Développement de catalyseurs moléculaire pour l'oxydation de l'ammoniac

Development of molecular catalysts for ammonia oxidation

• Auteur / Autrice : Margaux Willery
• Direction : Fabrice Thomas, Olivier Jarjayes
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie inorganique et Bio inorganique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Chimie Moléculaire
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CIRE

Mots clés

Mots clés libres

Catalyseurs moléculaires

Oxydation de l'ammoniac

Électrochimie

Chimie de coordination

Molecular catalysts

Ammonia oxidation

Electrochemistry

Coordination chemistry

Résumé

L'augmentation de la demande mondiale d'énergie, associée aux inquiétudes concernant les émissions de CO2 provenant de la combustion des combustibles fossiles impose une dépendance accrue à l'égard des énergies renouvelables. A ce titre, l'ammoniac a récemment été proposé comme vecteur idéal d'énergie alternative sans CO2. La production d'énergie à partir de l'ammoniac peut en effet résulter soit de son oxydation en diazote dans une pile à combustible, soit de sa décomposition en N2 et H2 (stratégie de stockage de H2) ou enfin de sa combustion. La voie la plus prometteuse (et celle à laquelle nous nous intéressons) est celle de la pile à combustible que l'on trouve déjà sur certains navires de fret. L'objectif de ce travail de thèse sera de synthétiser des ligands comportant des sous unités phénolates et pro-carbéniques puis de les complexer à un métal de transition (Mn, Cr, Mo). La capacité de ces complexes à oxyder (ou à dissocier) l'ammoniac sera évaluée, avec pour finalité le développement de piles à combustible fonctionnant à l'ammoniac. Ce sujet combinera les domaines de la synthèse organique et inorganique, de la spectroscopie, de l'électrochimie et de la chimie théorique. Il couvrira tous les aspects, de la synthèse des catalyseurs à leur valorisation jusqu'à la compréhension des mécanismes impliqués lors de l'oxydation de l'ammoniac.

The increasing global demand for energy, combined with concerns about CO2 emissions from fossil fuel combustion, is leading to increased reliance on renewable energies. As such, ammonia has recently been proposed as an ideal alternative energy carrier without CO2. The production of energy from ammonia can result either from its oxidation into dinitrogen in a fuel cell, or from its decomposition into N2 and H2 (H2 storage strategy) or finally from its combustion. The most promising (and one we are interested in) is the fuel cell approach that is already found on some cargo ships. The objective of this thesis will be to synthesize ligands with phenolate and pro-carbene subunits and then complexing them to a transition metal (Mn, Cr, Mo). The ability of these complexes to oxidise (or dissociate) ammonia will be evaluated, with the aim of developing fuel cells that run on ammonia. This topic will combine the fields of organic and inorganic synthesis, spectroscopy, electrochemistry and theoretical chemistry. It will cover all aspects, from the synthesis of catalysts to their valorization to understanding the mechanisms involved in ammonia oxidation.