Résumé:
L’hydrogène représente aujourd’hui une solution prometteuse face aux défis
énergétiques et environnementaux mondiaux, notamment en tant que vecteur énergétique
propre. Toutefois, son stockage efficace reste un obstacle majeur à son exploitation à grande
échelle. Dans ce contexte, cette étude s’intéresse à l’adsorption de la molécule d’hydrogène
(H₂) sur une surface de graphène, un nanomatériau bidimensionnel possédant des propriétés
remarquables, telles qu’une large surface spécifique, une excellente stabilité chimique et une
conductivité élevée.
Le travail a été mené à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), en
utilisant la méthode B3LYP avec la base 6-31G. Plusieurs configurations ont été modélisées en
variant la position et l’orientation de la molécule d’hydrogène sur la surface du graphène. Les
structures optimisées ont été analysées en termes d’énergie d’adsorption, de géométrie
moléculaire, d’orbitales frontières (HOMO-LUMO), de potentiel électrostatique (ESP), ainsi
que par la spectroscopie infrarouge (IR).
L’analyse spectroscopique IR a permis de suivre les variations vibratoires
caractéristiques de la molécule d’hydrogène et du graphène avant et après adsorption, révélant
des changements significatifs dans les bandes d’élongation C–H et les modes vibrationnels
locaux, confirmant ainsi la nature de l’interaction et les effets structuraux induits.
Les résultats ont permis d’identifier les configurations les plus stables, de caractériser la nature
de l’interaction, et de montrer le potentiel du graphène pour le stockage d’hydrogène par
physisorption.
