La thermoélectricité, la capacité d'un matériau à convertir la chaleur en énergie électrique, est connue dans les liquides depuis plusieurs décennies. Contrairement aux solides, ce processus de conversion dans les liquides prend plusieurs formes, notamment les réactions thermo-galvaniques entre les ions redox et les électrodes, la thermodiffusion d'espèces chargées et la formation d'une double couche électrique aux électrodes qui varie en fonction de la température. Les valeurs observées du coefficient Seebeck (Se = - DV/DT, le rapport entre la tension induite (DV) et la différence de température appliquée (DT)) sont généralement supérieures à 1 mV/K, un ordre de grandeur plus élevé que celles trouvées dans les semi-conducteurs solides. Le premier exemple fonctionnel d'un générateur thermoélectrique (TE) à base de liquide a été rapporté en 1986 en utilisant des sels redox de ferro/ferricyanure dans l'eau. Cependant, dû à la faible conductivité électrique des liquides l’efficacité de conversion était très faible, ce qui empêchait leur utilisation dans des applications de récupération de la chaleur perdue à basse température.

Les perspectives des générateurs TE-liquides se sont améliorés au cours de la dernière décennie avec le développement des liquides ioniques (LI). Les LI sont des sels fondus qui sont liquides en dessous de 100 °C. Par rapport aux liquides classiques, ils présentent de nombreuses caractéristiques favorables telles que des points d'ébullition élevés, une faible pression de vapeur, une conductivité ionique élevée, une faible conductivité thermique et aussi des valeurs de Se plus élevées. Plus récemment, une étude expérimentale menée par l’IJCLab et le SPEC a révélé que la complexation de couples redox de métaux de transition dans des liquides ioniques peut conduire à une hausse de leur coefficient Se significative de -1,6 à -5,7 mV/K, l'une des valeurs les plus élevées rapportées dans les cellules thermoélectriques à base de LI. Une compréhension électrochimique et physicochimique, et un contrôle précis de la spéciation des ions métalliques présentent sont nécessaire pour la conception rationnelle de la future technologie thermo-électrochimique.

Basé sur ces récentes découvertes, nous proposons une étude systématique de la chimie de coordination des ions redox de métaux de transition dans les liquides ioniques et les mélanges combinant des technique électrochimique et thermoélectrique. L’objectif à long terme associé à cette étude est de démontrer le potentiel d'application des cellules thermo-électrochimiques liquides basées sur des matériaux abordables, abondants et sans danger pour l'environnement pour la récupération d'énergie thermique comme outil d'efficacité énergétique.

Le LCMCE vise à développer une méthode durable pour la fonctionnalisation réductrice de dérivés carbonylés avec des oléfines via l'électrochimie. Les processus redox traditionnels en synthèse organique reposent souvent sur des méthodes thermochimiques à partir d'oxydants ou de réducteurs stœchiométriques et produisent des déchets. L’électrification de ces processus permettra d’en améliorer l'économie d'atomes et d'énergie. La nouveauté de ce projet repose sur la génération des espèces catalytiques « métal–hydrure » par la réduction cathodique de complexes organométalliques en présence de protons et non par l’ajout de réducteurs chimiques comme cela est décrit dans la littérature. L’insertion d’une fonction alcène dans la liaison métal-hydrure conduira à la formation d’intermédiaire réactifs pour le couplage avec des carbonyles électrophiles. Les substrats de ce projet ont été sélectionnés de manière à apporter des preuves de concept rapides dans un premier temps puis de permettre l’étude de réactivités plus ambitieuses pour aller jusqu’à des réactions de carboxylation pour lequel CO2 est l’électrophile. Une attention particulière sera portée à la conception des catalyseurs homogènes, et à leur synergie avec les conditions électrochimiques afin de conduire à des espèces actives et sélectives. Le projet s’intéressera également à la compréhension des mécanismes mis en jeu lors de ces réactions.