Membranes Hybrides Robustes – MENHYR

L’objectif du projet est de valider la possibilité d’une conduction protonique pour membranes PEMFC sur une large gamme de températures allant de –20°C à +200°C. Pour cela, le programme de développement s’appuie sur les capacités de conduction protonique des groupements sulfoniques et des groupements phosphoniques ainsi que sur les capacités de rétention d’eau de phases inorganiques. Des membranes hybrides organiques / inorganiques possédant à la fois une conduction protonique par groupements sulfoniques, intervenant sur la gamme –20°C à 100°C, et une conduction protonique par groupements phosphoniques, intervenant entre 150°C et 200°C seront développées et évaluées dans le cadre du projet. La phase inorganique, grâce à l’amélioration des propriétés de rétention d’eau qu’elle est capable d’apporter au matériau, sera utilisée pour supporter une conduction protonique suffisante entre 100°C et 150°C, c’est-à-dire entre les gammes de températures spécifiques aux deux types de groupements protoniques utilisés. L’approche envisagée consiste à greffer directement sur des phases inorganiques, des groupements conducteurs protoniques, de type sulfonique et de type phosphonique et d’étudier les propriétés électrochimiques correspondantes afin d’identifier les conditions limites de fonctionnement propre à chaque système. Le projet inclut également un volet sur les membranes à base de polybenzimidazole dopé par l’acide phosphorique présentant des propriétés de conduction protonique et de stabilité satisfaisantes entre 150 et 200°C. L’objectif de cette partie est de diminuer cette température de fonctionnement par l’ajout d’une phase inorganique. Le couplage de deux types de conduction protonique dans un même matériau sera envisagé sous toutes ses formes en fonction des niveaux de conductivité accessibles et des limitations de chaque système, en considérant par exemple l’utilisation d’une matrice organique sulfonique couplée avec une phase inorganique phosphonique, ou encore la présence de deux phases inorganiques, l’une conductrice sulfonique, l’autre conductrice phosphonique dans une matrice inerte.