Développement de composites conducteurs bio-sourcés pour cellules PEMFC

Les procédés d'impression d'encre sont aujourd'hui étudiés pour développer de nouvelles architectures de pile à combustible PEMFC, potentiellement moins chères, plus compactes et plus faciles à fabriquer. Le sujet de thèse proposé porte sur le développement et la mise en ?uvre d'une encre conductrice bio-sourcée sans solvant toxique pour la réalisation de canaux de circulation des fluides dans la surface active. Les travaux seront consacrés à l'étude d'un composé organique, non toxique et thermoréticulable, permettant d'obtenir un polymère présentant une forte stabilité chimique et une rigidité supérieure à celle du PVDF. Il a été montré que des charges carbonées pouvaient y être insérées. Il apparait donc comme une solution intéressante pour la formulation d'encres destinées à la réalisation de composites carbonés imprimés, adaptés aux contraintes du milieu PEMFC. En premier lieu, l'étude portera sur la recherche de formulations d'encres à base de ce composé maximisant la conductivité électrique du composite carboné. Parallèlement, le comportement rhéologique des encres sera analysé et ajusté pour garantir leur compatibilité avec l'impression de couches épaisses par différents procédés, notamment la sérigraphie. Pour les encres les plus prometteuses, la réalisation d'échantillons représentatifs, incluant l'impression de pistes conductrices sur différents supports, permettra de caractériser ces composites en termes de propriétés mécaniques, thermiques et électriques. L'influence de la nature des charges carbonées et du support utilisé sera également étudiée. Dans le cas d'une impression sur support carboné (par exemple sur couche de diffusion), l'intérêt d'une carbonisation du composite déposé sera analysé, avec des caractérisations avant et après carbonisation. Enfin, les formulations d'encre et les procédés seront validés au travers de la fabrication et de la caractérisation électrochimique de cellules de PEMFC imprimées.