Etude du mécanisme de la réaction d'oxydation de l'éthanol sur électrocatalyseurs à base de Pt, Rh, SnO2 sur support carboné en milieu acide

Mechanistic study of the ethanol oxidation reaction on carbon supported Pt-, Rh- and SnO2-based electrocatalysts in acidic medium

• Auteur / Autrice : Antoine Bach Delpeuch
• Direction : Marian Chatenet, Carsten Cremers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 24/11/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble ; 1995-....) - Fraunhofer Institute for Chemical Technology / ICT
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Petit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marian Chatenet, Carsten Cremers, Claude Lamy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vito Di Noto, Plamen Atanassov

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piles à combustible

Électrocatalyse

Mots clés libres

Electrocatalyse

Réaction d’oxydation de l'éthanol

Cassure de la liaison C-C

Synthèse polyol

Pile à combustible

Electrocatalysis

Ethanol oxidation reaction

C-C bond cleavage

Polyol synthesis

Fuel cell

Résumé

L'étude du mécanisme de la réaction d'oxydation de l'éthanol (EOR) a été réalisée sur des électrocatalyseurs bi- et tri-métalliques à base de Pt, Rh et SnO2 sur support carboné à l'aide de méthodes électrochimiques couplées (DEMS, in situ FTIR). Deux importantes problématiques de l'EOR ont été abordées: la déshydrogénation de la molécule d'éthanol et la cassure de sa liaison C-C.L'investigation de certains paramètres expérimentaux, comme l'épaisseur de la couche d'électrocatalyseur, a permis de démontrer q'une couche active épaisse conduit à une meilleure électrooxydation plus complète de l'éthanol en CO2, mais également que l'empoisonnement de l'électrocatalyseur par de très forts adsorbats advient dans l'épaisseur de couche active.Les performances de chaque électrocatalyseur ont été comparées entre elles et ont mis en évidence une meilleure sélectivité de l'EOR sur Pt-Rh-SnO2/C, ainsi que l'engendrement de courants plus élevés à bas potentiel à température ambiante. La tendance est amplifiée à température plus élevée (T = 60 °C).

The study of the ethanol oxidation reaction (EOR) mechanism was performed on carbon supported bi- and tri-metallic Pt-, Rh-, SnO2-based electrocatalysts via electrochemical coupled techniques (DEMS, in situ FTIR). Two of the most important issues related to the EOR have been broached: the dehydrogenation of the ethanol molecule and its C-C bond breaking.The investigation of some experimental parameters, such as the thickness of the electrocatalyst layer, enabled demonstrating the better complete ethanol electrooxidation into CO2 for large electrocatalysts layers, combined to the enhanced poisoning effect inside the catalyst layer by very strong adsorbates.The performances of each electrocatalyst were compared and evidenced an improved selectivity of the EOR on Pt-Rh-SnO2/C, as well as the generation of higher currents at low potential at room temperature. The tendency was amplified at elevated temperatures (T = 60 °C).