Electrolytes polymères aromatiques nanostructurés pour PEMFC : Relation structure/morphologie/propriété

Les ionomeres aromatiques sont consideres comme une alternative prometteuse a Nafion pour les PEMFCs en raison de leur bonne stabilite a l'oxydation, d'excellentes proprietes thermomecaniques et de faibles couts, etc. La plupart des ionomeres aromatiques sulfones rapportes au cours des dernieres decennies presentent cependant des performances inferieures a celles de Nafion. Avec une capacite d'echange ionique (CEI) similaire, d'une part, les ionomeres aromatiques sont beaucoup moins conducteurs que Nafion, notamment a faible humidite relative. Les ionomeres aromatiques ayant une CEI suffisante pour donner une conductivite equivalente a celle de Nafion, d'autre part, presentent un comportement excessivement gonflant dans l'eau. Les inconvenients des ionomeres aromatiques sulfones proviennent de (i) la repartition aleatoire de groupes acides sur un squelette de polymere rigide conduisant a une separation hydrophile-hydrophobe faible, (ii) la proximite de fractions conductrices de protons a la chaine principale de polymere conduisant a une nanostructure basse de composes ioniques, et (iii) la faible acidite de l'acide arylsulfonique. Dans le but de surmonter ces inconvenients, mon travail de doctorat se concentre sur le developpement de nouveaux ionomeres aromatiques avec une morphologie et des proprietes ameliorees grâce a la conception de l'architecture moleculaire, en combinaison avec une condition optimisee de traitement de la membrane. A base de cet objectif, deux series d'ionomeres aromatiques a base de copoly (arylene ether sulfone) partiellement fluore portant des chaines laterales pendantes d'acide perfluorosulfonique (series InX/Y) ou perfluorosulfonimide (SiX/Y) ont ete developpees et caracterisees. De plus, les PEM bases sur le melange Nafion/InX/Y ont egalement ete cibles. Une grande attention a ete portee a l'optimisation de l'etat de traitement des membranes et a l'elucidation de la relation structure-morphologie-propriete des materiaux.