Doctorat H/F : Etude électrochimique du captage du CO2

Le projet de thèse de doctorat fait partie du projet XSeaO2, soutenu financièrement par le Fonds Ifker Climat de l’École Polytechnique. Il implique plusieurs laboratoires du campus et vise à construire un démonstrateur grandeur nature d’extraction de CO2 sur le lac de l’École ( https://www.polytechnique-insights.com/tribunes/science/des-iles-artifi… ).

La recherche sera menée au Laboratoire de Chimie Moléculaire de l’École Polytechnique ( https://www.ctardlab.com/ ). Le laboratoire est équipé de nombreux potentiostats pour la partie électrochimique, et des analyses de gaz (CO2) seront réalisées sur un appareil de chromatographie en phase gazeuse dédiée aux petites molécules.

Nous recherchons des candidats très motivés et titulaires d’un Master en Chimie. Le candidat doit être bien formé aux diverses techniques expérimentales en électrochimie. Il/elle doit être capable de concevoir des expériences, d’analyser et de synthétiser des résultats, de rédiger une bibliographie pertinente, d’être autonome et d’avoir la capacité de travailler en équipe multidisciplinaire. Les candidats intéressés doivent envoyer un CV et une lettre de motivation.

Le candidat bénéficiera d’un environnement scientifique stimulant et convivial au sein d’un petit groupe de recherche, travaillant en collaboration avec des chercheurs du laboratoire ( https://lcm.ip-paris.fr/ ) et de l’Institut Polytechnique de Paris. Il/elle devra également participer activement à la vie du groupe et du laboratoire.

Le captage du dioxyde de carbone (CO2) est en passe de devenir un aspect crucial de la lutte contre le changement climatique et l’acidification des océans dans les années à venir. Deux technologies principales font l’objet de recherches actives : le captage et le stockage du carbone (CSC) et le captage direct de l’air (DAC).

Cependant, il est important de noter que la concentration de carbone inorganique dissous dans l’eau est cent fois plus élevée que dans l’air. La capture directe des océans (DOC) constitue donc une piste prometteuse. Parmi les technologies en développement, l’électrodialyse à membrane bipolaire (BPMED) est particulièrement intéressante et offre des rendements d’extraction prometteurs [1,2].

En appliquant une différence de potentiel entre les deux électrodes, il est possible d’acidifier le compartiment anodique et de libérer du CO2 sous forme de gaz, qui peut ensuite être capté. Les rendements énergétiques commencent à être satisfaisants, mais des études fondamentales complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre et optimiser le système.

Le sujet de thèse proposé porte sur l’étude de nouvelles molécules médiatrices pour explorer des pistes d’amélioration de cette technologie. En étudiant les processus de cinétique de transfert d’électrons et de transport de masse au sein de la cellule électrochimique, nous visons à proposer un nouveau modèle de cellule BPMED plus efficace et plus robuste. Le projet débutera par une analyse approfondie des systèmes existants, suivie de l’exploration de nouveaux modèles de cellules BPMED.

[1] Énergie Environ. Sci., 2023,16, 5076-5095. https://doi.org/10.1039/D3EE01606D
[2] ACS Energy Lett. 2022, 7, 6, 1947-1952. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c00396