Thermodynamique des systèmes gaz/solvant/électrolyte pour la décarbonisation industrielle

Thermodynamics of gas/solvent/electrolyte systems for industrial decarbonization

• Auteur / Autrice : Yakubu Abubakar
• Direction : Pierre Cezac
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Inscription en doctorat le 23/07/2025
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermique energétique et procédés

Mots clés

Mots clés libres

Modèle de coefficient d'activité

Equation d'etat

Systèmes électrolytiques concentrés

Calcul de speciation et d'equilibre LV

Activity coefficient model

Equation of state

Concentrated electrolytic systems

Speciation and VLE calculation

Résumé

Dans le cadre de la décarbonisation industrielle et de la transition énergétique, les procédés correspondants utilisent souvent des fluides, des solides et plus particulièrement des gaz, des solvants et des électrolytes. La simulation et l'optimisation de ces procédés reposent sur l'utilisation de modèles permettant de corréler et de prédire les propriétés physico-chimiques des composés impliqués. Dans ce contexte, un modèle thermodynamique pour les solutions électrolytiques a récemment été développé pour capturer le comportement particulier des espèces ioniques à haute densité de charge. Ce modèle représente une extension majeure des modèles electrolytiques largement utilisés actuellement dans les simulateurs de procédés. Ce développement ouvre un large éventail de perspectives, allant des applications industrielles liées aux sels de lithium aux procédés à base d'amines ou de carbonates (électrolytes très concentrés) pour la capture de gaz acides (CO2, H2S, mercaptans), pour lesquels les méthodes de modélisation conventionnelles ont des difficultés à représenter toute la gamme des concentrations. Par ailleurs, le projet visera également à identifier des solvants prometteurs pour le traitement des gaz de combustion et la séparation et la purification des vecteurs énergétiques gazeux (biogaz, syngaz, etc.) qui répondent aux contraintes technologiques, de sécurité et environnementales, et utilisera des données de la littérature et des données mesurées pour évaluer et ajuster les paramètres du modèle mis au point.

In the context of industrial decarbonization and energy transition, the corresponding processes often use fluids, solids and, more particularly, gases, solvents and electrolytes. The simulation and optimization of these processes relies on the use of models to correlate and predict the physico-chemical properties of the compounds involved. In this context, a thermodynamic model for electrolyte solutions has recently been developed to capture the particular behavior of ionic species with high charge density. This model represents a major extension of the electrolytic models currently widely used in process simulators. This development opens up a wide range of prospects, from industrial applications involving lithium salts to amine- or carbonate-based processes (highly concentrated electrolytes) for the capture of acid gases (CO2, H2S, mercaptans), for which conventional modeling methods have difficulty representing the full range of concentrations. Furthermore, the project will also aim to identify promising solvents for flue gas treatment and the separation and purification of gaseous energy carriers (biogas, syngas, etc.) that meet technological, safety and environmental constraints, and will use literature and measured data to evaluate and adjust the parameters of the model developed.