Par Emmanouil Giannoudis

La production de carburants solaires dans des cellules photo-électrochimiques à colorant réalisant la photodissociation de l’eau est une approche extrêmement prometteuse pour répondre aux futures demandes énergétiques et faire face aux problèmes environnementaux liés à l’utilisation de combustibles fossiles. Au laboratoire, de premières photocathodes de production d’hydrogène à colorant ont été construites, basées sur le premier assemblage colorant-catalyseur covalent sans métal noble. Dans ces travaux, la synthèse et la caractérisation de deux nouveaux assemblages colorant-catalyseur est décrite, tous deux reposant sur le même photosensibilisateur de ruthénium lié de façon covalente via une cycloaddition azoture-alcyne catalysée au cuivre (CuAAC) à deux catalyseurs de cobalt différents. Les activités photo-électrochimiques de production d’hydrogène des photocathodes correspondantes ont été déterminées dans des conditions standardisées. Ceci nous a permis d’établir que i) les dyades à base de ruthénium surpassent celles précédemment décrites à base de colorants organiques ; ii) remplacer le catalyseur diimine dioxime de cobalt précédemment utilisé dans le groupe par un catalyseur tétraazamacrocyclique de cobalt s’est révélé crucial pour améliorer l’activité, et a permis d’obtenir les TON les plus élevés à ce jour pour des photocathodes de production d’hydrogène à colorant. Des caractérisations spectroscopiques avancées ont révélé que les performances sont limitées par le manque d’efficacité du transfert d'électrons du colorant réduit vers le catalyseur. Par ailleurs, la stabilité est fortement impactée par la désorption de la dyade de la surface de l’électrode au cours des tests photo-électrochimiques. Enfin, de premiers résultats préliminaires sur la réduction photo-électrochimique du CO₂ en CO en milieu aqueux ont été obtenus et ouvrent des perspectives intéressantes dans le domaine.