en fr Membranes for fuel cells : structure-transport relation in models materials Relation structure-transport dans des membranes et matériaux modèles pour pile à combustible Reportar como inadecuado




en fr Membranes for fuel cells : structure-transport relation in models materials Relation structure-transport dans des membranes et matériaux modèles pour pile à combustible - Descarga este documento en PDF. Documentación en PDF para descargar gratis. Disponible también para leer online.

1 SPRAM - UMR 5819 - Structures et propriétés d-architectures moléculaire

Abstract : The optimization of the Fuel Cell’s performances PEMFC requires a microscopic understanding of the water and proton’s transport mechanism, which are confined in a polymer electrolyte membrane. The latter is nanostructured, charged and characterized by a complex and multi-scale water and proton dynamics, closely correlated to the confining morphology. We studied the structure-transport interplay in i the Aquivion, a recent perfluorosulfonic ionomer exhibiting good performances in fuel cell, ii -model- systems of perfluorosulfonic surfactants, which self-assemble in lamellar and hexagonal phases and iii a new hybrid membrane doped with surfactant. The nanostructuration of the different systems has been studied by neutron and X-ray scattering, to characterize the structural evolution host matrix geometry, confinement sizes with hydration. Then, we probe the water dynamics at the molecular level from picosecond to nanosecond with Quasi-Elastic Neutron Scattering QENS and at the micrometric scale with Pulsed Field Gradient NMR. The comparison of commercial membranes and model systems bring new insight on the impact of the connectivity, the confinement and the geometry, on the ionic transport. Finally, high potential hybrid membranes have been obtained by doping Nafion and Aquivion with surfactants. Those new materials open a promising way for the preparation of highly anisotropic polymer membrane, with conducting path preferentially oriented.

Résumé : L’optimisation des performances d’une pile à combustible PEMFC requiert la compréhension microscopique des mécanismes de transport de l’eau et du proton confinés au sein de la membrane électrolyte polymère. La membrane est un matériau nanostructuré chargé, caractérisé par une dynamique de l’eau et du proton complexe et multi-échelle étroitement corrélée à la morphologie confinante. Nous nous sommes intéressés à la relation structure – transport dans i L’Aquivion, un ionomère perfluorosulfonique récent présentant de bonnes performances en pile, ii des systèmes «modèles» auto-assemblés de tensioactifs perfluorés formant des phases lamellaires et hexagonales et iii une nouvelle membrane hybride préparée par dopage en tensioactif. La nano-structuration des différents systèmes a été étudiée par diffusion de rayonnement X et neutrons, pour caractériser l’évolution de la structure géométrie de la matrice hôte, taille de confinement avec l’hydratation. Ensuite, nous avons sondé la dynamique de l’eau à l’échelle moléculaire de la picoseconde à la nanoseconde par diffusion quasi-élastique des neutrons QENS et à l’échelle micrométrique par RMN à gradients de champs pulsés. La comparaison membranes commerciales - systèmes modèles permet de discuter l’impact de la connectivité, du confinement et de la géométrie sur le transport ionique. Enfin, des membranes hybrides à fort potentiel ont été obtenues par dopage du Nafion et de l’Aquivion avec des tensioactifs. Ces nouveaux matériaux ouvrent une voie prometteuse pour la préparation de membranes polymères fortement anisotropes avec des chemins de conduction préférentiellement orientés.

en fr

Keywords : Pulsed field gradient NMR Relaxometry Fuel cell Models materials Multi scale dynamic of proton and water Confined and charged water Fluored surfactant

Mots-clés : Dynamique multi échelle de l-eau et du proton Matrice confinée chargée Tensioactifs fluorés Pile à combustible Matériaux modèles RMN gradient de champ QENS Relaxométrie





Autor: Quentin Berrod -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



DESCARGAR PDF




Documentos relacionados