Étude de la carbonatation et de l'hydratation des membranes alcalines solides dans les piles à combustibles

Résumé
Les piles à combustible alcalines sont des systèmes performants qui fonctionnent à température ambiante et nécessitent moins de métaux précieux (platine) que les piles à combustible à membrane protonique (PEMFC). Des études approfondies concernant la synthèse de membranes alcalines à base d'oxyde de polyéthylène (PEO) ou d'Epichlorhydrine (EpCI) ont montré que ces matériaux présentent des conductivités ioniques du même ordre de grandeur que les membranes Nafion . Les problèmes inhérents à ces technologies sont l'hydratation des membranes (comme pour les PEMFC) et leur sensibilité au CO ₂ par précipitation d'ions carbonates en présence de KOH (carbonatation). La première partie de l'étude concerne la détermination des caractéristiques importantes d'une membrane copolymère PEO-EpCI (conductivité et gonflement). Dans un deuxième temps, le profil de concentration en eau dans une pile en régime stationnaire a été évalué après détermination expérimentale de quelques paramètres physiques (coefficient de diffusion de l'eau, concentration limite). Le problème de la carbonatation est abordé à partir des équations chimiques de formation des ions carbonates. Le profil permet de rendre compte du problème d'assèchement et de précipitation du carbonate de potassium à proximité des électrodes.