IonMCell (2024-2027)

Le projet IonMcell (ANR) a pour ambition de réaliser des membranes échangeuses de proton pour pile à combustible (PEMFC) à base de matériaux cellulosiques. Il s’inscrit dans une volonté à court terme de remplacer les substances polyfluoroalkylées (PFAS) présentes dans les membranes commerciales type Nafion ou d’Aquivion. Ce projet regroupe deux partenaires académiques : le CERMAV et le SyMMES ainsi que deux centres technologiques : le CTP et le FCBA.

Objectifs du projet

Le projet a pour ambition, dans un premier temps, de concevoir un ensemble de membranes bio-sourcées en jouant sur la nature et la structure des polysaccharides ainsi que sur la capacité de modifier indépendamment leur chimie de surface avec une variété de fonctions actives. En permettant de décorréler les aspects structuraux des aspects de fonctionnalisation, de tels systèmes modèles permettront de comprendre de manière plus fondamentale le transport ionique dans des membranes fibrillaires en fonction de leur microstructure, de la chimie du matériau et de ses constituants, ainsi que du rôle du solvant.

Par ailleurs, le projet a pour objectif de clarifier leurs propriétés thermomécaniques au regard de leur mécanisme de vieillissement en étudiant les questions de stabilité chimique et mécanique à long terme. À l’aide de cette recherche sur la relation structures-propriétés et une ingénierie de surface contrôlée, il s’agira de conférer aux membranes à base de polysaccharides une conduction ionique élevée. Cette possibilité constituerait une rupture majeure dans la conception de membranes échangeuse d’ions.

Le développement des piles à combustible à membrane échangeuse de protons, dont l’objectif est de convertir l’hydrogène en électricité, est essentiel dans le cadre de la transition énergétique. L’avantage de ce procédé électrochimique est d’être non polluant, générant principalement de l’eau. 

Le projet IonMcell vise à combiner l’expertise de laboratoires académiques et de centres techniques reconnus sur les matériaux biosourcés (CERMAV, CTP, FCBA) et sur les polymères conducteurs d’ions (SyMMES) afin d’établir la cellulose, issue d’une biomasse abondante et renouvelable, dans le monde des piles à combustible en concevant des membranes échangeuses de protons bon marché et durables. Il s’agira de pousser plus avant les propriétés mécaniques et de conductivité de membranes à base de sPEEK (non fluoré) à l’aide de charges de nanocristaux (CNC) ou nanofibrilles (MFC) de cellulose fonctionnalisées chimiquement. Cette fonctionnalisation (ex. oxydation périodate, sulfonation) augmentera la teneur en sites anioniques dans la matrice afin d’améliorer les propriétés de conduction protonique du biocomposite.


  source : ANR