Analyse et mise en œuvre de la co-électrolyse du CO2 et de H2O dans les milieux carbonates fondus

par Ersan Gurbuz

Projet de thèse en Chimie Analytique

Sous la direction de Michel Cassir, Virginie Lair et de Armelle Ringuedé.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris) , en partenariat avec Institut de Recherche de Chimie Paris (laboratoire) , Interfaces, Électrochimie, Énergie (I2E) (equipe de recherche) et de École nationale supérieure de chimie (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'application principale des carbonates fondus a longtemps été limitée aux piles à combustible du même nom (MCFC) qui ont atteint un état de maturité technologique (systèmes allant de 200 kW à 60 MW avec des durées de vie dépassant 4 ans). Actuellement de nouvelles perspectives s'ouvrent au cœur de la problématique "énergie sans CO2" de par la capacité de ces milieux à concentrer/solubiliser ce gaz (capture, séparation). En particulier, le CO2 dissous peut être valorisé par sa transformation électrolytique en CO avant d'obtenir, éventuellement, par transformation chimique du méthane par exemple. C'est une voie de grand intérêt fondamental, voire industriel à terme. Par ailleurs, l'électrolyse de l'eau dans les milieux carbonates fondus a fait l'objet récemment d'un intérêt soutenu. La co-électrolyse de l'eau et du dioxyde de carbone pour produire du gaz de synthèse H2 + CO serait une voie encore plus intéressante, car non seulement capterait le CO2 dans l'atmosphère mais on fabriquerait un combustible directement utilisable. Le but de cette thèse sera d'analyser la faisabilité de la co-électrolyse mentionnée. Cette étude expérimentale mettra en jeu la physico-chimie du sel fondu et l'étude des réactions électrochimiques.

  • Titre traduit

    Analysis and implementation of the co-electrolysis of CO2 and H2O in molten carbonate media


  • Résumé

    The main application of molten carbonates has during decades being focused on the fuel cells of the same name (MCFC) which have reached a state of technological maturity (systems ranging from 200 kW to 60 MW with lifetimes exceeding 4 years). Presently, new perspectives are emerging in the frame of the "CO2-free energy" strategy because of the ability of these media to concentrate/solubilize this gas (capture, separation). In particular, the dissolved CO2 can be valorized by its electrolytic transformation into CO before obtaining, possibly, by chemical transformation methane, for example. It is a path of great fundamental interest in view of a medium term industrial development. In addition, the electrolysis of water in molten carbonate media has recently been the subject of sustained interest. The co-electrolysis of water and carbon dioxide to produce syngas H2 + CO would be an even more interesting way, because not only CO2 would be captured in the atmosphere but a directly usable fuel would be also produced. The purpose of this thesis will be to analyze the feasibility of the mentioned co-electrolysis process. This experimental study will involve the physical chemistry of the molten salt and the study of the electrochemical reactions.