Salem OULD AMARA
a soutenu sa thèse le 8 novembre 2017.
Matériaux à base de bore pour des applications énergies
Préparée au sein de l’école doctorale Sciences chimiques Balard (ED 459) et de l’unité de recherche – Institut Européen des Membranes (UMR 5635) – .
Spécialité : Chimie et physicochimie des matériaux
devant le jury composé de :
• Mme. Simona BENNICI, Chargé de Recherche, Institut des Sciences des Matériaux Mulhouse – Rapportrice
• Mme. Marianne COCHEZ, Maitre de Conférences, Université de Lorraine – Rapportrice
• M. Fabrice LEARDINI, Maitre de Conférences, Universidad Autonoma de Madrid – Examinateur
• Mme. Laure MONCONDUIT, Directrice de Recherche, Institut Charles Gerhardt Montpellier – Examinatrice
• M. Gilles TAILLADES, Professeur, Université de Montpellier – Examinateur
• M. Umit DEMIRCI, Professeur, Université de Montpellier – Directeur de thèse
• M. Pascal YOT, Maitre de Conférences, Université de Montpellier – Invité
Résumé :
Cette thèse s’articule autour de matériaux à base de bore pour des applications « énergie ». Nous avons développé deux classes de matériaux. (i) La première classe est dédiée au stockage chimique de l’hydrogène. Les matériaux étudiés dans cette partie sont produits par déstabilisation par mécanosynthèse de l’hydrazine borane N2H4BH3 en substituant un hydrogène protique de ce dernier par un cation alcalin. Nous avons particulièrement étudié la modification chimique de l’hydrazine borane par l’amidure de lithium LiNH2, puis par l’hydrure du calcium CaH2. Dans le premier cas, un nouveau composé de formule LiN2H3BH3•0,25NH3 a été obtenu. Dans le second cas, l’hydrazinidoborane de calcium Ca(N2H3BH3)2 a été synthétisé dans des conditions expérimentales spécifiques. (ii) La deuxième classe de matériaux concerne les polyboranes anioniques solubles dans l’eau pour une utilisation comme combustible anodique de pile à combustible liquide. Nous avons synthétisé et pleinement caractérisé le closo-décaborane de sodium Na2B10H10 et le 1-oxa-nido-dodécaborate de sodium NaB11H12O, puis leur électrooxydation a été étudiée et discutée sur différentes électrodes massives (platine, or et argent). Tous nos résultats sont présentés, discutés en détail et mis en perspective dans ce manuscrit de thèse.
Abstract:
The present work is structured around boron-based materials expected to be used in the field of “energy”. We especially worked on two types of materials. (i) With the first type, solid-state hydrogen storage was targeted. Hydrazine borane N2H4BH3 was used as precursor of novel derivatives obtained by mechanosynthesis. We first made it react with lithium amide LiNH2 to obtain LiN2H3BH3•0,25NH3. Then, we considered calcium hydride CaH2 ; it reacted with N2H4BH3 at 67°C (after ball-milling) to form a new phase, calcium hydrazinidoborane of formula Ca(N2H3BH3)2. (ii) The second type of boron-based materials we investigated is about anionic polyboranes. They are known to be stable in aqueous solution and accordingly could be used as anodic fuel of direct liquid-fed fuel cell. We aimed at synthesizing and fully characterizing two salts : sodium closo-decaborane Na2B10H10 and sodium 1-oxa-nido-dodecaborate NaB11H12O. Their potential for the aforementioned application was tested by cyclic voltammetry by using bulk electrodes of platinum, silver and gold. All of our results are presented, discussed in detail and put into perspective in the present thesis.
