Développement de systèmes et matériaux pour la conversion de l'énergie chimique et lumineuse
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Abstract EN:
In this work, various materials and systems for the conversion of chemical and light energy were developed. First of all, chalcogenide nanoclusters of RuxSey were synthesized in aqueous medium. The kinetics of the oxygen reduction reaction in presence of formic acid was systematically studied. Furthermore, different laminar flow fuel cells (LFFC) were fabricated. Thus, the chalcogenides PtxSy, RuxSey, CoSe2 supported on carbon, were evaluated as cathodes for these microfluidic systems. The obtained results show that the studied materials have good perspectives to be used, as cathode of fuel cells were fuel crossover is relevant. Secondly, thin films of tungsten-doped titanium dioxide (Ti1-xWxO2) were synthesized by PVD magnetron sputtering. The crystallographic structure and the photoelectrochemical properties of these materials were analyzed. The results showed that these materials can be a promising substrate for metallic nanoparticles, to perform the electrocatalytic fuel cell reactions. Finally, the photoelectrochemical properties of TiO2 films were determined and evaluated in a photocatalytic microreactor. This later allows studying in-situ the photocatalytic discoloration of a dye, as well as the effect of electrode potential and the photocurrent generated under UV-Vis illumination. Additionally, the photocatalytic microreactor can be used to simulate a pilot system for water decontamination at industrial level.
Abstract FR:
Plusieurs matériaux et systèmes, pour la conversion de l'énergie chimique et lumineuse ont été mis au point. Dans un premier temps, des amas métalliques nanostructurés, à base du chalcogénure, RuxSey, ont été synthétisés en milieu aqueux. La cinétique de la réaction de réduction du dioxygène en présence de l'acide formique, sur ces catalyseurs, a été systématiquement étudiée. En outre, des piles à combustible à écoulement laminaire (LFFC), de géométrie différente, ont été développées. Ainsi, les chalcogénures à base de PtxSy, RuxSey et CoSe2, supportés sur carbone, ont été évalués à la cathode de ces systèmes microfluidiques. Les résultats obtenus montrent que les matériaux étudiés ont de bonnes perspectives pour être utilisés comme cathodes des piles à combustible où l'entrecroisement de combustibles organiques est un défi à relever. Dans un deuxième temps, des couches minces à base de dioxyde de titane dopé au tungstène (Ti1-xWxO2) ont été synthétisés par la technique de pulvérisation magnétron PVD. La structure cristallographique et les propriétés photoélectrochimiques des ces matériaux ont été analysées. Les résultats montrent que ces matériaux peuvent être un substrat prometteur de nanoparticules métalliques. Pour finir, les propriétés photoélectrochimiques des couches à base de TiO2 ont été déterminées en vue de son évaluation dans un microréacteur photocatalytique. Ce dernier, permet de suivre insitu la décoloration photocatalytique sur le TiO2, ainsi que l’évolution du potentiel et le photocourant généré sous illumination UV-Vis. En outre, le microréacteur photocatalytique peut servir à simuler un système pilote pour la dépollution de l'eau à l'échelle industrielle.