L’électrolyse de l’eau consiste à casser la molécule d’eau en
hydrogène et oxygène
sous l’effet d’une tension
électrique. Cependant, la molécule d’eau est thermodynamiquement très
stable et l’énergie nécessaire à sa décomposition est très élevée,
ce qui se traduit par une tension de cellule d’électrolyse elle-même
très élevée. Or, le coût de production de l’hydrogène est directement
lié à l’énergie électrique consommée, et donc à la tension de cellule.
Les données thermodynamiques montrent que l’électrooxydation de
molécules organiques oxygénées se produit généralement à des potentiels
très inférieurs à ceux nécessaires à l’oxydation de l’eau, et leur
utilisation au sein d’une cellule d’électrolyse pourrait donc conduire
à diminuer d’un facteur deux au moins l’énergie nécessaire à la production
d’hydrogène.
Parmi les molécules organiques oxygénées, les composés issus des
déchets lignocellulosiques de la biomasse (glucose, fructose, composés
furaniques, etc.) sont renouvelables et n’entrent pas en compétition
avec l’alimentation humaine ou animale. L’électrooxydation contrôlée
du glucose, par exemple, en (di)acides carboxyliques au sein d’une
cellule d’électrolyse permet d’obtenir des synthons industriellement
très importants pour le développement de monomères et tensioactifs
biosourcés pour des applications dans les industries des bioplastiques
et des bionylons, des cosmétiques, des détergents, de la cimenterie,
etc. L’hydrogène produit à la cathode peut être valorisé sur site
dans une bioraffinerie en l’utilisant pour mener les réactions d’hydrodésoxygénation
de la lignine et produire des biocarburants, ou des réactions d’amination
réductrice pour produire des tensioactifs biosourcés, ou peut être
stocké et utilisé ultérieurement pour produire de l’énergie au sein
d’une pile à combustible.
Cependant, pour atteindre les taux de conversion et la sélectivité
nécessaires au déploiement de cette technologie dans une bioraffinerie,
il est nécessaire de développer les matériaux catalytiques adaptés.
Points clés
Domaine
: Électrocatalyse
Degré de diffusion de la technologie
: Émergence
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