La relaxométrie RMN à champ cyclé - étude de membrane pour pile à combustible

Vue du réceptacle échantillon dans le relaxomètre

La relaxométrie RMN à cyclage de champ utilise une propriété standard de la relaxation de l’aimantation nucléaire longitudinale associée à la dynamique moléculaire centrée sur la fréquence de résonance du spin nucléaire porté par la molécule. Son originalité réside dans la large gamme de champ magnétique, donc de fréquence de résonance, accessible. Grâce à un cyclage rapide de l’intensité du champ magnétique, incluant une phase de pré-polarisation de l’aimantation, un signal de relaxation d’aimantation est mesurable à des intensités de champ magnétique non envisageables en RMN à champ permanent. Ainsi, le relaxomètre acquis par le DRFMC (Spinmaster FFC2000 STELAR) permet la mesure de la vitesse de relaxation longitudinale proton entre 10 kHz et 40 Mhz. En conséquence la relaxométrie à champ cyclé sera mise à profit pour analyser tout processus dynamique moléculaire centré sur la gamme 0.1ms-100ms. Cette technique est particulièrement adaptée à l’étude de la dynamique moléculaire en milieu confiné où le ralentissement et la nature des mouvements d’une molécule sonde résultent d’interactions entre la molécule et la matrice d’accueil.

 

Profils de relaxation (dispersions) des protons de la molécule d’eau dans deux membranes Nafion et Polyimide au taux d’hydratation d’équilibre à température ambiante ( 20%)

Les profils de vitesse de relaxation longitudinale enregistrés pour la molécule d’eau dans des membranes de nature et de structure différentes sont présentés sur la figure 1 (collaboration avec le Laboratoire de Physique de la Matière Condensée de l'Ecole Polytechnique-Palaiseau). La différence de forme des dispersions met en évidence la différence de mécanisme d'interaction eau-polymère entre les polyimides et le Nafion et la différence de mécanisme de gonflement entre les deux structures.

 

Maj : 30/05/2013 (301)

 

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