Etude des propriétés électrocatalytiques de matériaux hétérofonctionnels poreux par électrochimie et spectroscopie d'absorption des rayons-X

Study of the electrocatalytic properties of porous heterofunctional materials by electrochemistry and X-ray absorption spectroscopy

• Auteur / Autrice : Marie-Sophie Dias fernandes
• Direction : Cédric Tard, Benedikt Lassalle
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCM Laboratoire de Chimie Moléculaire

Mots clés

Mots clés libres

Spectroscopie d'absorption des rayons X

Électrocatalyse

Matériaux poreux

X-ray absorption spectroscopy

Porous materials

Electrocatalysis

Résumé

L'électrolyse de l'eau à membrane échangeuse d'anions est une technologie très prometteuse pour la production propre d'H2 à faible coût. Cette technologie « tout solide » permet la production de H2 d'une pureté très élevée, en exploitant les sources d'énergie intermittentes avec une grande efficacité énergétique. Ce procédé utilise des électrocatalyseurs à base de métaux abondants, limitant son impact économique, environnemental et géostratégique. Cependant, ce procédé doit encore gagner en performance et stabilité pour être utilisé à une échelle industrielle. Pour cela, le projet HYKALIN ambitionne de développer des catalyseurs hétérofonctionnels poreux à base de métaux abondants, très actifs pour l'HER en milieu alcalin. Le développement de ces catalyseurs sera guidé par la caractérisation fine de leurs propriétés électrochimiques et de leur structure par spectroscopie XAS operando combinée à des calculs DFT permettant de comprendre et améliorer leur activité.

Anion exchange membrane water electrolysis is a very promising technology for the clean production of H2 at low cost. This 'all-solid' technology allows the production of H2 of very high purity, by exploiting intermittent energy sources with great energy efficiency. This process uses electrocatalysts based on abundant metals, limiting its economic, environmental and strategic impact. However, this process still needs to gain in performance and stability to be used on an industrial scale. For this, the HYKALIN project aims to develop porous heterofunctional catalysts based on abundant metals, very active for HER in an alkaline medium. The development of these catalysts will be guided by the fine characterization of their electrochemical properties and their structure by XAS operando spectroscopy combined with DFT calculations to understand and improve their activity. The proposed thesis subject will focus more particularly on studying the electrocatalytic properties of porous heterofunctional materials by electrochemistry and by X-ray absorption spectroscopy. Extensive mechanistic studies will be undertaken for the most efficient materials, all in conjunction with our theoretical collaborators.