La plateforme répond au challenge d’intégration des surfaces et matériaux photo-actifs de ruptures. Les systèmes de production de carburants solaires, sont des dispositifs complexes reproduisant les fonctions de collecte des photons, de conversion électrochimiques et/ou biochimique, de contrôle des flux thermiques et matières. La plateforme bi-site réponds aux enjeux de compréhension fine de phénomènes physiques en jeux lors de l’irradiation solaire des matériaux et la définition des architectures assurant la synchronisation des fonctions des dispositifs de production de carburant solaire via des capacités de prototypage et de mesures, et d’optimisation des géométries et intégrations en système fonctionnels du photon à la molécule carburant solaire.

Sur le site de l’INES à Chambéry, les installations de recherche sont dédiées aux essais sous flux de lumières contrôlés pour la caractérisation des rendements de conversion, de la stabilité et de la durabilité des dispositifs (de 100cm2 à 5m2) en vue de leur déploiement à plus grande échelle et de l’intégration dans des systèmes fonctionnels. Le site a la capacité de réalisé des prototypes et de conduire des essais de caractérisations de performances sous conditions indoor (simulateur solaire) et outdoor banc d’essais instrumentés et contrôlés en environnement solaire et climatique réel.

Sur le site du LCBM à Grenoble, les installations comprennent une plateforme dédiée aux mesures photocatalytiques ou photo-électrocatalytiques avec irradiation solaire simulée sur petits dispositifs (≤ 1 cm² à 100 cm²) de production d’hydrogène ou de carburants carbonés solaires.

Bancs de test à disposition

Mise à disposition d’un banc de test équipé d’une source d’irradiation solaire, d’un luxmètre pour la calibration de la puissance d’irradiation, d’un réseau de gaz inerte (Ar, N₂) et bouteille de CO₂ avec contrôle des débits gazeux ainsi que d’un bi-potentiostat (pour les mesures photo-électrocatalytiques).

Sources d’irradiation solaires disponibles :
- Simulateur solaire plasma LUMIXO
- A venir : Simulateur solaire LED VERASOL-2 (faisceau de 25 cm²)


Compte-tenu des grandes variabilités en termes de nature et de géométrie/volume des échantillons à tester, les cellules photo-électrochimiques et les photoréacteurs (typiquement, tubes de schlenk) devront être fournis par les utilisateurs. Un échange préalable devra avoir lieu pour préciser le mode de fixation des cellules et photoréacteurs.


Techniques de caractérisation à disposition

     Pour l’analyse (identification, quantification) des produits gazeux formés (H₂, O₂, CO, CH₄, éthylène…) :
​- Un appareil de micro-GC, équipé d’une colonne capillaire et d’un détecteur TCD pour l’analyse des gaz en continu (gaz vecteur : Ar).

- A venir : Un appareil de chromatographie en phase gaz (gaz vecteur : Ar) permettant un dosage de l’oxygène plus fiable.
Limite de détection pour les mesures en mode injection directe : concentration de l’ordre de 2.10^-6 M dans le volume de tête.
Limite de détection pour les mesures en mode continu : photocourants ≥ 1 mA.cm^-2 avec un rendement faradaïque de 100% (pour la détection de H₂ et O₂ en continu, voir par exemple : Nature Materials, 2012).

Sur demande : Un appareil de chromatographie en phase gaz couplé à un spectromètre de masse pourra être mis à disposition ; il est particulièrement adapté aux tests de marquage isotopique (! substrats marqués non fournis !) ; La définition des conditions de séparation et la calibration sera à charge de l’utilisateur.

     Pour l’analyse (identification, quantification) des produits ioniques formés (formate, acétate, oxalate …) :
Appareil de chromatographie ionique Metrohm Basic IC Plus, équipé d’un détecteur conductimétrique équipé d’un passeur d’échantillons.
A venir : passeur d’échantillons.
Limite de détection : concentration comprise entre 10^-5 et 5.10^-5 M dans l’électrolyte (suivant le composé à détecter).

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​