Favoriser le stockage d'hydrogène dans les clathrates hydrates – PhySH

Les clathrates hydrates (ou hydrates de gaz) sont des matériaux cristallins nanoporeux composés de molécules d'eau assemblées sous forme de cages et stabilisées par la présence d’atomes ou de molécules invités s'encapsulant dans le réseau aqueux. Les clathrates hydrates sont naturellement présents sur Terre dans les fonds océaniques et dans le pergélisol principalement sous forme d'hydrates de méthane. Leur présence est également suspectée sur différents corps du système solaire. Cette occurrence naturelle rend l’étude des hydrates de gaz pertinente pour de nombreuses applications géophysiques et astrophysiques. Les hydrates de gaz sont également des matériaux prometteurs pour le stockage de l'hydrogène en raison de leur faible impact environnemental, de leurs conditions de formation et de leurs capacités de stockage à température et pression « douces » et de sa forte capacité de stockage en hydrogène. Cependant, le stockage de H2 dans les clathrates hydrates se heurte à de nombreuses difficultés liées en grande partie à la diminution des capacités de stockage (lorsqu'il est utilisé avec des promoteurs) et à une cinétique de formation lente. Les molécules ioniques comme molécules invitées sont des promoteurs particulièrement intéressants pour le développement de nouveau matériau de stockage de H2 dans les hydrates de gaz, mais très peu d'études ont pour le moment été réalisées sur ces hydrates ioniques. Le projet PhySH s'inscrit dans ce contexte. De nouveaux clathrates hydrates contenant des molécules invitées ioniques et non ioniques seront proposés pour optimiser les propriétés de stockage de l'hydrogène. Pour atteindre cet objectif, le programme scientifique combine des approches théoriques (calculs statiques et dynamiques à partir de simulations ab initio) et expérimentales (spectroscopie Raman et diffraction neutronique) afin d’évaluer les propriétés clés des hydrates d'hydrogène telles que la stabilité thermodynamique et les propriétés cinétiques de formation.