Nouvelle membrane composite à base de liquides ioniques de phosphate de zircon pour les piles à combustible avec membrane échangeuse de protons haute température

Résumé

Des membranes composites à base de liquides ioniques (IL) de phosphate de zircon (ZrP) et d’imidazolium, sur matrice de polytétrafluoroéthylène (PTFE) ont été préparées et évaluées pour leur application dans des piles à combustible avec membranes échangeuses de protons (MEP) fonctionnant à 200 °C. Les résultats expérimentaux présentés ici montrent que la membrane synthétisée présente une haute conductivité protonique de 0,07 S cm^-1, c’est-à-dire 70 % de celle du Nafion. De plus, les membranes composites présentent une conductivité protonique très élevée de 0,06 S cm^-1 lorsqu’elles sont traitées à 200 °C dans des conditions complètement anhydres. Les images obtenues par microscopie électronique à balayage (MEB) indiquent la formation de très petites particules, d’un diamètre se situant dans la gamme de 100e300 nm, à l’intérieur des pores d’une matrice de PTFE. L’analyse thermo-gravimétrique (TGA) révèle une perte de poids maximale de 20 % jusqu’à 500 °C pour la membrane synthétisée. L’augmentation de la conductivité protonique est attribuée à la création de multiples trajets conducteurs de protons dans la matrice de la membrane. L’élément IL agit comme un pont de proton. Ces membranes peuvent donc être utilisées dans les piles à combustible avec MEP à des températures d’environ 200 °C.