• Ingénierie: pour la première fois, la couche ultrafine du polymère échangeur d'ions contenu dans les électrodes d'une pile à combustible a été observée en 3D!____¤201411

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Three-dimensional analysis of Nafion layers in fuel cell electrodes» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis d'observer en 3D, pour la première fois, la couche ultrafine du polymère conducteur protonique, échangeur d'ions, contenu dans les électrodes d'une pile à combustible (PAC), où se déroulent les réactions électrochimiques produisant de l'électricité.
     
    Rappelons tout d'abord que la nanocouche de polymère «est la zone où tous les réactifs chimiques sont acheminés, et mis en contact avec des particules de carbone contenant le catalyseur de la réaction : le platine».

     

    Bien que «jamais observée directement avec précision», l’épaisseur de la nanocouche de polymère, «estimée entre 5 et 10 nanomètres (10-9 m)», constitue avec la surface de contact entre le polymère et les particules de carbone un élément essentiel de la performance de la PAC.

     

    De ce fait, «afin d'étudier la structure de ce polymère à l'échelle nanométrique», a été développé, dans le cadre de l'étude ici présentée, «un mode opératoire inédit, basé sur la microscopie électronique», qui permet «de visualiser la répartition de ce polymère dans les électrodes, et ainsi de contrôler tous ces paramètres».

     

    Plus précisément, «en travaillant sur des échantillons dont le nanocatalyseur (platine) a été retiré, et marqués au césium (pour un meilleur contraste sur les images générées)», il a été possible, «grâce à un microscope électronique en transmission de pointe», d'observer ces prélèvements d’électrodes en 3D et de déterminer avec précision «à la fois l’épaisseur de la couche mais aussi son taux de recouvrement des particules de carbone».

     

    Cette nouvelle technique de mesure, qui «donne accès à ces données jusqu’alors inatteignables et indispensables pour un bon contrôle de la fabrication de ces éléments afin d’obtenir une couche optimale (fine et continue)», va permettre d’améliorer le fonctionnement de la pile à combustible en apportant une aide précieuse au développement de nouveaux procédés ou de nouveaux modèles d'électrodes.

     

     


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