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Dembele , Kadia , 1994-....

Fichet , Odile , 19..-.... , chercheuse en physicochimie

Colin , Xavier , 19..-.... , physicien

Grande , Daniel , 19..-.... , chercheur en chimie

Tran-Van , François , 1968-.... , chimiste

Alfonsi , Séverine

CY Cergy Paris Université , 2020-....

École doctorale Sciences et ingénierie , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces , Cergy-Pontoise, Val d'Oise

Stabilité chimique de membranes échangeuses anioniques en milieu alcalin : Effets de leur architecture et composition , Kadia Dembele ; sous la direction de Odile Fichet

Titre provenant de l'écran-titre

Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie

Partenaire(s) de recherche : LPPI - Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces (Laboratoire)

Autre(s) contribution(s) : Odile Fichet, Xavier Colin, Daniel Grande, François Tran-Van, Linda Chikh, Séverine Alfonsi (Membre(s) du jury) ; Xavier Colin, Daniel Grande (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat Chimie - Cergy CY Cergy Paris Université 2022

Les membranes échangeuses anioniques (MEAs) sont utilisées dans diverses applications de stockage et conversion de l'énergie, comme les piles à combustibles alcalines ou les batteries métal-air. Dans ces dispositifs, elles fonctionnent généralement en présence d'un milieu fortement alcalin, ce qui conduit à leur dégradation, et donc à la diminution des performances des dispositifs dans lesquels elles sont utilisées. Aujourd'hui, il devient nécessaire de comprendre le vieillissement des MEAs dans ces conditions, afin d'en concevoir des plus résistantes, ce qui constitue l'objectif de cette étude. Pour cela, de la polyépichlorohydrine (PECH) a tout d'abord été quaternisée via une réaction SN2 avec différentes amines (DABCO, quinuclidine, hexyl diméthyl amine) afin de déterminer le sites ammonium conduisant à la plus longue stabilité en présence de potasse. Ensuite, des matériaux à architecture semi-RIP ont été développés en associant le réseau de polyélectrolyte le plus stable, un réseau de PECH30D quaternisé à, d'une part, du poly (alcool vinylique) (PVA) et d'autre part un polymère neutre fluoré (Fluorolink® E10-H). La stabilité de ces semi-RIP a été évaluée et l'introduction du polymère fluoré s'est avérée plus intéressante. Enfin, des RIPs ont été élaborés à partir deux réseaux PECH ou de PECH-POE quaternisés avec la même quantité de DABCO associés à un réseau neutre fluoré. L'effet de la composition et de l'architecture des matériaux sur leur morphologie, leur sélectivité, leur capacité d'échange ionique et leur conductivité ionique a été étudié. Ces différents matériaux ont ensuite été exposés à des milieux alcalins de concentrations variables chauffés à 50C, afin d'évaluer leur dégradation dans ces conditions et d'identifier le plus stable d'entre eux.

Anionic exchange membranes (AEMs) are used in various energy storage and conversion applications, such as alkaline fuel cells or metal-air batteries. In these devices, they generally operate in the presence of a strongly alkaline medium, which leads to their degradation, and therefore to the reduction in performance of the devices in which they are used. Today, it becomes necessary to understand the aging of MEAs under these conditions, in order to design more resistant ones, which is the objective of this study.For this, polyepichlorohydrin (PECH) was first quaternized via an SN2 reaction with different amines (DABCO, quinuclidine, hexyldimethyl amine) in order to determine the ammonium sites leading to the longest stability in the presence of potash. Then, materials with semi-RIP architecture were developed by associating the most stable polyelectrolyte network, a quaternized PECH30D network with, on the one hand, poly (vinyl alcohol) (PVA) and on the other hand a polymer fluorinated neutral (Fluorolink® E10-H). The stability of these semi-RIPs was evaluated and the introduction of the fluorinated polymer proved to be more interesting. Finally, RIPs were produced from two PECH or PECH-POE networks quaternized with the same amount of DABCO associated with a fluorinated neutral network. The effect of the composition and architecture of materials on their morphology, their selectivity, their ion exchange capacity and their ionic conductivity has been studied. These different materials were then exposed to alkaline media of varying concentrations heated to 50C, in order to assess their degradation under these conditions and to identify the most stable of them.

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