Pour décarboner notre société, l'hydrogène vert, produit par électrolyse de l'eau à partir d'électricité renouvelable, est une piste prometteuse. Les électrolyseurs reposent toutefois aujourd'hui sur des polymères fluorés (PFAS), dont l'Europe prépare la restriction en raison de leur impact environnemental. Des remplaçants sans fluor, les ionomères hydrocarbonés (HC), progressent pour les membranes, mais leur utilisation dans les électrodes donne encore des performances trop basses, probablement à cause d'une mauvaise dispersion de l'ionomère dans l'électrode.
L'électrode étudiée est un matériau nanoporeux constitué d'agrégats de carbone supportant le catalyseur (nanoparticules de Pt), liés entre eux par l'ionomère. La distribution spatiale de l'ionomère joue un rôle déterminant car il doit assurer la conduction ionique jusqu'aux sites catalytiques sans obstruer le transport des gaz. Or la visualisation de cet ionomère est un vrai défi, car il forme un film fin, de quelques nanomètres, recouvrant le carbone. Notre groupe a acquis une expertise unique sur l'imagerie de cet ionomère par tomographie électronique (E-TOMO). Dans le cas des piles à combustible (PEMFC), où l'ionomère est fluoré, cela a permis de comprendre sa distribution au sein de l'électrode.
L'objectif de cette thèse est, en s'appuyant sur cette expertise, de fournir les premières images 3D de la distribution de l'ionomère HC dans les électrodes. La méthodologie sera optimisée pour réduire les temps d'analyse, en tirant profit des avancées récentes du domaine. Les analyses menées sur différentes électrodes fourniront des informations permettant d'optimiser leur procédé de fabrication mais aussi de mieux comprendre leurs performances et de connaître leur stabilité. L'E-TOMO pourra ainsi pleinement jouer son rôle dans le développement des électrodes sans fluor des électrolyseurs AEMWE.