PIE - Programme Interdisciplinaire Energie 2010-2013

L’amélioration des performances et de la durée de vie des PEMFCs implique une meilleure connaissance et compréhension des mécanismes de transports d’eau dans les assemblages membrane-électrodes. L’objectif de ce projet est l’analyse fine des phénomènes de transport dans les cœurs de piles en et hors fonctionnement, en couplant différentes techniques expérimentales (spectroscopie Raman confocale, diffusion des rayons X et des neutrons, mesures des bilans d’eau, spectroscopie d’impédance, mesures RMN,…) et la modélisation. Les études in situ et operando viseront à déterminer l’évolution des profils de concentration d’eau locaux au travers de l’électrolyte, à la fois en fonction du régime de fonctionnement de la pile (taux d’hydratation des gaz, température, rendement électrochimique, etc.) et en fonction du lieu d’étude (dans le canal de distribution des gaz, sous la dent de collection du courant, en entrée, au milieu et en sortie du cœur de pile). Des mesures électrochimiques hors fonctionnement seront employées pour dissocier et quantifier les paramètres physiques respectivement associés à l’électroosmose et à la rétrodiffusion. Les nouvelles informations obtenues de l’exploitation croisée de l’ensemble des résultats provenant de plusieurs techniques et matériaux (deux membranes de type perfluorosulfonée, Nafion™ et Aquivion™, et une membrane hydrocarbonée, PEEK sulfoné, seront étudiées) permettront non seulement d’améliorer les capacités prédictives des modèles du cœur de pile couramment employés mais aussi de proposer des nouvelles stratégies de mise en forme d’électrolytes polymères à performances accrues.