Contrôle morphologique des renforts electrofilés pour les membranes de piles à combustible à hydrogène

Dans le contexte du réchauffement climatique actuel, les piles à combustible à hydrogène représentent un vecteur énergétique prometteur pour atténuer le changement climatique. Cependant, leur utilisation à grande échelle est en partie limitée par les propriétés mécaniques des ionomères, composants essentiels des membranes échangeuses de protons (PEM) permettant la conduction protonique. Lorsqu’ils gonflent dans l’eau, les ionomères présentent une faible résistance mécanique, et les cycles répétés de gonflement–retrait pendant le fonctionnement de la pile induisent des contraintes supplémentaires conduisant à la dégradation de la membrane à l’usage. L’objectif de cette thèse de doctorat est de renforcer les PEM à l’aide de membranes fibreuses structurées obtenues par électrofilage et incorporant des particules d’ionomère déposées par électropulvérisation. Dans un premier temps, l’électrofilage du polysulfone à partir d’une formulation verte ainsi que l’électropulvérisation de l’ionomère ont été étudiés et optimisés. Ces procédés ont ensuite été combinés par une approche de dépôt assisté par gabarit électrostatique afin de produire des renforts structurés. Enfin, ces renforts ont été intégrés dans les PEM, et les films ainsi obtenus ont été caractérisés en termes de propriétés mécaniques, de conductivité protonique et de comportement au gonflement. Le renfort n’a pas affecté la conductivité protonique ni le comportement au gonflement des ionomères, tout en améliorant leurs propriétés mécaniques. De plus, les performances de ces renforts ont été comparées à celles de PEM renforcées par des membranes électrofilées d’autres morphologies.