Comportement électrochimique de revêtements architecturés et nanostructurés déposés sur substrat métallique pour application dans les piles à combustible

Abstract

Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) permettent de convertir l’énergie chimique du dihydrogène en énergie électrique. Parmi elles, les HT-PEMFC fonctionnent à haute température (au-delà de 120°C) et grâce à des membranes à base de PBI contenant de l’acide orthophosphorique. Dans cette technologie, les plaques bipolaires subissent des phénomènes de corrosion qui peuvent engendrer une importante baisse des performances de la pile à combustible. L’objet de ce travail est de proposer une solution de protection par un revêtement de nitrures monophasés, déposé par pulvérisation cathodique magnétron réactive ou par HiPIMS réactif. L’influence de la structure cristalline et de la microstructure des revêtements sur les propriétés physico-chimiques a été étudiée. Les propriétés électrochimiques des revêtements obtenues ont été quantifiées suivant deux approches. Dans un premier temps, la résistance à la corrosion des revêtements développés a été caractérisée à température ambiante et en température dans un électrolyte liquide. Ce travail a permis de démontrer la pertinence de ces composés pour leurs propriétés anticorrosion. Des tests en pile à combustible (monocellule) ont ensuite été réalisés. Les performances électrochimiques ont été évaluées ainsi qu’une étude du vieillissement du système.