Electrolyse du CO2 en milieu carbonates fondus. Etudes fondamentales et optimisation des performances électrochimiques. Fabrication d’une cellule d’électrolyse

Electrolysis of CO2 in molten carbonate media. fundamental studies and optimization of electrochemical performances. Manufacture of an electrolytic cell

• Auteur / Autrice : Ahmed Haïtam Meskine
• Direction : Virginie Lair, Armelle Ringuedé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie
• Date : Soutenance le 03/12/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de chimie Paris - Institut de recherche de chimie Paris
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Florence Lefebvre-Joud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marian Chatenet, François Lapicque, Fabrice Mauvy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marian Chatenet, Laurent Massot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piles à carbonates fondus

Chromatographie en phase gazeuse

Électrolyse

Mots clés libres

Electrolyse

Carbonates fondus

Co2

Pile à combustible MCFC

Electrolyseur MCEC

Chromatographie en phase gazeuse

Electrolysis

Molten carbonate

Co2

MCFC fuel cell

MCEC electrolyser

Gas chromatography

Résumé

Actuellement, il est nécessaire de trouver des solutions pour réduire les émissions de CO2 anthropogénique, en particulier en le capturant ou le valorisant. Une voie possible serait de le transformer en produit chimique à valeur énergétique, e.g. le CO. Ce travail s’intéresse d’abord à la compréhension fondamentale des mécanismes de réduction électrochimique du CO2 en CO dans un milieu de carbonates fondus, à haute température, sur une électrode modèle. Ensuite, nous avons pu mettre en évidence la production de CO par chromatographie en phase gazeuse, dans une cellule d’électrolyse à carbonates fondus. Finalement, un matériau d’électrode de type cermet, à base de Ni, de Cu et d’oxyde de cérium a été synthétisé par combustion et caractérisé. Ses performances électrochimiques dans une pile hybride oxyde/carbonates sont encourageantes

Currently, it is necessary to find solutions to reduce anthropogenic CO2 emissions, in particular by capturing or valorising it. One possible way would be to transform it into a chemical product with energy value, e.g. CO. This work focuses first on the fundamental understanding of the mechanisms of electrochemical reduction of CO2 into CO in a molten carbonate eutectic, at high temperature, on a model electrode. Then, we were able to demonstrate the production of CO by gas chromatography in a molten carbonate electrolysis cell. Finally, a cermet-type electrode material based on Ni, Cu and cerium oxide was synthesized by combustion and characterized. Its electrochemical performance in a hybrid oxide/carbonate cell is promising.