Abaissement du cation alcalin dan l'eslectro-resduction du CO2 acide en produits multi-carbones par modification de la surface des catalyseurs à base de Cu ou par l'utilisation d'une pression élevée de CO2

Lowering alkali cation in acidic CO2 electroreduction into multicarbon products viasurface modification of Cu-based catalysts or using high CO2 pressure

• Auteur / Autrice : Hai nam Ha
• Direction : Marc Fontecave
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Moléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie moléculaire de Paris centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie des processus biologiques

Mots clés

Mots clés libres

L'eslectro-resduction du CO2

Atalyseurs à base de Cu

Élevée de CO2

CO2 electroreduction

Cu-based catalysts

CO2 pressure

Résumé

La production de produits multicarbonés via électroréduction de CO2 à haute pression de CO2 a été étudiée de manière très limitée, en particulier il n'existe aucun rapport d'étude sur la réduction du CO2 en produits multicarbonés dans un électrolyte acide. En raison de l'avantage d'éviter la perte de CO2 via la formation de carbonate lors de l'électrocatalyse, cette approche devient de plus en plus intéressante par les scientifiques du domaine. Il convient de noter que les cations alcalins jouent un rôle important dans la réduction du CO2 et qu'une concentration élevée de ce cation est le facteur clé pour maintenir une sélectivité élevée de la réduction du CO2 dans les milieux acides. Cependant, une concentration élevée de cation alcalin pourrait causer plusieurs problèmes, tels que son passage du compartiment anodique au compartiment cathodique, la précipitation du sel sur l'électrode GDE, réduisant ainsi la sélectivité et la stabilité du système. Deux études d'électroréduction du CO2 dans un électrolyte acide en absence ou faible concentration de cation alcalin seront réalisées pendant 3 ans de doctorat. Le premier est la réduction du CO2 dans les milieux acides à haute pression de CO2. Nous pourrions nous attendre à ce que la concentration de CO2 dans la solution électrolytique augmente de manière significative à une pression de CO2 élevée, ce qui pourrait inhiber la réduction du proton, nécessitant ainsi moins de cations alcalins dans la solution électrolytique. Deuxièmement, la modification de la surface de l'électrode à base de Cu via l'immobilisation d'un complexe de cations éther-alcali en couronne. On pouvait s'attendre à ce que la présence de cation alcalin à la surface de l'électrode réduise la concentration de ce cation dans la solution électrolytique tout en conservant une grande sélectivité de formation de produits C2+.

Producing multicarbon products via CO2 electroreduction at high CO2 pressure have been studied very limited, especially there is no study report on CO2 reduction to multicarbon products in acidic electrolyte. Due to the advantage of avoiding CO2 lost via the formation of carbonate during electrocatalysis, this approach is getting more and more interesting by the scientists in the field. One should note that alkali cation play an impotant role in CO2 reduction and high concentration of this cation is the key factor of remaining high selectivity of CO2 reduction in acidic media. However, high concentration of alkali cation could cause several problem, such as its cross over from anodic to cathodic compartment, salt precipitation on GDE electrode, hence reducing the selectivity and stability of the system. Two studies of acidic CO2 electroreduction in the absence or low concentration of alkali cation will be carried out during 3 years of PhD First is CO2 reduction in acidic media at high pressure of CO2. We could expect that CO2 concentration in electrolyte solution is significant increased at elevated CO2 pressure, which could inhibit the reduction of proton, hence requiring less alkali cation in electrolyte solution. Second is the modification of Cu-based electrode surface via crown ether-alkali cation complex immobilization. We could expected that the presence of alkali cation on the electrode surface could reduce the concentration of this cation in the electrolyte solution but still remain the high selectivity of C2+ products formation.