Catalyseurs moléculaires sélectifs pour la réduction d'O2, Vers des piles à combustible H2/O2 sans métaux nobles – Select02

Le développement de catalyseurs efficaces sans métaux nobles pour les réactions de réduction de l'oxygène (ORR) et d'oxydation de l'hydrogène (HOR) est un défi majeur dans le domaine de la transition énergétique. Si des catalyseurs homogènes (Fe, Co) avec des ligands héminiques ont été décrits, leur sélectivité (4 vs 2 électrons) reste difficile à prédire.
Le projet vise à développer des catalyseurs innovants, abondants et basés sur des ligands thiolates non héminiques avec quatre objectifs principaux : (i) concevoir des catalyseurs ORR performants et sélectifs pour une réduction à 4 électrons (H2O vs H2O2), (ii) contribuer à la compréhension complète du processus de réduction de l'O2 par des systèmes non-héminiques, (iii) élaborer des cathodes moléculaires robustes, actives dans l'eau, via l’immobilisation des complexes sur des nanotubes de carbone (CNTs), et (iv) mettre au point des piles à combustible H2/O2 fonctionnelles sans métaux nobles en combinant ces cathodes moléculaires pour l’ORR avec des anodes moléculaires optimisées pour l’HOR à base de Ni.
Ce projet s'appuie sur des résultats préliminaires solides qui comprennent des travaux publiés précédemment sur les catalyseurs pour l’ORR à base de Mn et de Fe, sur des électrodes à base de CNT modifié par des complexes moléculaires de Cu actives pour l'ORR et sur des piles à combustibles H2/O2 moléculaires sans Pt.
Cinq workpackages bien définis sont proposés pour réaliser cet ambitieux projet : WP1 : Synthèse et caractérisation des (électro)catalyseurs homogènes pour l’ORR, WP2 : Synthèse et caractérisation des nanomatériaux de carbone modifiés avec des catalyseurs pour l’ORR, WP3 : Etude mécanistique incluan le processus d'activation de l'O2, WP4 : mesure de l’(électro)activité pour l’ORR en conditions homogènes et hétérogènes, et WP5 : mise au point d’une pile à combustible sans Pt.
Le consortium est formé d'experts dans tous les domaines nécessaires au développement de ce projet multidisciplinaire dans des conditions optimales, notamment en chimie bioinorganique redox, en électrocatalyse pour l’ORR, en immobilisation de complexes moléculaires sur des nanotubes de carbone, en intégration de catalyseurs moléculaires dans la technologie des piles à combustible, en modélisation théorique et en spectroscopie.