, une réduction du système de refroidissement et une meilleure résistance à l'empoisonnement au monoxyde de carbone du platine. La motivation de cette étude a été de substituer au carbone un matériau support de catalyseur avec une plus grande résistance électrochimique. Notre choix s'est porté sur le carbure de tungstène qui, en plus d'une conductivité électronique élevée, présente une activité catalytique pour l'oxydation de l'hydrogène et la réduction de l'oxygène en milieu acide. La mise au point d'une méthode de synthèse innovante par voie hydrothermale a permis l'élaboration de microsphères de carbure de tungstène (MCT) de surface spécifique élevée (68 m2.g-1 avec 4 % de carbone résiduel) et d'architecture inusuelle. Des nanoparticules de platine de taille contrôlée ont été préparées par méthode polyol afin d'être déposées en surface des MCT. Après caractérisations électrochimiques ex-situ couplées à des analyses de surface (XPS) de ces catalyseurs Pt/WC, la mise en forme d'électrodes par enduction et transfert sur la membrane a permis la réalisation d'assemblages membrane - électrode et leurs caractérisations en pile à combustible. Des membranes polybenzimidazole dopé acide phosphorique (PBI-H3PO4) ont été utilisées pour remplacer les membranes Nafion afin d'augmenter la température de fonctionnement.

Détails

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Mots-clés : TUNGSTENE, ELECTRODE, MEMBRANE, PILE A COMBUSTIBLE
Date d'édition : septembre 2012
Langue : FR
Type de support : Cdrom
Cible(s) concernée(s) : Recherche et Innovation
Public : Monde de la recherche