Note ABES Morphological control of electrospun reinforcements for hydrogen fuel cell membranes Contrôle morphologique des renforts electrofilés pour les membranes de piles à combustible à hydrogène Électrofilage Électropulvérisation Renforts mécaniques Membranes de pile à combustible Composites Electrospinning Electrospraying Mechanical reinforcement Fuel cell membranes Composites 621.31 Piles à combustible à hydrogène Piles à combustible à membrane échangeuse de protons Membranes (technologie) Dans le contexte du réchauffement climatique actuel, les piles à combustible à hydrogène représentent un vecteur énergétique prometteur pour atténuer le changement climatique. Cependant, leur utilisation à grande échelle est en partie limitée par les propriétés mécaniques des ionomères, composants essentiels des membranes échangeuses de protons (PEM) permettant la conduction protonique. Lorsqu’ils gonflent dans l’eau, les ionomères présentent une faible résistance mécanique, et les cycles répétés de gonflement–retrait pendant le fonctionnement de la pile induisent des contraintes supplémentaires conduisant à la dégradation de la membrane à l’usage. L’objectif de cette thèse de doctorat est de renforcer les PEM à l’aide de membranes fibreuses structurées obtenues par électrofilage et incorporant des particules d’ionomère déposées par électropulvérisation. Dans un premier temps, l’électrofilage du polysulfone à partir d’une formulation verte ainsi que l’électropulvérisation de l’ionomère ont été étudiés et optimisés. Ces procédés ont ensuite été combinés par une approche de dépôt assisté par gabarit électrostatique afin de produire des renforts structurés. Enfin, ces renforts ont été intégrés dans les PEM, et les films ainsi obtenus ont été caractérisés en termes de propriétés mécaniques, de conductivité protonique et de comportement au gonflement. Le renfort n’a pas affecté la conductivité protonique ni le comportement au gonflement des ionomères, tout en améliorant leurs propriétés mécaniques. De plus, les performances de ces renforts ont été comparées à celles de PEM renforcées par des membranes électrofilées d’autres morphologies. : In the context of ongoing global warming, hydrogen fuel cells represent a promising energy vector for mitigating climate change. However, their large-scale utilization is partly hindered by the mechanical limitations of ionomers, the key constituents of proton-exchange membranes (PEMs) that enable proton conductivity. Upon swelling in water, ionomers exhibit poor mechanical strength, and during fuel cell operation repeated swelling–shrinkage cycles induce additional stress leading to membrane over time. The objective of this doctoral thesis is the reinforcement of PEMs using structured electrospun fibrous membranes incorporating electrosprayed ionomer particles. First, the investigation and optimization of the electrospinning of polysulfone from a green formulation and the electrospraying of the ionomer were investigated. Then, these processes were combined via an electrostatic template-assisted deposition approach to produce structured reinforcements. Finally, the reinforcements were integrated into PEMs, and the resulting films were characterized for mechanical properties, proton conductivity, and swelling behavior. The reinforcement did not affect the proton conductivity or the swelling behavior of ionomers while improving their mechanical properties. Furthermore, the performance of this reinforcement was compared with that of PEMs reinforced by electrospun membranes of other morphologies. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 14415940 http://www.theses.fr/2025STRAE024/document http://www.theses.fr/2025STRAE024/abes Safarli Ismayil 1998-09-12 FR 294271546 193299688GK 21622113 4200002 https://theses.fr/2025STRAE024 2025STRAE024 https://doi.org/10.70675/570db252zdc4az46e5z85a5zc5494efb51d5 2025-10-21 Physico-chimie des matériaux Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Schlatter Guy MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 136676960 Laberty-Robert Christel MADS_PRESIDENT_DU_JURY 084148977 Vandesteene Marie MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 191224022 Rossi René MADS_RAPPORTEUR_1 271908378 Degoutin Stéphanie MADS_RAPPORTEUR_2 233991174 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 182 156500019 Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157548457 255208 ddc:620 Schlatter Guy Laberty-Robert Christel Vandesteene Marie Rossi René Degoutin Stéphanie École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....) PDF 14415940 confidentialité 2025-10-21 2030-10-24 confidentialité 2025-10-21 2030-10-24 confidentialité 2025-10-21 2030-10-24 confidentialité 2025-10-21 2030-10-24