Soutenance de thèse de Soumya ATMANE

Avec l'intérêt croissant pour la commercialisation des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), il devient crucial de développer des matériaux catalytiques efficaces, économiques et non stratégiques pour la réaction de réduction de l’oxygène (ORR). Les catalyseurs actuels, majoritairement à base de platine limite une adoption à grande échelle des PEMFC. Cette thèse explore des alternatives catalytiques à base d’oxyde et d’oxyniture de zirconium notamment sous la forme de couches minces et de nanoparticules (NPs) obtenues par pulvérisation plasma magnétron. Dans une première approche, des couches minces sub-micrométriques ZrOxNy ont été synthétisées par pulvérisation magnétron réactive, en contrôlant précisément les débits de gaz réactifs Ar/O2/N2. Afin d'enrichir ces couches en azote, le processus de pulvérisation magnétron a été assisté par un plasma secondaire radiofréquence dans une atmosphère enrichie d’une petite quantité de H2. Ces films ont été caractérisés en termes de morphologie, composition (x et y) et phases structurales (oxydes, nitrures et oxynitrures). Les performances électro catalytiques ont été évaluées par voltampérométrie cyclique en milieu acide notamment vis-à-vis de l’ORR. La deuxième partie s’intéresse à la synthèse de NPs par pulvérisation sur des liquides, en particulier sur le glycérol et un polyéthylène glycol. L’influence de la présence d’un liquide sous vide sur les mécanismes physicochimiques se produisant au niveau de la cible, dans la phase gazeuse et au niveau de la surface du liquide ont été caractérisés par différents diagnostics (spectrométrie de masse, sonde de Langmuir, capteur de flux d’énergie). Les paramètres de dépôt, comme la puissance, le temps de dépôt et le mode de dépôt (DC et DC pulsé), ont été explorés pour ajuster la taille des NPs caractérisées par microcopie électronique à transmission haute résolution ou par diffusion des rayons X aux petits angles.