Etudiant : MESSAOUDY NOUHAILA

Filière : Master Matériaux Avancés et Applications (M2A)

Encadrant : Pr. LEMZIOUKA HAMANE

Annèe : 2026

Résumé : Avec la transition énergétique et la nécessité de développer des solutions de stockage performantes, l’hydrogène apparaît comme l’un des vecteurs énergétiques les plus prometteurs. Parmi les matériaux étudiés pour le stockage solide de l’hydrogène, les hydrures complexes suscitent un intérêt particulier en raison de leur forte teneur en hydrogène. Dans ce travail, une étude théorique du borohydrure de potassium (KBH4) a été réalisée à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) implémentée dans le code CASTEP. L’objectif principal est d’évaluer son potentiel pour le stockage solide de l’hydrogène à travers l’analyse de ses propriétés structurales, mécaniques, électroniques, dynamiques, thermodynamiques et optiques. Les résultats obtenus montrent que le composé KBH4 est structurellement, mécaniquement et dynamiquement stable. Les performances de stockage calculées révèlent une capacité gravimétrique de 7,47 wt% et une capacité volumique de 93,73 g H2/L, mettant en évidence son potentiel prometteur pour le stockage solide de l’hydrogène. L’étude de l’effet de la déformation triaxiale montre également qu’une compression appropriée permet de réduire significativement la température de désorption de l’hydrogène, améliorant ainsi les performances thermodynamiques du matériau. L’étude électronique indique que le KBH4 présente un caractère isolant à large bande interdite. L’analyse des charges de Hirshfeld met en évidence un transfert de charge entre le potassium et l’anion [BH4] ⁻. Les calculs de phonons confirment la stabilité dynamique du composé par l’absence de fréquences imaginaires. Les propriétés thermodynamiques montrent une évolution régulière des grandeurs thermiques avec la température, tandis que l’étude optique révèle une forte absorption dans le domaine ultraviolet et une faible réflexion dans la région des basses énergies. Dans l’ensemble, les résultats obtenus confirment que le KBH4 constitue un matériau prometteur pour le stockage solide de l’hydrogène et qu’il mérite une attention particulière dans le développement des futures technologies énergétiques. Mots-clés : KBH4, stockage de l’hydrogène, hydrures complexes, DFT, CASTEP, propriétés structurales, propriétés électroniques, propriétés thermodynamiques, propriétés optiques.