Développement d’un générateur électrochimique MnO2/Zn à double électrolytes solide à base de PVA
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Date
2023-06
Authors
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Publisher
UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA
Abstract
Ce travail de mémoire a eu pour objet de développer un générateur électrochimique
Zn/MnO2 utilisant une membrane bipolaire à base de PVA entant qu’électrolyte solide
conducteur protonique.
Nous avons pu préparer deux types de membranes : les membranes monopolaires tels
que PVA-H2SO4 et PVA-KOH et les membranes bipolaires KOH-PVA-H2SO4. Ces membranes
ont été caractérisées par spectroscopie d’impédance électrochimique.
La conductivité de ces membranes augmente avec l’augmentation du taux : d'acide
(H2SO4) et de base (KOH), associé(s) au PVA aussi bien qu'avec l'augmentation de l'hydratation
de ces membranes. Les propriétés électriques des membranes monopolaires sont meilleures que
celle du PVA pur néanmoins, leurs propriétés mécaniques se dégradent au-delà de 20 wt.% en
H2SO4 ou de 10 wt.% en KOH. Ainsi, la membrane bipolaires de composition (10 wt.%)KOHPVA-
H2SO4(20 wt.%) présente une conductivité protonique relativement élevée : ~ 2,3 10-3 S
cm-1 à HR = 100%. Ceci en fait une membrane protonique très prometteuse.
D’autre part, cette membrane bipolaire a été utilisée entant qu’électrolyte protonique
dans un générateur Zn/MnO2 "tout solide". La composition de la masse active de chaque
électrode a été également modifiée de manière à avoir des électrodes à base de Zn et de MnO2
d’acidités différentes. Ceci a été réalisé par l'ajout de 5% (wt.) de PWA à la cathode : MnO2-
NC(5 wt.%) et de 5% (wt.) de KOH et 2% (wt.) de NC au Zn dans l’anode. L'association de ces
deux électrodes modifiées et de la membrane bipolaires à base de PVA permet d'avoir une
cellule galvanique de performances remarquables. En effet, une capacité de 9,15 Ah kg-1 et une
énergie spécifique de 11,83 Wh kg-1 ont été recueillies expérimentalement de ce système. Bien
que ces résultats sont prometteur, l’optimisation de la composition de la membrane et des deux
électrodes, en particulier l’électrode négative, pourrait améliorer d’avantage les performances
de ce type de générateurs. Ceci peut être atteint par la substitution totale ou partielle du KOH
associé au Zn par une quantité équivalente d’un sel hydraté compatible avec cette masse
anodique.