Hydrures complexes à anions mixtes pour le stockage solide de l'hydrogène – MICS

La transition énergétique vers des ressources renouvelables exige le développement de méthodes de stockage de l’énergie sures, efficaces et économes. À cet effet, le stockage solide de l'hydrogène apparaît comme une solution idéale. Les hydrures complexes de type borohydrure permettent de stocker de grandes quantités d'hydrogène de manière sécurisée (e.g. LiBH4 18.3 m% H2), comparativement au stockage sous forme gazeuse (700 bar, ~6 m% H2), favorisant l’acceptabilité sociale de cette technologie. Bien que d'importantes avancées aient été faites dans la recherche de nouveaux hydrures complexes pour le stockage de l'hydrogène, leur développement à grande échelle est freiné par des conditions opératoires (PH2 et T) trop élevées, ainsi qu'une réversibilité limitée. Pour répondre à ces problématiques, de nombreuses stratégies ont été développées afin de favoriser la thermodynamique du système et ainsi baisser les conditions opératoires et améliorer la réversibilité. Parmi elles, nous pouvons citer les borohydrures multi-métalliques, les composites d'hydrures (mélange de différents hydrures complexes ou métalliques) et les borohydrures à anions mixtes. Les composites d'hydrures apparaissent comme l'une des solutions les plus prometteuses, cependant leur nature multiphasique mène à une cyclabilité limitée. Pour lever ce verrou, le projet propose d'élaborer des hydrures complexes à anions mixtes, plus particulièrement BH4- et AlH4-, afin d'obtenir un système monophasique aux propriétés thermodynamiques favorables tout en améliorant la cyclabilité. L'originalité de ce projet repose sur le fait qu'à ce jour, parmi la multitude d'hydrures complexes à anion mixte envisageables, un seul est reporté dans la littérature. L'élaboration de ces matériaux fera l'objet de la première tâche de ce projet et reposera sur trois volets : un volet modélisation pour orienter le choix des compositions, un volet synthèse en voie solide par activation thermique ou mécanique sous pression d'hydrogène pour éviter leur décomposition, et, enfin, un volet synthèse en voie liquide pour contourner les éventuelles limitations cinétiques qui pourraient faire échouer la voie solide. La deuxième tâche de ce projet portera sur l'évaluation des propriétés thermodynamiques et cinétiques des matériaux élaborés afin d'évaluer le bénéfice de cette mixité anionique et orienter de nouvelles compositions. Ensuite, la rationalisation des mécanismes de déshydrogénation et d'hydrogénation permettra une compréhension plus approfondie de la mixité anionique sur les propriétés de stockage, et sera donc l'objectif de la troisième tâche. Le projet aboutira sur la réalisation d’un prototype de réservoir au laboratoire dans le cadre de la quatrième tâche, afin de démontrer que les matériaux élaborés dans ce projet permettent un stockage réversible de l'hydrogène avec des cinétiques convenables dans des conditions de pression et de température proches de l'ambiante. La construction et l'originalité du projet auront un fort impact scientifique, en permettant l'élaboration et la caractérisation d'une nouvelle famille de borohydrures qui enrichira nos connaissances fondamentales sur les hydrures complexes. Ce projet aura également un impact sociétal majeur, car il vise à faciliter la transition énergétique, l'un des plus grands défis de notre siècle.