Lauréat Dr Pellumbi : Révolution dans l'électrolyse du CO2 !

Lauréat Dr Pellumbi : Révolution dans l'électrolyse du CO2 !

Le 9 avril 2025, le Dr Kevinjeorjios Pellumbi a reçu le prix de doctorat de la section Chimie et énergie de la Société des chimistes allemands (GDCh). Le prix lui a été décerné pour sa thèse intitulée « Créer des voies holistiques pour l'électroréduction du CO2 et les hydrogénations électrochimiques ». Malheureusement, Pellumbi n'a pas pu assister à la cérémonie de remise du prix à Duisburg, c'est pourquoi le professeur Ulf-Peter Apfel, son directeur de thèse, a accepté le prix en son nom. Apfel dirige le groupe de recherche Chimie inorganique I et le département d'électrosynthèse de l'Institut Fraunhofer pour la technologie de l'environnement, de la sécurité et de l'énergie UMSICHT de l'Université de la Ruhr.

Dans ses travaux scientifiques, Pellumbi a apporté des informations précieuses sur la transition énergétique, ce qui a justifié ce prix. Dans son discours, Nils Bottke de BASF SE a salué la pertinence des travaux de Pellumbi concernant les technologies électrocatalytiques. Ces technologies sont cruciales pour la production durable de produits chimiques et de carburants. Pellumbi met en évidence le grand potentiel des réactions d’électrolyse du CO2 et d’hydrogénation électrochimique pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et électrifier l’industrie chimique.

Des approches innovantes pour réduire les émissions de CO2

Cependant, la mise en œuvre industrielle de ces technologies n’en est qu’à ses débuts. Les défis actuels incluent des voies de développement lentes et inefficaces et le manque de catalyseurs robustes et rentables. Pellumbi étudie comment l'électrolyse du CO2 et les réactions d'hydrogénation électrochimique peuvent être optimisées pour les applications industrielles. Dans ce contexte, il a déposé plusieurs brevets, notamment pour une nouvelle couche de catalyseur et une couche de diffusion gazeuse.

Un aspect central de la réduction électrochimique du CO2 est la conversion du dioxyde de carbone en produits chimiques utilisables, ce qui revêt une grande importance compte tenu du changement climatique. L’objectif est de réduire spécifiquement le CO2 dans l’atmosphère et de le rendre utilisable pour la production de produits chimiques. Les travaux sur ce sujet montrent une nette tendance à optimiser les systèmes électrolytiques existants plutôt qu’à développer de nouveaux catalyseurs et électrodes.

Développements et défis technologiques

Un exemple encourageant est celui de l'électrolyseur à espacement nul, étudié par le Fraunhofer UMSICHT, l'Université de la Ruhr à Bochum et le RWTH Aix-la-Chapelle. Cet électrolyseur utilise un électrolyte solide et présente des avantages tels qu'une efficacité énergétique élevée et une bonne évolutivité. Ce qui est particulièrement important est que ce système ne nécessite pas de catholyte liquide.

Des progrès significatifs ont été réalisés en minimisant spécifiquement la résistance ohmique et en améliorant la stabilité et l'efficacité Faraday. Une stabilité allant jusqu'à 10 heures à 3 V et 300 mA cm-2 a pu être atteinte, ce qui correspond à une amélioration d'un facteur trois. Une étude publiée sur l'électrolyse sans espace a également augmenté l'efficacité de Faraday pour le CO de 14 % à plus de 60 %.

Cependant, les recherches ont également montré qu'il existe des paramètres critiques, tels que la gestion de l'eau, qui peuvent influencer les performances. Un apport d'eau trop important peut entraîner des inondations, tandis qu'une performance trop faible de la membrane échangeuse d'anions peut réduire les performances. Ces découvertes sont cruciales pour le développement ultérieur de la technologie et pour l’optimisation des processus d’électrolyse.

En résumé, on peut dire que les travaux du Dr Pellumbi et les progrès dans le domaine de l'électrolyse du CO2 sont non seulement importants pour la science, mais représentent également une étape importante vers une industrie chimique durable. Les synergies entre la recherche universitaire et les applications industrielles deviennent de plus en plus importantes.