Design rationnel de céramiques techniques intégrant des centre métalliques catalytiquement actifs pour la conversion électrochimique d’énergie – RECIFE

La mise en place d'un système énergétique abondant, durable, sans émission et respectueux de l'environnement est une priorité absolue de l'agenda énergétique mondial. Dans ce contexte, la science des matériaux et l'électrochimie jouent un rôle clé dans la mise en œuvre des sources d'énergie propres et renouvelables. En particulier, l'hydrogène renouvelable produit par électrolyse représente l'une des voies les plus prometteuses vers une décarbonisation efficace du système énergétique, tout en fournissant une source d'énergie sûre et durable. RECIFE repose sur une expertise complémentaire dans la modélisation des matériaux à l’échelle atomique, l'intelligence artificielle, la synthèse, la conception et la caractérisation innovante et fine des matériaux de deux instituts français et un institut allemand pour le design de céramiques techniques en tant qu'électrocatalyseurs performants pour les électrolyseurs de nouvelle génération fonctionnant en milieu alcalin, qui vont au-delà de l'activité catalytique limitée des électrodes conventionnelles. Dans RECIFE, nous ciblons spécifiquement la conception de nanocomposites constitués de sites actifs de métaux de transition (MT) accessibles à l'échelle nanométrique, intégrés dans une céramique conductrice présentant une surface spécifique élevée.
RECIFE combine pour la toute première fois (1) la précision de la modélisation par premiers principes, (2) l'utilisation des données informatiques comme sources de prédiction des propriétés des matériaux grâce à l'intelligence artificielle, (3) une caractérisation expérimentale basée sur des algorithmes d’apprentissage profonde (deep-learning) des propriétés structurelles des matériaux d'électrode (identification de phase), (4) une synthèse expérimentale et une optimisation des nanocomposites céramiques guidées par la modélisation et l’intelligence artificielle, et (5) des procédés innovants pour la conception et la mise à l'échelle des électrodes. Les principaux résultats de la modélisation seront une compréhension à l'échelle atomique des structures des matériaux céramiques ainsi que les mécanismes microscopiques de l’oxydation d’oxygène et des processus électrochimiques se produisant à l’interface de l’électrode hydraté. La partie expérimentale se concentre sur le développement des protocoles pour la synthèse, des procédés d'optimisation et de conception d'électrodes optimales en MT et en nanocomposites à base de céramique.
Le résultat de ce projet constituera une valeur ajoutée dans la mise à l'échelle et l'ingénierie des dispositifs de conversion d'énergie de nouvelle génération.