Etude des propriétés de déshydrogénation des borohydrures métalliques pour le stockage de l'hydrogène

par Parviz Hajiyev

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de François (phys) Rieutord et de Vasile Iosub.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles (LITEN - CEA) (laboratoire) depuis le 14-07-2016 .


  • Résumé

    L'hydrogène est considéré comme le vecteur énergétique de demain. Néanmoins, outre le fait que la filière de production et distribution ne soit pas encore opérationnelle, il réside de vrais verrous scientifiques, technologiques et économiques au niveau de son stockage pour les applications mobiles ou stationnaires. Bien qu'il existe actuellement des solutions de stockage sous forme comprimée ou chimisorbée dans les hydrures métalliques, les performances et les couts associés de ces solutions ne remplissent que partiellement les spécifications des diverses applications. C'est la raison pour laquelle, les travaux de recherche se sont fortement accrus au cours de la dernière décennie sur les matériaux pour le stockage de l'hydrogène et notamment sur les hydrures chimiques complexes qui présentent le principal avantage de disposer d'une grande capacité massique et volumique en hydrogène. Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans cette démarche de rupture et d'innovation au niveau des matériaux de stockage de l'hydrogène en visant des capacités massiques supérieures à 10 % pour des températures de désorption entre 80 et 150 °C en se focalisant sur la famille des borohydrures métalliques complexés avec l'ammoniac. Le LITEN dispose déjà d'une très grande expertise dans le domaine des borohydrures métalliques au travers de ses travaux de recherche qu'il mène depuis plus d'une dizaine d'année et qui ont permis d'aboutir à l'industrialisation de cartouches d'hydrogène pour les applications nomades. La thèse s'appuiera donc sur ces compétences de base ainsi que sur l'ensemble des compétences et savoir-faire du département nanomatériaux du LITEN. D'autre part, les travaux de développement et d'optimisation de ces nouveaux matériaux nécessiteront de bien appréhender leurs structures chimiques et cristallographiques afin de mieux comprendre le rôle des cations métalliques et du complexe formé avec l'ammoniac vis à vis des propriétés thermiques et dans les mécanismes de désorption de l'hydrogène. Dans ce cadre, des expérimentations in-opérando utilisant les grands instruments seront menées en collaboration avec l'INAC.

  • Titre traduit

    Study of metallic borohydrides dehydrogenation properties for hydrogen storage


  • Résumé

    Hydrogen is regarded as the energy carrier of the future. However, besides the fact that the chain of production and distribution is not yet operational, there are still scientific, technological and economic issues regarding the hydrogen storage for mobile or stationary applications. Although there are currently some storage solutions in compressed form or chemisorbed in metal hydrides, the performances and the associated cost of these solutions only partially meet the specifications for various applications. That is why, research has increased substantially over the last decade on materials for hydrogen storage and in particular on complex chemical hydrides that have the main advantage of having a large mass and volumetric capacity in hydrogen. The proposed PhD thesis is consistent with this breakthrough approach regarding hydrogen storage materials by targeting mass capacities higher than 10 wt% at desorption temperatures between 80 and 150 ° C by focusing on metallic borohydrides family complexed with ammonia. LITEN already has considerable expertise in the field of metal borohydrides through its research conducted for more than ten years and which have led to the industrialization of hydrogen cartridge for mobile applications. The thesis will rely on these basic skills as well as on all the skills and expertise of the Nanomaterials Department of LITEN. On the other hand, the work for development and optimization of these new materials will need to fully apprehend their chemical and crystallographic structures in order to better understand the role of metal cations and the complex formed with ammonia with respect to thermal properties and to desorption mechanisms. To achieve the objectives of the thesis, in-operando experiments using large instruments will be conducted in collaboration with INAC