Résumé
L'hydrogène se présente comme une ressource énergétique hautement prometteuse dans de multiples secteurs et applications, en raison de sa capacité à générer de l'électricité par le biais d'une réaction avec l'oxygène, avec exclusivement de l'eau en tant que sous-produit. Dans cette optique, l'électrolyse de l'eau demeure la méthode privilégiée par rapport à d'autres méthodes utilisant des sources fossiles, telles que le reformage du méthane. Toutefois, cette approche exige des électrodes performantes pour réduire les coûts énergétiques associés à la production d'hydrogène, tout en s’abstenant d’utiliser des métaux précieux, qui restent rares, coûteux, et sont associés à des problèmes géostratégiques. Ces recherches ont conduit au développement d'électrodes nanostructurées 3D poreuses associant des nanoparticules de NiCu à des nanotubes de carbones (NTC). La stratégie adoptée comporte trois étapes principales :-Conception, élaboration et caractérisation des nanoparticules de NiCu.-Préparation, consolidation et caractérisation des électrodes à base de NiCu-xNTC (avec x le nombre de parois égal à 4 ou 8).-Évaluation des performances électrochimiques.Deux méthodes de synthèse, à savoir une méthode de chimie douce et une méthode de combustion, ont été employées pour obtenir un mélange d'oxydes de nanoparticules de NiO et CuO. Ces oxydes ont ensuite été mélangés aux matériaux NTC. Des mélanges de poudres composites ont été élaborés avec diverses proportions de catalyseurs (l'alliage NiCu), à savoir 1, 2, 5, 12, 15 et 20 % en masse. Une analyse par microscopie électronique à balayage en mode électrons rétrodiffusés a été menée pour examiner la distribution des oxydes au sein de la structure des matériaux NTC. Les résultats indiquent que le protocole de mélange est adapté pour des teneurs en catalyseur inférieures à 5 %m. En revanche, pour des teneurs supérieures, des agrégats de nanoparticules de 20 µm se forment, entraînant une perte d'efficacité ultérieure dans les processus électrochimiques. Ces observations sont valables pour les mélanges avec les matériaux 8NTC et 4NTC.Par la suite, ces poudres composites ont été consolidées au moyen du SPS afin d'obtenir des électrodes 3D poreuses. Cette opération permet également de réduire les oxydes, favorisant ainsi la formation de l'alliage NiCu, jouant le rôle de catalyseur dans la réaction. Les électrodes présentent des valeurs de surface spécifique variant entre 121 et 325 m2.g-1, avec des volumes poreux compris entre 0,16 et 0,44 cm3.g-1.Ensuite, une caractérisation électrochimique des électrodes a été réalisée. Les meilleures électrodes, avec des volumes poreux élevés 0,43 et 0,44 cm3.g-1 et une bonne distribution de catalyseur, ont démontré des performances compétitives en termes d'efficacité et de coût par rapport à la littérature existante, ainsi qu'en comparaison avec une électrode de référence utilisant du platine. De plus, des résultats préliminaires de durabilité montre une amélioration des performances après 24 heures de chrono potentiometry à -100 mA.cm-2, il s’agit d’un résultat très satisfaisant.