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| Photoelectrochemistry for energy applications (Photoelectrochimie pour des applications énergétiques) Dabboussi, Joudi - (2024-11-19) / Université de Rennes Photoelectrochemistry for energy applications
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Loget, Gabriel; Floner, Didier Discipline : Chimie physique, chimie théorique Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : S3M Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : photoélectrochimie, oxydation de l'urée, batterie à flux, semiconducteur
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Résumé : L’humanité fait face à un défi crucial : développer l’utilisation de sources d’énergie renouvelables capable de remplacer les combustibles fossiles. Parmi les solutions potentielles, l’énergie solaire se distingue comme la plus prometteuse. La photosynthèse artificielle, en imitant le processus naturel, permet de convertir la lumière du soleil en carburants propres et en produits chimiques utiles, offrant ainsi une alternative écologique et durable. Cette thèse explore deux approches principales : l’utilisation de l'urée, un composé abondant dans les eaux usées, via son oxydation photo-électrochimique, pour produire de l’hydrogène tout en contribuant à la purification de l’eau; et l’étude des batteries à flux redox, une technologie verte inspirée de la photosynthèse naturelle, pour stocker efficacement l’énergie solaire. Un autre aspect est l’utilisation d’une photo-pile pour la synthèse d’une molécule utilisée en tant que composant d’électrolyte dans les batteries. Le travail présente les résultats sur les jonctions métal/isolant/semiconducteur (MIS) comme interfaces photo-actives, ainsi que l’utilisation de cellules tandem pérovskite/silicium, pour améliorer les systèmes de conversion et de stockage de l’énergie solaire. Abstract : Humanity faces a critical challenge: using renewable energy sources that can replace fossil fuels. Among the potential solutions, solar energy stands out as the most promising. Artificial photosynthesis, by mimicking the natural process, converts sunlight into clean fuels and valuable chemicals, offering a sustainable and eco-friendly alternative. This thesis explores two main approaches: the valorization of urea, an abundant compound in wastewater, through photoelectrochemical oxidation to produce hydrogen while promoting water purification, and the study ofredox flow batteries (RFBs), a green technology inspired by natural photosynthesis, to efficiently store solar energy. Another aspect is the use of a photo-fuelcell for the synthesis of a molecule used as an electrolyte component in batteries. The research presents results on metal/insulator/semiconductor (MIS) junctions as photoactive interfaces, and the use of perovskite/silicon tandem cells, aiming to enhance solar energy conversion and storage systems. | |||