L’environnement, le climat et l’énergie sont au cœur des préoccupations actuelles. Le déploiement des technologies d’électrolyses à grande échelle pour la production d’hydrogène vert par dissociation de l’eau ou la réduction du CO₂ par exemple, nécessite de diminuer drastiquement la quantité de métaux utilisés comme catalyseurs tout en maintenant une activité suffisante et une bonne stabilité. Notre innovation repose sur la (sub)nanostructuration de catalyseurs à base de métaux ou d’oxydes de métaux dans un film de polymère fonctionnalisé grâce à un procédé électrochimique simple et polyvalent conduisant à de nouveaux matériaux d’électrodes stables et performants pour l’électrocatalyse. La très petite taille des particules de métaux ou d’oxydes de métaux, nanométrique ou sub-nanométrique (clusters), bien dispersées dans le film de polymère conduit à une grande surface active pour la catalyse associée une faible quantité de métaux. Par ailleurs, la membrane de polymère fonctionnalisée permet de protéger les clusters ou nanoparticules métalliques des phénomènes de corrosion et d’agrégation. En outre, les matériaux sont directement électrogénérés à la surface de l’électrode en quantité et épaisseur contrôlées dans des conditions douces.

Cette approche électrochimique simple et polyvalente offre de nombreuses possibilités aussi bien dans la composition du système catalyseur/matrice de polymère que dans la diversité des réactions catalytiques possibles. Elle ouvre ainsi des perspectives au niveau de la recherche fondamentale et appliquée. Des matériaux d’anodes performants et stables pour l’oxydation électrocatalytique de l’eau en oxygène (OER) à base d’oxydes de nickel, de cobalt et de fer ainsi que des oxydes mixtes de ces métaux ont été obtenus dans le cadre de la thèse de Baptiste Dautreppe (lauréat du Concours national i-PhD 2022) dirigée par Marie-Noëlle Collomb et Jérôme Fortage. L’envie d’entreprendre de Baptiste, associée à celle de deux jeunes Docteurs en Chimie du laboratoire, Richard Barré et Damien Mouchel, les a conduit à s’investir dans la valorisation de ces résultats prometteurs en développant ce type matériaux pour l’électrochloration dédiée à la désinfection des eaux (oxydation des ions chlorures en eau de javel). Nous avons ainsi été lauréats du 11ème Challenge Out of Lab’s et d’un projet Maturation de la Satt Linksium de Grenoble (projet FuelSea, 2022-2023). Ces travaux ont bénéficié d’un soutien financier supplémentaire de la région Auvergne-Rhône-Alpes (DocTT’Aura) et de l’Université Grenoble Alpes via Arcane. Le projet FuelSea est actuellement en phase d’incubation afin de créer une start-up début 2024 qui sera co-fondée par les trois jeunes Docteurs de l’UGA, lauréats du concours innovation i-Lab 2023.

Marie-Noëlle Collomb est Directrice de Recherche au CNRS et membre de l’équipe « Electrochimie Moléculaire et Photochimie Redox (EMPRe) » au sein du Département de Chimie Moléculaire (DCM) de l’Université Grenoble Alpes (UGA). Après l’obtention de son doctorat en chimie en 1993 à l’UGA, dédié à la réduction électrocatalytique du dioxyde de carbone avec des complexes moléculaires sous la direction du Dr Alain Deronzier et une année de stage postdoctoral dans l’équipe du Professeur Marc Fontecave à l’UGA, elle a rejoint le CNRS en 1994 en tant que chargée de recherche et a été promue Directrice de Recherche en 2007. En 1998-1999, elle a été associée de recherche au CNRS dans les groupes des Professeurs Robert H. Crabtree et Gary W. Brudvig à l’Université de Yale (USA). Ces recherches actuelles s’inscrivent dans le domaine de la photosynthèse artificielle avec l‘activation de petites molécules par voie photo et électrochimique pour l’énergie et la production de combustibles solaires.

Jérôme Fortage a obtenu son doctorat en chimie organique en 2006, sous la direction du Dr. Fabrice Odobel à l’Université de Nantes, sur le développement de photosensibilisateurs moléculaires pour la conception de photosystèmes artificiels et de nouveaux dispositifs photovoltaïques, puis a effectué deux stages post-doctoraux dans le domaine de la photochimie moléculaire à l’Université de Newcastle (UK, 2007) dans le groupe du Professeur Andrew Benniston, et à l’Université Paris Descartes (2008-2010) sous la supervision du Dr. Philippe Lainé. En octobre 2010, il est recruté Chargé de Recherche au CNRS au sein du DCM de l’UGA. Membre de l’équipe EMPRe, il s’intéresse actuellement au développement de systèmes moléculaires ou hybrides (moléculaire/inorganique) pour la dissociation électro- ou photo-catalytiques de l’eau en O₂ et H₂, et pour la réduction du CO₂ en produits valorisables par l’industrie (i.e. CO, HCOOH).

Baptiste Dautreppe est titulaire du grade de docteur de chimie inorganique et bio-inorganique de l’UGA. Il a obtenu son doctorat en 2022 sous la supervision de Marie-Noëlle Collomb et Jérôme Fortage au sein de l’équipe EMPRe du DCM. Ses travaux de recherches étaient centrés sur le développement de matériaux composites polymères/oxydes de métaux non nobles pour l’électrooxydation de l’eau. Il a été lauréat du concours national iPhD 2022 pour la valorisation de ces travaux de thèse.

Richard Barré a obtenu son doctorat en 2022 sous la supervision du Pr. Fabrice Thomas et du Dr. Jennifer K. Molloy au sein de l’équipe « Chimie Inorganique Redox (CIRe) » du DCM de l’UGA. Sa thèse a porté sur le développement de nouveaux agents de contrastes gadolinés pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Richard a conduit des travaux orignaux en synthétisant des nouveaux ligands rédox actifs radicalaires ou pro-radicalaires dans le but de détecter par IRM des marqueurs du stress oxydant comme les radicaux hydroxyles ou le potentiel rédox cellulaire.

Damien Mouchel dit Leguerrier a obtenu son doctorat en 2022 sous la supervision du Pr. Fabrice Thomas et du Dr. Jennifer K. Molloy au sein de l’équipe CIRe du DCM de l’UGA. Ses travaux de thèse ont porté sur la synthèse d’agents de contraste rédox-actifs pour l’imagerie médicale. Dans cette optique, Damien a pu mettre au point des agents de contraste à base de lanthanides et de ligands non innocents répondant spécifiquement au stress oxydant.

Depuis mai 2022, Baptiste, Damien et Richard sont co-porteurs du projet maturation FuelSea, actuellement en phase d’incubation, et occupent les postes de post-doctorants au sein de l’équipe EMPRe du DCM. Ces trois jeunes Docteurs sont également accompagnés dans leur démarche entrepreneuriale par la région Auvergne Rhône Alpes grâce au dispositif DocTT’Aura en partenariat avec la Satt Linksium. Baptiste, Richard et Damien sont co-fondateurs de la start-up FuelSea qui sera créée en janvier 2024 où ils se projettent en tant que futur CTO (Chief Technical Officer), CIO (Chief Innovation Officer) et CEO (Chief Executive Officer).