Projet ANR-15-CE05-0012 – MEMOS : Solides hybrides poreux dopés avec des nanoparticules métalliques pour le stockage d'énergie
Programme : Stockage, gestion et intégration dans les réseaux des énergies (DS0205) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Claudia Zlotea (Institut de Chimie et des Matériaux de Paris-Est)
Montant : 229503.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 36 mois
Résumé : Le projet MEMOS se propose de développer les connaissances fondamentales concernant des hybrides multi-composants (des nanoparticules bimétalliques encapsulées dans des solides poreux de type Metal-Organic-Framework) pour des applications de stockage d'hydrogène.
Grâce à leur très haute surface spécifique, les solides poreux Metal-Organic-Framework (MOF) montrent des propriétés très prometteuses pour le stockage solide de l'hydrogène principalement à basse température. Quant aux nanoparticules métalliques (NPM), elles ont des propriétés intéressantes pour le stockage d'hydrogène, grâce à leur très petite taille. Néanmoins, leur combinaison à l’échelle nanométrique est une nouvelle approche qui devrait conduire à la découverte des matériaux hybrides très innovants. A notre connaissance, la plupart des études menées sur ce type de matériaux concerne des applications en catalyse hétérogène.
Pour des application de stockage d'hydrogène, les matériaux hybrides ont l'avantage de combiner l'absorption de l'hydrogène dans les NPM et l'adsorption de l'hydrogène à la surface des MOF. Pour des applications pratiques à la température ambiante, l'enthalpie d'adsorption de l'hydrogène à la surface des matériaux poreux doit être augmentée. L'avantage de l'utilisation des hybrides réside dans la possibilité d'ajuster l'enthalpie d'adsorption via des effets de synergie. En effet, très récemment, deux études indépendantes ont démontré cet effet dans différentes hybrides à base de nanoparticules monométalliques et des supports poreux. 
L'originalité du projet consiste dans la synthèse des hybrides multi-composants à base de nanoparticules bimétalliques et des solides MOF pour augmenter l'enthalpie d'adsorption d'hydrogène à la température ambiante. Si la capacité de stockage massique de l'hybride diminue par l'encapsulation des NMP par rapport aux MOF de départ, la capacité volumique peut être augmentée significativement par l'utilisation des monolithes compressés. 
Un effort considérable du projet sera dédié à la préparation de ces hybrides innovants tout en contrôlant les propriétés texturales de la matrice poreuse ainsi que la composition chimique et la distribution de tailles des nanoparticules bimétalliques. Une fois la synthèse maîtrisée, la caractérisation systématique des hybrides sera réalisée. Les propriétés fondamentales et de sorption d'hydrogène des hybrides avant et après compaction seront déterminées ainsi que des caractérisations approfondies seront menées à l’aide des grands instruments.
Ce projet de 36 mois réunira pour la premier fois un laboratoire français, Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE) et un laboratoire roumain, National Institute for Research and development of isotopic and molecular technologies (INCDTIM), autour d'un objectif commun: la synthèse et la caractérisation des nouveaux hybrides avec des capacités de stockage d'hydrogène importantes à la température ambiante grâce à une enthalpie d'adsorption augmentée. Notre approche est purement académique et le succès de ce projet international sera assuré par le support financier demandé pour le recrutement des étudiants en thèse et en Master, l'achat des substances et du matériel de laboratoire, la maintenance et le renouveau des équipements ainsi que, le déplacement des personnes impliquées entre les deux laboratoires. Ce consortium apportera les compétences complémentaires qui sont nécessaires pour le succès et le bon déroulement du projet. De plus, ces hybrides pourront avoir des applications dans d’autres domaines que le stockage d'hydrogène tels que, la catalyse ou l'optoélectronique. Nous sommes persuadés que ces hybrides seront capables dans un futur proche de répondre aux besoins de l’industrie en matière des nanomatériaux innovants.