Les piles à combustible alcalines à membranes échangeuses d’anions (AEMFCs) représentent une alternative prometteuse aux systèmes protoniques, notamment grâce à la possibilité d’utiliser des catalyseurs non nobles, réduisant ainsi significativement les coûts de production. Cependant, les membranes échangeuses d’anions (AEMs) restent un défi majeur en raison de leur stabilité alcaline limitée et de leur conductivité ionique insuffisante, ce qui limite leur compétitivité face aux membranes perfluorosulfonées (PFSA).
Cette thèse se concentre sur le développement de polymères aromatiques sans liaisons éther, choisis pour leur robustesse mécanique et leur excellente stabilité en milieu alcalin. La polymérisation de Friedel-Crafts a été privilégiée, car elle permet d’obtenir des polymères de haute masse molaire tout en tolérant l’utilisation de monomères fonctionnels stables dans les conditions réactionnelles. Un monomère électrophile a été spécialement synthétisé et intégré dans différentes architectures polymériques : homopolymères, copolymères statistiques et copolymères multi-segmentés.
Les polymères ont été mis sous forme de membranes par coulée-évaporation et caractérisés par un ensemble de techniques structurales et physico-chimiques, incluant la résonance magnétique nucléaire (RMN), la diffusion de rayons X aux petits angles (SAXS), la microscopie électronique à balayage (MEB), ainsi que des mesures de sorption gravimétrique de vapeur d’eau (DVS), de conductivité ionique et de stabilité chimique. Les résultats montrent que les architectures multi-segmentées présentent une organisation nanostructurée, offrant d’excellentes performances de conduction ionique tout en limitant la prise en eau.
Testées en AEMFCs à 60 °C et 100 % d’humidité relative (RH), ces membranes atteignent des performances parmi les plus élevées rapportées dans la littérature. Ces travaux démontrent ainsi la pertinence de l’approche multi-segmentée pour concilier stabilité dimensionnelle et chimique, conductivité ionique et performances électrochimiques, ouvrant des perspectives intéressantes pour la conception de membranes échangeuses d’anions dédiées aux AEMFCs.
Infos lieu
La soutenance de thèse aura lieu le 5 décembre 2025 à 9 h 30 Amphi Berges 3.
