Modulation des propriétés hydrophiles des membranes à base de PVA pour applications dans les cellules électrochimiques
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Date
2025
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Publisher
UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA
Abstract
Ce travail de mémoire a porté sur la modulation des propriétés hydrophiles des
membranes à base de PVA, en vue de leur utilisation dans des applications électrochimiques,
notamment en tant que membranes électrolytiques pour l’électrolyse de l’eau dans une cellule
à double compartiment.
Trois membranes protoniques ont été étudiées : PVA-H et PVA-Q et PVA-Q-H. Ces
membranes ont été préparées puis caractérisées par différentes techniques, notamment la
spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et la spectroscopie d’impédance
électrochimique. Le greffage des groupements sur les chaines du polymère a été confirmé par
ces techniques.
Les résultats obtenus montrent que ces membranes présentent des capacités d’échange
ionique satisfaisantes. Les membranes PVA-Q et PVA-H affichent des CEI proches, atteignant
respectivement 53.1 méq/100g et 52.3 méq/100g. En revanche, la membrane ternaire PVA-QH présente une CEI inférieure, de 36.3 méq/100g. Ces valeurs montrent que ces membranes
cationiques peuvent constituer des candidats très prometteurs pour des applications
électrochimiques, en offrant un bon compromis entre modification chimique et performance
ionique.
L’étude du gonflement a permis de mettre en évidence les effets opposés des deux
modificateurs sur l’hydratation des membranes. Le PVA pur présente un taux de gonflement de
249.69 %, qui augmente significativement à 376.78 % après l’ajout d’acide phosphorique
(PVA-H), en raison de la présence de groupes hydrophiles. En revanche, la membrane PVA-Q
affiche le taux de gonflement le plus faible (204.28 %), attribué à la densification du réseau
polymérique, limitant ainsi la pénétration de l’eau. Ainsi, la membrane PVA-Q-H montre un
taux intermédiaire de 229.83 %, traduisant un équilibre entre ces deux effets antagonistes.
Concernant la conductivité ionique, les membranes modifiées présentent des
performances électriques nettement supérieures à celle du PVA pur (4.52 10-5 S cm-1). La
membrane PVA-H atteint la conductivité la plus élevée (1.12 10-3 S cm-1), soit environ 25 fois
supérieure, grâce aux protons mobiles apportés par l’acide phosphorique. La membrane PVAQ montre également une amélioration notable (4.01 10-4 S cm-1), soit environ 9 fois supérieure
à celle du PVA pur. Cette amélioration, bien que significative, reste inférieure à celle du PVA50
H, ce qui prouve que l’hydroquinone agit principalement comme modificateur structural plutôt
que comme source directe de porteurs de charge. Enfin, la membrane PVA-H-Q présente une
conductivité de 9.57 10-4 S cm-1, presque équivalente à celle du PVA-H, traduisant un effet
combiné favorable des deux modificateurs.