Étude du transport de masse et des performances électrochimiques dans des électrolyseurs à cellule à écoulement pour la réduction du CO₂ à l’échelle industrielle
- Date :
- Mercredi 17 juin 2026
- Heure :
- À 9 h
- Type :
- Soutenance de thèse
- Lieu :
- Local D7-3011 de la Faculté des sciences et par la plateforme Teams
Description :
Doctorant : Mohammad Bahreini
Directeur de thèse : Martin Désilets
Codirecteur de thèse : Ergys Pahija
Président de jury : Jocelyn Veilleux
Résumé : La conversion électrochimique du CO₂ en formiate constitue une voie prometteuse pour valoriser le CO₂ capté en le transformant en un produit chimique à valeur ajoutée, à l’aide d’électricité renouvelable. Toutefois, le passage des cellules de laboratoire vers des électrolyseurs de dimensions industrielles entraîne de nouvelles limitations liées au transport de masse, à la distribution du courant, à l’échauffement local et à l’évolution de la composition de l’électrolyte. Cette thèse développe des modèles multiphysiques transitoires, validés à partir de données expérimentales et industrielles, afin d’analyser ces phénomènes dans des électrolyseurs alcalins à électrode à diffusion gazeuse destinés à la production de formiate. Les résultats montrent que les conditions opératoires, notamment la densité de courant, le débit de catholyte, la concentration de l’électrolyte et la pression, influencent la disponibilité locale du CO₂, l’efficacité faradique et l’uniformité de fonctionnement. La comparaison entre des cellules à l’échelle du laboratoire et des cellules de hauteur industrielle met en évidence l’amplification des gradients et des pertes locales, tandis que l’analyse non-isotherme révèle des zones sensibles à l’échauffement, à la sursaturation et à la précipitation de sels. Ce travail contribue ainsi à mieux comprendre les phénomènes qui limitent la mise à l’échelle des électrolyseurs CO₂–formiate, tout en identifiant les conditions critiques associées à leur performance et à leur stabilité.
Doctorant : Mohammad Bahreini
Directeur de thèse : Martin Désilets
Codirecteur de thèse : Ergys Pahija
Président de jury : Jocelyn Veilleux
Résumé : La conversion électrochimique du CO₂ en formiate constitue une voie prometteuse pour valoriser le CO₂ capté en le transformant en un produit chimique à valeur ajoutée, à l’aide d’électricité renouvelable. Toutefois, le passage des cellules de laboratoire vers des électrolyseurs de dimensions industrielles entraîne de nouvelles limitations liées au transport de masse, à la distribution du courant, à l’échauffement local et à l’évolution de la composition de l’électrolyte. Cette thèse développe des modèles multiphysiques transitoires, validés à partir de données expérimentales et industrielles, afin d’analyser ces phénomènes dans des électrolyseurs alcalins à électrode à diffusion gazeuse destinés à la production de formiate. Les résultats montrent que les conditions opératoires, notamment la densité de courant, le débit de catholyte, la concentration de l’électrolyte et la pression, influencent la disponibilité locale du CO₂, l’efficacité faradique et l’uniformité de fonctionnement. La comparaison entre des cellules à l’échelle du laboratoire et des cellules de hauteur industrielle met en évidence l’amplification des gradients et des pertes locales, tandis que l’analyse non-isotherme révèle des zones sensibles à l’échauffement, à la sursaturation et à la précipitation de sels. Ce travail contribue ainsi à mieux comprendre les phénomènes qui limitent la mise à l’échelle des électrolyseurs CO₂–formiate, tout en identifiant les conditions critiques associées à leur performance et à leur stabilité.