Durée de Vie et Dégradation des Assemblages Membrane/Electrodes de piles à combustible de type PEMFC – DVD AME

Ce projet consistera à analyser la durée de vie et la dégradation des AME en fonctionnement en les soumettant aux contraintes imposées par les applications des piles à combustible de type PEMFC, en considérant notamment l'effet aggravant des conditions d'utilisation liées à l'application automobile.
L'analyse sera focalisée sur les AME de conception actuelle c'est à dire réalisés à partir de polymère perfluorosulfoné, de nanoparticules à base de platine supportées sur poudre de carbone comme catalyseur et de couches de diffusion constituées sur des matériaux à base de fibres de carbone et pouvant contenir un agent hydrophobe de type Téflon. Au delà des matériaux eux-mêmes, cette étude prendra en compte les paramètres concernant la fabrication des AME afin d'établir l'influence des méthodes de mise en forme des différents composants et de leur assemblage.
L'objectif de ce travail de recherche exploratoire est de comprendre les origines de la dégradation des AME en fonctionnement afin de pouvoir, à terme, proposer des solutions génériques pour ralentir le vieillissement par la modification de leur conception ou l'optimisation de leur mode d'utilisation.
La démarche proposée sera d'observer l'évolution des AME soumis à des protocoles de vieillissement in-situ et ex-situ afin d'identifier les paramètres à l'origine de la limitation de la durabilité (aussi bien au niveau des matériaux et des procédés d'élaboration qu'au niveau de l'environnement du composant et des conditions opératoires) et de définir les mécanismes de dégradation mis en jeu pour les différents composants constituants l'AME et leurs interfaces, en s'appuyant sur des analyses physico-chimiques avant et après vieillissement.
Des protocoles de vieillissement ex-situ destinés à simuler le vieillissement en pile seront définis pour les matériaux seuls, pour plusieurs composants de l'AME ou pour l'AME complet afin de déterminer les origines possibles de la dégradation pour chaque matériau ou composant et l'influence de leur association.
Les tests en pile seront menées essentiellement sur des AME de petite surface afin d'explorer une large gamme de modes de fonctionnement et de paramètres d'élaboration. Un protocole de vieillissement sera par la suite sélectionné afin d'être appliqué à des AME de surface représentative de l'application automobile afin de compléter notre étude par la détermination de l'effet d'une répartition inhomogène de certaines conditions opératoires sur la durée de vie.