High surface area and high density materials for hydrogen storage

Cette thèse porte sur l'augmentation du stockage volumétrique de l'hydrogène (H₂) dans des matériaux poreux en optimisant à la fois les propriétés texturales et la densification des matériaux. Contrairement aux évaluations gravimétriques traditionnelles, ce travail met l'accent sur la performance volumétrique, en adéquation avec les besoins pratiques tels que la mobilité et les infrastructures énergétiques. Une série de réseaux métallo-organiques (MOFs) et leurs hybrides avec des matériaux à base de carbone ont été développés et étudiés en conditions proches de l'ambiante et cryogéniques. Dans tous les cas, l'hybridation a amélioré la performance volumétrique et les capacités de libération. De plus, les matériaux ont été évalués comme cryo-adsorbants pour réduire les pertes par évaporation dans le stockage de H₂ liquide. Tous les échantillons ont significativement augmenté la température d'évaporation de H₂, de 21 K à 64 K par rapport à un réservoir vide. Les résultats soulignent le rôle de la microporosité, c.à.d. des pores de moins de 2 nanomètres, et de la densité des matériaux pour maximiser l'efficacité du stockage. Globalement, ce travail démontre que l'hybridation des MOFs avec des matériaux à base de carbone améliore à la fois la texture poreuse et la densité, des paramètres essentiels pour faire progresser les systèmes MOF vers des technologies réalistes de stockage d'hydrogène.