Développement d’une membrane cationique à base de PVA pour des systèmes électrochimiques
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Date
2024-07
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Publisher
Université Mohamed Boudiaf - M’Sila
Abstract
Ce travail de mémoire s’inscrit dans le cadre du développement d’une membrane à base
de PVA pour une utilisation potentielle dans les systèmes électrochimiques à double
électrolyte tels que les électrolyseurs et les batteries MnO2/Zn.
Deux types de membranes cationiques ont été étudiés : PVA-H et PVA-Na
échangeuses d’ions H+ et Na+ respectivement. Ces membranes ont été préparées puis
caractérisées par différentes techniques à savoir : diffraction des rayons X, spectroscopie infra
rouge à transformer de Fourier et spectroscopie d’impédance électrochimique. Le greffage des
groupements
et
–
sur les chaines du polymère a été confirmée par les
techniques citées auparavant.
Ces membranes, utilisées entre deux solutions de NaCl, montrent des conductivités
ioniques relativement élevées. En effet, la conductivité ionique de la membrane PVA-H (10
wt.%) est de 3,9 10-3 S cm-1, tandis que celle PVA-Na (10 wt.%) est de 2,6 10-3 S cm-1. Ceci
montre que la conductivité de la membrane protonique est supérieure à celle de la membrane
sodique par un facteur de 1,5. Ainsi, ces membranes possèdent des capacités d’échange
suffisantes. En effet, la membrane PVA-H a une capacité d’échange ionique relativement
élevée (30 méq-g/100 g) comparée à celle de la membrane PVA-Na (18 méq-g/100 g). Ce qui
en fait des membranes cationiques très prometteuses dans le domaine de l’électrochimie.
D’autre part, la membrane protonique PVA-H a été utilisée dans un électrolyseur de
l’eau à double électrolyte dans le but de réduire l’énergie consommée lors de l’électrolyse.
Effectivement, la tension d’électrolyse moyenne lors d’une électrolyse à double électrolyte est
inférieure à celle d’une électrolyse alcaline, effectues dans les mêmes conditions, par au
moins 0,9 V. Ce résultat montre l’efficacité de l’électrolyse à double électrolyte par rapport à
une électrolyse usuelle (alcaline). Ainsi, que soit en régime dynamique ou en régime statique,
pour une même quantité d’électricité utilisée, un gain d’énergie nécessaire à l’électrolyse de
38 % a été obtenu.
D’autre part, la membrane PVA-Na a été utilisée pour séparer les deux compartiments
d’un générateur MnO2/Zn à double électrolyte. Cette cellule a livré une tension à vide de 2,43
V, nettement supérieure à celle des cellules conventionnelles (1,5 V) utilisant un seul
électrolyte. Cette tension reste pratiquement constante pendant plusieurs heures, mais après