Catalyseurs moléculaires pour l'oxydation de l'ammoniac – CAMOolOX

Le projet porte sur le design de catalyseurs moléculaires pour l’oxydation de l’ammoniac. Ce domaine s’inscrit dans l’émergence récente de l’ammoniaque comme vecteur d’énergie alternatif à l’hydrogène. En effet, l’ammoniac est produit à grande échelle (150 Mt/an), il a une forte densité énergétique de 11.5 MJ l-1 (comparé à 4.5 MJ l-1 pour H2 sous 690 bars), les infrastructures de transport sont en place et il peut être stocké liquide ou solide, pour un coût inférieur à l’hydrogène.
Il s’agira de concevoir des complexes moléculaires à base de métaux non critiques, qui pourront être greffés ultérieurement sur des matériaux d’électrode (nanotubes de carbone). Il comportera une partie synthèse multi-étape de ligands, leur métallation et la caractérisation des complexes, notamment les adduits avec l’ammoniac, par diverses techniques spectroscopiques. L’activité catalytique sera abordée par des techniques d’électrochimie (voltammétrie cyclique, électrolyse) et analyse des produits de réaction. La modélisation des courbes de voltammétrie cyclique et la chimie théorique (DFT) permettront de proposer des mécanismes catalytiques afin de mieux comprendre cette réaction complexe d'un point de vue fondamental car mettant en jeu un transfert de 6 protons et 6 électrons, avec formation d’une liaison NN. Ces données permettront en outre, et de rationaliser le design de ces catalyseurs, qui en est encore à ses prémices. Ce projet a au final pour ambition d’aborder un enjeu sociétal majeur avec les outils de la chimie moléculaire, fédérer et affirmer des communautés autour d’une thématique encore peu développée et poser des bases pour la conception de catalyseurs et matériaux d’électrode pour piles à combustible à ammoniac.