Transfert électronique au sein d'une pile à combustible microbienne. Compréhension des Paramètres Expérimentaux et Structuraux à l'Interface entre une Bactérie électro-active et une Electrode carbonée

Les biopiles microbiennes (PACB) sont un type de pile a combustible utilisant des bacteries comme catalyseurs. Par la metabolisation de matieres organiques, les bacteries produisent et transferent des electrons a une matrice conductrice. Les materiaux carbones, comme les feutres de carbone (fibres de 10 µm de diametre) sont adaptes comme materiau anodique. L’objectif de cette these est d’evaluer l’effet des parametres experimentaux et structuraux sur la formation du biofilm et sur le comportement electrochimique d’une bacterie electro-active a la surface d’une electrode. Suite a l’optimisation de la croissance de Shewanella oneidensis en condition de semi-aerobie, l’effet de la presence d’oxygene, de l’etat de croissance de la bacterie et de la nature de l’electrolyte sur le transfert electronique, ont ete evalue. La polarisation de l’anode a des potentiels compris entre -0.3 et 0.5 V conduit a deux conclusions : (i) Les bacteries sont plus sensibles a des potentiels positifs eleves en reacteur mono-compartiment. (ii) En PACB a deux compartiments, les potentiels negatifs et positifs conduisent a deux structures de biofilm differentes. Un biofilm artificiel a ete concu en encapsulant des bacteries dans une gel de silice incorpore dans un feutre de carbone. Il apparait que le transfert electronique des bacteries encapsulees varie en fonction de la rigidite du reseau de silice. Finalement, par l’electrospinning d’une solution de PAN et le traitement thermique de la membrane obtenue, une electrode formee de fibres micrometriques a ete concue. Son utilisation en PACB conduit a une augmentation des performances de la biopile. Le courant anodique augmente d’un facteur 10 a 100.