Exploration du rôle de l'environnement local dans les assemblages électrode-membrane pour l'électroconversion du CO2

Exploring the role of the local environment in electrode-membrane assemblies for the electroconversion of CO2

• Auteur / Autrice : Maëlle Paya
• Direction : Damien Voiry, Vincent Rouessac
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques
• 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

Analyses operando

Co2

Electrocatalyse

Ellipsometrie

Operando analyses

Electrocatalysis

Ellipsometrie

Co2

Résumé

La conversion électrochimique du CO2 en produits à valeur ajoutée tels que les matériaux, les carburants renouvelables et les vecteurs énergétiques apparaît comme une solution attrayante dans ce contexte, car elle peut utiliser des sources durables d'électricité alimentées par l'énergie solaire, éolienne et hydraulique pour promouvoir des réactions actuellement réalisées à l'aide de combustibles fossiles. La sélectivité et la stabilité de l'électrolyseur constituent le principal obstacle à la mise au point de procédés efficaces sur le plan énergétique pour convertir le dioxyde de carbone en hydrocarbures. Les électrolyseurs à membrane sont actuellement au cœur du développement industriel réaliste de cette technologie. Des rapports récents ont suggéré que le contrôle du microenvironnement près de l'interface électrode-membrane est un levier puissant pour atteindre une sélectivité supérieure pour les produits muticarbonés (C2+) et améliorer la sélectivité. Ce projet de thèse vise à développer des approches originales basées sur le couplage d'analyses texturales et de mesures électrochimiques pour étudier le comportement physico-chimique d'un électrolyseur à assemblage membrane-électrode (AME).

The electrochemical conversion of CO2 into value-added products such as materials, renewable fuels and energy carriers appears to be an attractive solution in this context, as it can use sustainable sources of electricity powered by solar, wind and hydro power to promote reactions currently carried out using fossil fuels. The selectivity and stability of the electrolyzer is the main obstacle to the development of energy-efficient processes for converting carbon dioxide into hydrocarbons. Membrane electrolyzers are currently the central focus of research towards realistic industrial development of this technology. Recent reports have suggested that control of the microenvironment near the electrode-membrane interface is a powerful lever for achieving superior selectivity for muticarbon (C2+) products and improving selectivity. This thesis project aims to develop original approaches based on the coupling of textural analysis and electrochemical measurements to study the physico-chemical behavior of a membrane-electrode assembly (MEA) electrolyzer.