L'étude du stockage solide de l'hydrogène et des complexes sigma-dihydrogène

The study of solid hydrogen storage and o-dihydrogen complexes

• Auteur / Autrice : Sameh Dhaher
• Direction : Mary Grellier, Sylviane Sabo-Etienne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Organométallique et de Coordination
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie de Coordination (Toulouse ; 1974-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogénation

Hydrogène

Mots clés libres

Stockage de l'hydrogène

Hydrogénation

Déshydrogénation

Caractérisation

Diffraction de neutron

Dopage de matériaux

Vecteur énergétique

Complexes sigma dihydrogène

Synthèse

Calcul DFT

MgH2

Techniques de caractérisation

NMR

Hydrogen storage

Energy carrier

Hydrogenation

Dehydrogenation

Synthesis

O-dihydrogen complex

Material doping

MgH2

Characterization techniques

NMR

X-ray diffraction

Neutron diffraction

DFT calculation

Résumé

L'adoption d'un cycle énergétique propre et sans émissions utilisant l'hydrogène comme vecteur d'énergie pourrait être la solution afin de limiter les effets néfastes de la crise énergétique et du réchauffement climatique sur la planète. Ainsi, le manque de dispositifs efficaces de stockage d'hydrogène a stimulé la recherche de nouveaux systèmes. Dans ce manuscrit, la déshydrogénation du complexe bis-dihydrogéno-ruthénium sans additifs au centre de ruthénium a été rapportée au chapitre II. Le complexe dimérique inhabituel et rare portant deux ponts phosphido a été consulté par thermolyse du complexe bis (dihydrogène) RuH2(H2)2(PCyp3)2. Le complexe a été caractérisé par RMN, IR, UV-visible, rayons X, structure neutronique et calculs DFT. Étonnamment, le complexe présente une absorption et une libération réversibles de H2 à la température ambiante en solution ainsi qu'à l'état solide. Il s'agit d'un critère majeur pour la conception d'un matériau de stockage d'hydrogène solide. L'activation de la liaison H-H a fait l'objet d'une étude détaillée au chapitre III. Plusieurs nouveaux complexes de ruthénium portant des ligands de coordination fac, 1,3,5-triaminocyclohexane (tach) et 1,4,7-triazacyclononane (tacn) et différents anions ont été préparés. Une enquête DFT a été déployée tout au long de ces études pour un examen de niveau fin de l'activation des liaisons H-H. Un objectif intéressant dans le contexte du stockage de l'hydrogène est de combiner l'hydrure de magnésium, le MgH2 ou les MOF à des complexes organométalliques. Tel est l'objet du quatrième chapitre. Le dopage de l'hydrure de magnésium avec des précurseurs de ruthénium ou de nickel montre des résultats prometteurs.

Adopting clean and emission- free energy cycle using hydrogen as an energy carrier could be the solution in order to curb the ill effects of energy crisis and global warming on the planet. Thus, the lack of efficient hydrogen storage devices has stimulated the search of new systems. In this manuscript, the dehydrogenation of the bis-dihydrogen ruthenium complex without additives at the ruthenium center has been reported in Chapter II. The unusual and rare dimeric complex bearing two phosphido bridges was accessed from thermolysis of the bis(dihydrogen) complex RuH2(H2)2(PCyp3)2. The complex was characterized by NMR, IR, UV-Visible, X-ray, neutron structure and DFT calculations. Surprisingly, the complex shows a reversible up take and release of H2 at room temperature in solution as well as in the solid state. This is one major criteria for designing a solid hydrogen storage material. The activation of the H-H bond has been subjected to a detailed study in Chapter III. Several novel ruthenium complexes bearing fac-coordinating ligands, 1,3,5-triaminocyclohexane (tach) and 1,4,7-triazacyclononane (tacn) and different anions have been prepared. DFT investigation has been deployed throughout these studies for a fine-level examination of H-H bond activation. An attractive goal in the context of hydrogen storage is to combine magnesium hydride, MgH2 or MOFs to organometallic complexes. This is the purpose of the fourth chapter. Doping magnesium hydride with ruthenium or nickel precursors shows promising results.