Cryogenic mass spectroscopy for gas desorption from porous materials
Equipement, AAP 2018-4
Equipe : ICMPE, Chimie Métallurgique des Terres Rares
Porteur de projet : Claudia Zlotea
Résumé :
L'instrument CRYO TDS permettra l'étude de la thermo-désorption des molécules H2/D2 adsorbées à la surface des matériaux poreux à des températures cryogéniques à partir de 25 K. Les espèces gazeuses désorbées seront détectées avec précision par la spectrométrie de masse. Le but est de caractériser les sites d'adsorption, leur nombre, les énergies mises en jeu, les cinétiques de désorption et l'effet isotopique (H2/D2).
Dans l'axe "énergies renouvelables" du réseau DIM RESPORE, la cryo-adsorption de H2 dans les matériaux poreux est une approche intéressante pour stocker d'importantes quantités de l'hydrogène à des temperatures cryogéniques, typiquement 77 K. Parmi les nombreux matériaux poreux, les carbones activés et les hybrides Metal-organic-frameworks (MOFs) sont les plus prometteurs. Dans cette thématique, nos recherches actuelles se concentrent sur les carbones activées et les MOFs dopés avec des clusters de métaux nobles dans le but d'augmenter la chaleur d'adsorption de H2. Pour mieux caractériser ces matériaux et comprendre les interactions mises en jeu, nous avons besoin de déterminer les sites actifs d'adsorption, les énergies de liaison entre les molécules de gaz et la surface du matériaux et les cinétiques de désorption. C'est pourquoi, il est nécessaire de combiner l'adsorption cryogénique à 25 K avec la détection précise des molécules désorbées par spectrométrie de masse.
De plus, cet instrument peut être utiliser également pour l'étude de la séparation isotopique H2/D2 et du phénomène de "tamis quantique" dans les matériaux poreux. L'utilisation d'un spectromètre de masse est donc indispensable pour discriminer entre les molécules de H2 et D2.
Cet instrument combinant la cryo-adsorption et la spectrométrie de masse est unique en Ile-de-France.
Thématique :