Optimisation du conditionnement des PEMFC : de la compréhension avancée des phénomènes à petite échelle jusqu'à la validation en stack/système

Le conditionnement d'une pile PEMFC constitue une étape obligée pour garantir le bon fonctionnement des cellules. Cette toute première phase de fonctionnement s'effectue de manière générale dans des conditions très contrôlées et favorables en termes d'humidité, de température et de densité de courant afin d'hydrater la membrane et « d'activer » correctement les couches catalytiques pour optimiser les performances. Sa durée est généralement de quelques heures ce qui constitue un coût et des contraintes non négligeables pour l'industrialisation des systèmes PEMFC. Au travers de résultats récents au CEA LITEN, des protocoles de conditionnement rapides en quelques minutes ont pu être mis au point. Toutefois, une meilleure compréhension des phénomènes demeure nécessaire pour optimiser les conditions opératoires en fonction des composants utilisés. Les objectifs de cette thèse visent donc en premier lieu à étudier l'impact des procédures de conditionnement sur un c?ur de pile de référence et à faire le lien entre l'évolution de ses propriétés physico-chimiques à l'aide des différents moyens de caractérisations (microscopie électronique, sorption d'eau, XPS, DRX, campagnes de caractérisations aux grands instruments) et les mesures électrochimiques au cours du conditionnement. Dans un second temps, l'influence de la composition du c?ur de pile sur le conditionnement sera caractérisée en lien avec l'intégration de nouveaux catalyseurs/ionomères et/ou utilisation de nouveaux procédés de fabrication. Au final, ces travaux permettront de mieux comprendre le fonctionnement des c?urs de pile et d'explorer de nouvelles voies de conditionnement pour faciliter, raccourcir et améliorer la première mise en route des piles PEMFC tout en garantissant leurs performances et leurs durées de vie.