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La pile à combustible est un élément clé de la filière hydrogène pour la production propre d'énergie électrique. Des prototypes sont déjà fabriqués avec succès, mais un certain nombre de verrous technologiques bloquent actuellement une commercialisation industrielle.

La pile à combustible est un élément clé de la filière hydrogène pour la production propre d'énergie électrique. Des prototypes sont déjà fabriqués avec succès, mais un certain nombre de verrous technologiques bloquent actuellement une commercialisation industrielle.
L'un de ces verrous se situe au niveau du coeur de la pile, constitué d'une membrane polymère prise en sandwich entre deux électrodes. Au laboratoire des Polymères Conducteurs Ioniques, nous sommes spécialisés dans l'étude de la membrane, élément capital du dispositif. Nos objectifs sont l'augmentation de sa conductivité protonique, la diminution des coûts de fabrication, et l'augmentation de sa durée de vie.
Ce sujet de thèse permet de faire le lien entre ces trois problématiques. Il s'agit d'explorer les relations structure/propriétés/durabilité de la membrane en fonction de son épaisseur. En effet, la conductivité protonique et donc les performances de la pile peuvent être facilement améliorées par une diminution significative de l'épaisseur de la membrane (typiquement de 50 à 5 µm). Cette membrane plus fine permet bien évidemment de réduire les coûts de fabrications, mais encore faut-il qu'elle présente des propriétés physiques (liées à sa structuration) et une durabilité suffisantes. Ce dernier point est en particulier critique, car la membrane, et les polymères de façon plus générale vieillissent au cours de leur utilisation. Dans le cas de la pile à combustible, le vieillissement de la membrane peut entraîner une baisse de l'énergie fournie, voir l'arrêt de la pile.