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Thèse sur électrodes pour pile à combustible H/F

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Informations générales

Référence : UMR5253-SARCAV-002
Lieu de travail : MONTPELLIER
Date de publication : mardi 6 novembre 2018
Nom du responsable scientifique : Sara Cavaliere
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 14 janvier 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 1 768,55 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Ce travail s'intègre dans la recherche sur la conversion propre de l'énergie via les piles à combustible et vise à développer de nouvelles électrodes nanostructurées autosupportées pour les cathodes de ces dispositifs, dans le but d'obtenir une activité massique et une durabilité élevées. Des supports nanofibreux de carbone seront préparés et fonctionnalisés à la surface, puis des électrocatalyseurs à base de Pt et alliages sous forme de particules ou couches minces seront élaborés. Le post-doc travaillera sur toutes les étapes de la préparation de ces électrodes hiérarchiques en utilisant une gamme de techniques physico-chimiques pour la caractérisation des propriétés structurelles, morphologiques, texturales et électrocatalytiques. En particulier, des réseaux de nanofibres de carbone (CNF) seront préparés par électrofilage. Ils seront densifiés par croissance in situ de nanotubes sur leur surface afin d'obtenir une porosité optimale pour le transfert de masse, de protons et d'électrons. Pour augmenter l'ancrage, la dispersion et l'interaction des nanocatalyseurs à la surface des CNF, les fibres seront fonctionnalisées chimiquement avec des groupements contenant N ou O par des traitements au plasma en phase gazeuse. Les catalyseurs ayant une activité et une durabilité élevées seront déposés sur les réseaux de fibres. Différentes morphologies seront étudiées pour leur activité et leur stabilité, notamment les nanoparticules préparées par des méthodes assistées par micro-ondes et les couches minces par électrodépôt. Des approches ciblées seront utilisées pour assurer une grande surface électrochimique. La caractérisation des matériaux sera effectuée à chaque étape de la synthèse. L'activité électrocatalytique des électrocatalyseurs vis-à-vis de la réaction de réduction de l'oxygène en milieu acide sera évaluée à l'aide de techniques électrochimiques ex situ. Les assemblages membrane-électrode seront préparés à l'aide d'électrodes autosupportées et leurs performances seront évaluées dans une pile à combustible ainsi que leur durabilité en appliquant des tests de vieillissement accéléré.

Contexte de travail

Le laboratoire "Agrégats, Interfaces et Matériaux pour l'Energie" de l'Institut Charles Gerhardt Montpellier (ICGM), est une unité de recherche mixte CNRS - Université de Montpellier - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, désignée Institut Carnot par Ministère de la Recherche en reconnaissance de sa recherche collaborative avec l'industrie. Son programme de recherche sur les piles à combustible et l'hydrogène a été développé au cours des 20 dernières années et le groupe « Piles à combustible » comprend actuellement 9 chercheurs et 12 post-doctorants et doctorants. Il possède une solide réputation internationale pour ses contributions dans le domaine du développement, de la modification et de la caractérisation de membranes conductrices de protons, et a été le pionnier dans le développement de matériaux membranaires polymères pour application à haute température et, plus récemment, de catalyseurs non nobles. Le groupe développe actuellement des méthodes de dépôt des renforts actifs des membranes pour piles à combustible et électrolyse, des électrocatalyseurs nanométriques et leurs supports, des catalyseurs sans métaux nobles et à teneur très faible en platine.

Informations complémentaires

Thèse financé par le projet européen H2020 GAIA (next Generation AutomotIve membrane electrode Assemblies)

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