HEROES

L’hydrogène est actuellement considéré comme le carburant de l’avenir pour faciliter la transition vers un monde décarboné. Cependant, la plupart de l’hydrogène produit aujourd’hui provient du reformage du méthane, un procédé énergivore et émetteur de grandes quantités de dioxyde de carbone. La production d’hydrogène vert par photocatalyse est une alternative émergente et crédible dans laquelle l’énergie solaire est absorbée par un photocatalyseur pour décomposer l’eau en hydrogène et oxygène. Cependant, les photocatalyseurs actuels, principalement TiO₂, possèdent une faible efficacité intrinsèque et des métaux nobles doivent être utilisées comme co-catalyseurs pour améliorer les rendements de production, augmentant considérablement le coût de cet hydrogène vert.

Dans ce projet, nous proposons de développer une famille de matériaux émergente, les Oxydes Haute Entropie (HEOx) comme nouveaux photocatalyseurs pour la conversion de l’énergie solaire en H₂. Les HEOx ont été découverts récemment, en 2015, et sont obtenus par le mélange d’au moins cinq cations en quantité proche d’équimolaire et répartis aléatoirement sur le même site cristallographique. Paradoxalement, le désordre intrinsèque de ces systèmes conduit à leur stabilisation par augmentation de l’entropie (ΔS), qui devient prédominante devant celle de l’enthalpie (ΔH), pour minimiser l’enthalpie libre (ΔG) (d’après la relation ΔG=ΔH-TΔS). Les possibilités de combinaisons de cations sont presque infinies et les propriétés des matériaux peuvent être finement contrôlées par ajustement des compositions et stoechiométries. Une optimisation des propriétés optiques, morphologiques et photocatalytiques sera entreprise dans le projet HEROES, qui vise à développer ce type de matériaux pour la production d’hydrogène.