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Theses Year : 2003

Development of metallic composite membranes for hydrogen purification.

Développement de membranes métalliques composites pour la purification de l'hydrogène.

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Abstract

Fuel cells are able to convert chemical energy into electrical energy. There are different types of cells; are best suited to power an electric vehicle is currently the PEM (Proton Exchange Membrane). They require a supply of pure hydrogen, which can originate from in-situ reforming of fuels. The reforming products are made of a mixture of gas it is necessary to extract hydrogen for fuel cell. To separate the components of a gaseous mixture, a simple way is to use a membrane permeation. The palladium is selectively permeable to hydrogen, it is the material of choice for the realization of membrane purification of hydrogen. This work has been to develop the membrane by depositing a thin film of palladium on porous mechanical support. The technique used is that of the electroless: a palladium salt and a reducing agent are brought together and the filing is done on the catalytic surface of the substrate. The bibliographic work on this technique is followed by experimental studies support dense to understand the various factors governing the filing. In a first step, of potentiometric were conducted to determine the influence of various factors on the electrochemical potential of the bath. Then, the kinetics of weight gain of the substrate were recorded to make the link between operating conditions and the deposition efficiency obtained and its adhesion to the substrate. Then, the! s deposition of palladium were tested on substrates sintered to achieve the thin membrane deposited on porous mechanical support. These studies have helped understand the mechanisms governing the process of electroless deposition and applied to the achievement of membranes were tested for their permeation properties towards hydrogen.
Les piles à combustibles permettent de convertir l'énergie chimique en énergie électrique. Il existe différents types de piles; les mieux adaptées pour équiper un véhicule électrique étant actuellement les PEM (Proton Exchange Membrane). Elles nécessitent une alimentation en hydrogène pur, pouvant provenir du réformage in situ de carburants. Les produits du réformage sont constitués d'un mélange de gaz dont il faut extraire l'hydrogène pour alimenter la pile. Pour séparer les composants d'un mélange gazeux, un moyen simple consiste à utiliser une membrane de perméation. Le palladium étant perméable sélectivement à l'hydrogène, il est le matériau de choix pour la réalisation de membranes de purification de l'hydrogène. Ce travail a consisté à élaborer cette membrane en déposant un film fin de palladium sur un support mécanique poreux. La technique utilisée est celle de l'électroless: un sel de palladium et un réducteur sont mis en présence et le dépôt se fait sur la surface catalytique du substrat. Le travail bibliographique sur cette technique est suivi d'études expérimentales sur support dense afin de comprendre les différents facteurs gouvernant ce dépôt. Dans un premier temps, des mesures potentiométriques ont été réalisées afin de déterminer l'influence de divers facteurs sur le potentiel électrochimique du bain. Puis, des cinétiques de prise de masse du substrat ont été enregistrées afin de faire le lien entre les conditions opératoires et le rendement de dépôt obtenu ainsi que son adhérence au substrat. Ensuite, le! s dépôts de palladium ont été testés sur des substrats frittés afin de réaliser la membrane en couche mince déposée sur support mécanique poreux. Ces études ont permis de comprendre les mécanismes gouvernant le procédé de dépôt par électroless et de l'appliquer à la réalisation de membranes qui ont ensuite été testées pour leur propriétés de perméation vis à vis de l'hydrogène.
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Dates and versions

pastel-00001154 , version 1 (27-07-2010)

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  • HAL Id : pastel-00001154 , version 1

Cite

Fanny Gaillard. Développement de membranes métalliques composites pour la purification de l'hydrogène.. Physique [physics]. Ecole Polytechnique X, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001154⟩
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