Doctorat en chimie physique / électrochimie à l'Institut des Sciences Chimiques de ...
Université de Rennes 1
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La production de H2 à partir de la réduction électrochimique de l'eau ou des protons sur les matériaux d'électrodes catalytiques suscite actuellement un vif intérêt au sein de la communauté internationale. En effet, le H2 est très attractif en raison de sa densité d'énergie massique élevée, environ trois fois supérieure à celle de l'essence. Dans ce contexte, l'efficacité de la libération des bulles H2 et O2 produites à la cathode et à l'anode, respectivement, influence grandement le rendement d'un électrolyseur qui représente un enjeu critique pour l'électrocatalyse haute performance.
Les travaux de thèse que nous proposons consisteront en:
(i) utiliser une texture de surface contrôlée sur des électrodes poreuses à base de Ni mono- et bimétalliques permettant une nucléation, une croissance, une coalescence et un transport dirigés de bulles H2;
(ii) caractériser les électrodes catalytiques en utilisant une combinaison de techniques de caractérisation de surface (SEM, XPS et EDX);
(iii) évaluer le potentiel des électrodes optimisées pour la production électrolytique de H2 dans des électrolyseurs sans membrane.
Les résultats difficiles de ce projet seront la mise en œuvre d'électrolyseurs efficaces sans membrane produisant du H2 de haute pureté à partir de matériaux riches en terre et rentables.
Le doctorant fabriquera les électrodes métalliques texturées et poreuses en utilisant des techniques de lithographie et d'impression 3D. Il / elle effectuera leurs caractérisations électrochimiques / électrocatalytiques et déterminera les métriques de performance (surpotentiel, densités de courant et stabilité à long terme) pour les réactions de dégagement d'hydrogène et d'oxygène. Le doctorant recruté collaborera avec une équipe de physiciens de l'IPR pour travailler sur la conception et le développement du dispositif expérimental permettant de suivre la dynamique des bulles de gaz lors de l'électrocatalyse (vidéographie haute vitesse couplée à un potentiostat).
Références pertinentes:
1) J. Tourneur, B. Fabre et al. Ingénierie moléculaire et matérielle des photocathodes dérivées avec des catalyseurs HER {Mo3 S4} supportés par un polyoxométalate, J. Am. Chem. Soc. 2019 , 141 , 11954.
2) M. Kerdraon, JD. McGraw, B. Dollet et M.-C. Jullien, Relaxation auto-similaire de gouttelettes microfluidiques confinées, Phys. Rev. Lett. 2019, 123, 024501.
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