Électrolyse hybride assistée par des plasmons pour la génération de combustibles à partir de déchets – PEECFUEL

Le projet PEECFUEL propose de combiner des études par simulation et des approches expérimentales pour concevoir des nanostructures plasmoniques à base de cuivre (Cu) et leurs applications pour la génération électrochimique de l’acide formique/formiate, un transporteur d'hydrogène organique liquide (LOHC) prometteur, à la cathode et à l'anode d'un électrolyseur hybride via respectivement la réduction du CO2 et l'oxydation des sucres dérivés de la biomasse. Les nanostructures à base de Cu seront fabriquées à l'aide de lithographie par nanosphères ou optique et d'une technique de nanoimpression par ultrasons récemment développée. Dans ce projet, nous ciblons des réseaux de nanotrous de Cu recouverts de nanoparticules de bismuth, de nanofils hétérostructurés Cu/Bi, Au/Bi et Ag/Bi. Leurs propriétés plasmoniques seront évaluées par UV-vis. Une étude de simulation permettra de choisir les caractéristiques appropriées (taille et séparation des trous, épaisseur de la couche de Cu, taille et longueur des nanofils, épaisseur de Bi…) pour générer une bande plasmonique dans le visible. Les performances électrochimiques pour la réduction du CO2 (cathode) et l'oxydation des sucres dérivés de la biomasse (anode) sans et sous irradiation de lumière solaire simulée seront systématiquement étudiées et les produits générés seront quantifiés à l'aide de la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et de chromatographie en phase gazeuse (GC). Enfin, une étude par spectroscopie pompe-sonde sera menée pour élucider la photoréactivité induite par les électrons chauds au cours des processus photoélectrochimiques.
Le travail est planifié en 4 workpackages et réunit 4 partenaires ayant des expertises complémentaires dont l'IEMN (simulations, fabrication de matériaux et électrocatalyse), CINTRA (fabrication d'électrodes et reformage de sucres dérivés de la biomasse), LASIRE (spectroscopie d’absorption transitoire femtoseconde) et UCCS (synthèse de précurseurs dérivés de la biomasse).