Exploration de catalyseurs pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau (BUT2)
Direction Catalyse, Biocatalyse et Séparation

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Exploration de catalyseurs pour la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau

L’hydrogène est un vecteur énergétique stratégique, pouvant remplacer les énergies fossiles utilisées en mobilité ou servir de stockage d’énergie. La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau est une technologie particulièrement pertinente car elle est beaucoup moins émettrice de CO₂ que le procédé actuel largement répandu de reformage du méthane.

Toutefois, pour diminuer les coûts des électrolyseurs, il est crucial d’identifier de nouvelles phases actives alternatives au platine utilisé actuellement à la cathode pour catalyser la demi-réaction de production de H₂ (Hydrogen Evolution Reaction) (HER). Le disulfure de molybdène (MoS₂), moins onéreux et plus abondant, est une phase active particulièrement attractive pour le remplacer, notamment en raison de ses propriétés électroniques. Néanmoins, l’activité HER du MoS₂ demeure à ce jour en deçà de celle du platine. Une nouvelle structuration à l’échelle atomique de cette phase active est donc nécessaire. En effet, la phase active de MoS₂ dispersée se présente sous forme de nano-feuillets bidimensionnels dont seuls les sites Mo présentant des défauts (ou lacunes) de soufre et localisés sur les bords sont reconnus comme actifs.

L’un des enjeux est donc de générer des sites actifs supplémentaires localisés sur le plan basal, plan généralement inerte mais qui a l’avantage de présenter la plus grande surface spécifique de ce matériau.

DESCRIPTIF

Le stage proposé vise donc à mettre en œuvre une méthode électrochimique permettant de générer des sites actifs supplémentaires. Des catalyseurs MoS₂ supportés sur carbone seront préparés et déposés sur électrode. Les sites actifs seront générés directement dans la cellule électrochimique par électro-réduction.

Les performances en HER de ces matériaux seront évaluées à l’aide de techniques classiques d’électrochimie (voltampérométrie, chronopotentiométrie).

Tandis que les matériaux seront caractérisés par différentes spectroscopies (Raman, RMN) ce qui permettra d’établir des relations structures-activités.

PROFIL

BUT 2^ème année ou 1ère année école d’ingénieur