Membranes bipolaires innovantes pour des applications en énergie et électrodialyse

Innovative Bipolar Membranes for energy and electrodialysis applications

• Auteur / Autrice : Arnaud Demore
• Direction : Philippe Miele, Mikhael Bechelany
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 16/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IEM - Institut Européen des Membranes

Mots clés

Mots clés libres

Énergie

Matériaux

Électrochimie

Energy

Materials

Electrochemistry

Résumé

Les membranes bipolaires (MB) utilisées dans le domaine de l'électrodialyse, sont d'un grand intérêt pour l'électrolyse de l'eau et la conversion du CO2, pour la production d'hydrogène et de dérivés carbonés à haute valeur ajoutée respectivement. Les propriétés qui rendent intéressantes les membranes bipolaires pour ces applications sont: (i) la dissociation de l'eau dans la jonction bipolaire qui fournit un gradient de pH permettant des conditions idéales pour l'électrocatalyseur en termes d'activité, de sélectivité et de stabilité; (ii) la sélectivité aux ions qui évite le transport d'ions non désirés. Ce projet combine notre expertise sur les membranes bipolaires pour l'électrolyse et la dissociation de l'eau, et la conversion du CO2 avec nos compétences dans les domaines de l'assemblage de nanoparticules, des matériaux 2D et des membranes inorganiques. L'ensemble permettra de contrôler la morphologie et la composition de la jonction bipolaire, pour étudier notamment la dissociation de l'eau ainsi que les concepts fondamentaux de sélectivité ionique dans des conditions contrôlées et optimiser les performances pour aboutir à la mise au point d'une nouvelle génération de membranes bipolaires.

Bipolar Membranes used in electrodialysis sector, are of great interest for water electrolysis and CO2 conversion, respectively for the production of H2 and carbon derivatives with high added value. The properties that make bipolar membranes interesting are : (i) water dissociation in the bipolar junction which creates a pH gradient resulting in ideal conditions for electrocatalysis in terms of activity, selectivity and stability; (ii) the selectivity to ions which avoid the transport of non desired ions. This project combine our knowledge on bipolar membranes for electrolysis and water dissociation, and conversion of CO2 with our skills in the domain of nanoparticles assembling, 2D materials and inorganic membranes. Al in all, it will allow us to control the morpohlogy and composition of the bipolar junction, to study water dissociation and the fundamental concepts of ionic selectivity in controled conditions and optimise the performances to reach the development of a new generation of bipolar membranes.