Etude du stockage de l’hydrogène sur les couches mince

Abstract

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.