Photocatalyseurs composites actifs sous lumière solaire pour la production d’hydrogène vert et stockage d’hydrogène par adsorption dans des composites MOFs dopés – PhotoStor2

Afin de palier à l’intermittence des énergies renouvelables, l’utilisation d’un vecteur énergétique tel que l’hydrogène semble une solution idéale. Il permet de stocker massivement de l’énergie sur une longue période de temps, convient à une large gamme d’utilisation (mobilité, chaleur, procédés) et son impact carbone est très intéressant selon sa production.
Cette source d’énergie apparait donc comme une bonne alternative aux énergies fossiles dont nous sommes très dépendants. Cependant, 95% de l’hydrogène est actuellement produit par vaporeformage du gaz naturel conduisant à des émissions importantes de dioxyde de carbone (CO2) ! Outre cette contrainte de production, l’hydrogène être utilisé dans des piles à combustible ou en combustion directe pour des applications mobiles ou stationnaires mais cette utilisation dépend fortement de son stockage qui représente un verrou majeur. Des progrès aux niveaux de la production et du stockage sont donc nécessaires avant de pouvoir utiliser de manière performante et réaliste cette source d’énergie.
Face à cet enjeu, ce projet interdisciplinaire qui réunit une équipe de l’Institut de Chimie Physique (ICP) CNRS-Université Paris-Saclay (Orsay) et 1 membre de l'Institut polytechnique de Paris (ENSTA IP Paris) vise à proposer une solution innovante de production (verte) et de stockage de l'hydrogène adaptée aux contraintes énergétiques de la société actuelle et aux environnements des opérations de déploiement militaires.
La production de l'hydrogène, pilotée par le partenaire ICP, sera réalisée en utilisant de nouveaux matériaux photocatalytiques tels que des photocatalyseurs composites à base de Nanostructures de Polymères Conjugués (NPC) couplés à des semiconducteurs inorganiques (tels que TiO2) et des matériaux de type Metal Organic Framework (MOFs) synthétisés par le partenaire ENSTA. Les composites obtenus seront alors modifiés avec des cocatalyseurs formés par des nanoparticules métalliques (sans métaux nobles) induites par radiolyse. Le stockage de l’hydrogène, piloté par le partenaire ENSTA, sera envisagé par adsorption dans matériaux poreux de type Metal Organic Frameworks (MOFs) dopés à l'aide de matériaux carbonés et de nanoparticules métalliques synthétisées par le partenaire ICP.