Dispositif photoélectrochimiques tandem pour la réduction du dioxyde de carbone et l’oxydation des alcools
(Projet-ANR-20-CE05-0019)

Octobre 2020 - Octobre 2024

Partenaire IMN du projet : Nicolas BARREAU  (équipe MIOPS)

Coordinateur :
Chimie Et Interdisciplinarité, Synthèse, Analyse, Modélisation (CEISAM Nantes)
Partenaires :
Laboratoire d'Electrochimie Moléculaire (LEM Paris)
Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces (LPICM Palaiseau)

Personnels IMN impliqués :
Ludovic ARZEL (MC UNIV), Lionel ASSMANN (T UNIV), Stéphane JOBIC (DR CNRS)

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La photosynthèse artificielle est un domaine de recherche qui aura un impact majeur sur la transition écologique vers les énergies décarbonées. Ce projet vise, pour la première fois, de développer un dispositif photoélectrochimique tandem pour réduire le CO2 en CO avec l’oxydation concomitante d’un alcool en dérivé carbonylé de façon à produire des composés ayant une valeur économique aux deux électrodes. A la fin du projet, la cellule aura une grande efficacité de conversion de l’énergie solaire en énergie chimique (3%) et une stabilité élevée (100 h).

Ces objectifs seront atteints grâce à la combinaison de catalyseurs de réduction du CO2 très actifs à base de complexes de métaux de transition abondants issus de la série 3d, des catalyseurs d’oxydation des alcools fondés sur les nitroxydes, de photocathodes à base de chalcogénures de cuivre (CuInxGa1-xSe2 : CIGS) et de photoanodes composées de silicium amorphe. Une méthode inédite de réticulation servira à stabiliser l’adhésion des catalyseurs sur les électrodes. Ce projet rassemble quatre équipes : le CEISAM et l’IMN à l’Université de Nantes, le LEM à l’Université de Paris et le LPICM à l’Ecole Polytechnique à Saclay avec des spécialistes reconnus dans six disciplines clefs que sont les semi-conducteurs (CIGS et de silicium amorphe), la chimie du solide, la synthèse organique, la chimie de coordination, la chimie inorganique, l’électro et la photoélectrocatalyse.