CEA TECH PhD position – Capture et récupération du CO2 par électroréduction

SL-DRT-20-1185

DOMAINE DE RECHERCHE

Énergie verte et décarbonatée incl. bioprocédés et valorisation des déchets

ABSTRAIT

La conversion électrochimique du CO2 est un moyen de produire des carburants ou des produits chimiques à partir d’électricité intermittente à partir d’énergie renouvelable. En particulier, la formation de composés complexes (C2 +) est particulièrement intéressante en raison de leur valeur énergétique élevée et de leur importance en tant que produit chimique. Ce procédé permet d’utiliser du CO2 concentré de l’industrie ou directement du CO2 (Direct Air Capture) .Les solvants classiquement utilisés pour la réduction du CO2 (eau, amine) induisent la formation indésirable de H2 côté cathode et un coût énergétique élevé liés aux problèmes de surtensions. L’utilisation de liquides ioniques (LI) ou de solvants eutectiques profonds (DES) dont les capacités d’absorption du CO2 sont beaucoup plus élevées que celle de l’eau permet de surmonter ces problèmes, mais la viscosité de ces liquides limite le transfert de CO2 vers les électrodes et donc la densités actuelles. Un compromis consiste sur la base de la mesure de la cinétique d’absorption / désorption du CO2 ainsi que d’une caractérisation couplant spectroscopie d’impédance et GC-MS, sur un catalyseur de référence Cu issu de la bibliographie et sélectif pour la formation d’une molécule d’intérêt comme le méthanol ou méthane, pour déterminer une composition optimale entre LI / DES-eau-solvant organique pour assurer les transferts de masse tout en maintenant un rendement faradique élevé et en minimisant les surtensions. Pour déterminer au mieux ces surtensions, nous caractériserons la thermodynamique de la réduction du CO2 dans ces milieux mixtes en utilisant des mesures sur des électrodes tournantes, puis nous utiliserons cette méthodologie pour comparer les performances d’autres catalyseurs sélectifs ou complexes catalytiques de la littérature sur la formation de méthanol, CH4 ou molécules C2 + plus complexes (éthylène, éthanol, etc.) pour sélectionner un candidat optimal pour l’étape d’intégration du dispositif.Au final, un système catalytique comprenant le catalyseur sélectif sélectionné et un support poreux pour maximiser les échanges sera développé, via des mesures sur un électrolyseur de laboratoire et une caractérisation (XPS, SEM) des interfaces électrolyte / support poreux et électrolyte / catalyseur. Les mesures effectuées permettront enfin d’établir des bilans matière et énergie en couplant la réduction du CO2 à l’oxydation de l’eau. SEM) des interfaces électrolyte / support poreux et électrolyte / catalyseur. Les mesures effectuées permettront enfin d’établir des bilans matière et énergie en couplant la réduction du CO2 à l’oxydation de l’eau. SEM) des interfaces électrolyte / support poreux et électrolyte / catalyseur. Les mesures effectuées permettront enfin d’établir des bilans matière et énergie en couplant la réduction du CO2 à l’oxydation de l’eau.

EMPLACEMENT

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et Environnement

Grenoble

CONTACT

HAJIYEV Parviz

CEA

DRT / DTNM

Numéro de téléphone: 04.38.78.69.47

Courriel: Parviz.HAJIYEV@cea.fr

UNIVERSITY / GRADUATE SCHOOL

Grenoble INP

IMEP2: Ingénierie – Matériaux – Environnement – Energétique – Procédés – Production

DATE DE DÉBUT

Date de début le 01-10-2020

SUPERVISEUR DE THÈSE

GEBEL Gérard

CEA

DRT / DTNM

CEA grenoble 17 rue des martyrs 38054 Grenoble cedex 09

Numéro de téléphone: 04.38.78.30.46

Courriel: gerard.gebel@cea.fr