Etude de catalyseurs bimétalliques pour la conversion électrochimique du CO2

Design of bimetallic catalysts via electrodeposition for the electrocatalytiv conversion of CO2

• Auteur / Autrice : Chrysanthi Gkili
• Direction : Damien Voiry
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 10/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IEM - Institut Européen des Membranes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DM3 - Design des Matériaux Membranaires et systèmes Multifonctionnels

Mots clés

Mots clés libres

Dioxyde de Carbone

Catalyseurs Bimétalliques

Réduction Électrochimique

Sélectivité

Mesures Électrochimiques

Techniques Spectroscopiques

Carbon Dioxide

Bimetallic Catalysts

Electrochemical Reduction

Selectivity

Electrochemical Measurements

Spectroscopic Characterization

Résumé

La conversion électrochimique du CO2 est une technologie prometteuse pour relever un certain nombre de défis liés à la mise en œuvre de sources d'énergie neutres en carbone, car elle offre un moyen de stocker l'électricité renouvelable sous une forme pratique et dense en énergie. Le CO2 est considéré comme l'état oxydé du carbone le plus stable sur le plan thermodynamique. Par conséquent, les réductions de CO2 utilisant différentes approches requièrent un seuil élevé d'énergie pour surmonter les barrières thermodynamiques. Il est donc nécessaire de trouver des catalyseurs appropriés pour stimuler la cinétique de conversion et améliorer la sélectivité des produits. L'objectif principal est de réaliser une percée significative dans le développement de la voie de conversion électrochimique du CO2 pour la production de produits chimiques à valeur ajoutée. Les produits visés sont à la fois C1 (CO et acide formique) et C2 (éthylène). Cet objectif sera atteint grâce au développement de nouveaux matériaux catalytiques, de nouvelles chimies et de nouvelles conceptions de cellules d'électrolyse. Au cours de cette thèse, nous chercherons à préparer de nouveaux catalyseurs bimétalliques pour la conversion du CO2. Les catalyseurs seront caractérisés et les liens entre structuration et composition d'une part, et activité catalytique d'autre part, seront examinés en combinant des mesures électrochimiques et diverses techniques spectroscopiques (Raman, FTIR), notamment operando.

The electrochemical conversion of CO2 is a promising technology for tackling a number of challenges associated with the implementation of carbon-neutral energy sources, as it offers a means of storing renewable electricity in a convenient, energy-dense form. CO2 is considered the most thermodynamically stable oxidized state of carbon. Consequently, CO2 reductions using different approaches require a high threshold of energy to overcome thermodynamic barriers. It is therefore necessary to find suitable catalysts to boost conversion kinetics and improve product selectivity. The main objective is to achieve a significant breakthrough in the development of the electrochemical CO2 conversion route for the production of value-added chemicals. The target products are both C1 (CO and formic acid) and C2 (ethylene). This will be achieved through the development of new catalytic materials, new chemistries and new electrolysis cell designs. In the course of this thesis, we will seek to prepare new bimetallic catalysts for CO2 conversion. The catalysts will be characterized and the links between structuring and composition on the one hand, and catalytic activity on the other, will be examined by combining electrochemical measurements and various spectroscopic techniques (Raman, FTIR), particularly operando.