Description

La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau, peu émettrice de GES, est un des leviers d’action pour la décarbonation de notre société. Cependant le coût de l’électrolyse, imposé par la tension de cellule pour la génération d’hydrogène, reste trop élevé pour être compétitif face au vaporeformage du méthane. Cette tension de cellule est liée au potentiel de contre-réaction, classiquement le dégagement d’oxygène (avec un potentiel théorique de 1.23 V). En ajoutant une molécule permettant une contre-réaction à plus bas potentiel, la tension de cellule diminue. L’ammoniaque, avec un potentiel théorique pour la production de diazote de -0,77 V, est une molécule prometteuse pour réduire la tension de cellule. Son utilisation peut permettre l’utilisation de l’eau de mer comme électrolyte. En effet, l’ammoniaque jouerait un rôle de protecteur face aux ions corrosifs présents dans l’eau de mer.
L’objectif de la thèse est de développer différents électro-catalyseurs pour l’oxydation de l’ammoniaque dans un système d’électrolyse d’eau de mer. Ces matériaux seront synthétisés à base d’éléments considérés comme non-critiques par l’Union européenne par la ou le candidat.e recruté.e. Il ou elle devra caractériser ces matériaux par des méthodes physico-chimiques et comprendre les différents mécanismes de l’électro-oxydation de l’ammoniaque à l’interface de ces matériaux en présence d’eau ou d’’eau de mer grâce à des méthodes d’analyses électrochimiques in situ ou operando.

Compétences requises

Master 2 en Physique et/ou Chimie

Bibliographie

Electrocatalytic Oxidation of Ammonia on Transition-Metal Surfaces: A First-Principles Study
Jeffrey A. Herron, Peter Ferrin, and Manos Mavrikakis
The Journal of Physical Chemistry C 2015 119 (26), 14692-14701
DOI: 10.1021/jp512981f

Mots clés

Electrocatalyse , Hydrogène, Ammoniaque, Nanomatériaux