Nanoparticules de matériaux pi-conjugués pour la photocatalyse de l'Hydrogène – PINS

Les photons solaires constituent la plus grande source d’énergie sur Terre et leur exploitation contribuera à résoudre la crise énergétique sans nuire à l’environnement. En 2023, Bousquet et al., l’équipe du coordinateur de ce projet, ont démontré une méthode de production de nanoparticules organiques donneur-accepteur et ont obtenu des cellules solaires avec un rendement de 10 %, élaborées à partir de ces nouvelles encres à base d’eau. Cependant, la faiblesse du Photovoltaïque (PV) réside en l’intermittence de sa production énergétique. La production d'hydrogène (H2) via la photocatalyse de l'eau est apparue comme une fantastique solution pour stocker l'énergie solaire dans un carburant qui ne produit pas de CO2, ni pendant la production ni pendant la consommation. L'analyse du cycle de vie de différentes technologies de production d’H2 a déjà montré qu'un système colloïdal, dans lequel les photocatalyseurs sont dispersés sous forme de nanoparticules dans l'eau, serait la technologie la moins chère. Dans ce projet, nous allons transférer les connaissances acquises dans le domaine du photovoltaïque avec des encres aqueuses, à la photocatalyse. Nous combinerons des matériaux de pointe issus du PV organique et des co-catalyseurs moléculaires durables pour synthétiser de nouvelles nanoparticules dispersées dans l'eau. Nous développerons des méthodologies pour ancrer le co-catalyseur à la surface des particules et utiliserons des techniques résolues dans l’espace et dans le temps pour caractériser la morphologie interne et les propriétés optoélectroniques de ces nano-photoréacteurs. Enfin, le comportement photocatalytique de ces nanoparticules pour la production de H2 sera étudié en profondeur. Plusieurs questions seront étudiées: Comment contrôler la morphologie des nanoparticules binaires ? Comment fonctionnaliser efficacement les NPs avec le catalyseur ? Quelle est la validité de ces matériaux pour l’application, en termes d’efficacité et de stabilité, de durabilité et de coût ?