Les procédés électrochimiques comme l’électrolyse de l’eau vont devenir de plus en plus importants à l’avenir face au changement climatique et à la nécessité qui en découle de transition énergétique et des matières premières.
L’Institut Fraunhofer pour la micro-ingénierie et les microsystèmes IMM collabore avec hte GmbH pour développer des cellules électrochimiques modulables. Ces cellules à flux sont utilisées dans des tâches de criblage, aidant ainsi à optimiser les procédés de production électrochimiques, comme l’électrolyse de l’eau.
Les avantages des processus électrochimiques dans la transition énergétique
En matière de transition énergétique et de ressources, les processus électrochimiques représentent une alternative précieuse. Ils fonctionnent à l’électricité plutôt qu’avec des réactifs chimiques, et peuvent s’adapter aux fluctuations du réseau électrique.
L’électrolyse de l’eau, en particulier, se positionne comme un vecteur clé. Elle permet de produire de l’hydrogène, une source d’énergie flexible et facilement transportable, qui pourrait jouer un rôle central dans la transition énergétique.
Les cellules à flux modulaires : une optimisation en laboratoire
En collaboration avec hte GmbH, l’Institut Fraunhofer IMM travaille à l’amélioration de micro-réacteurs électrochimiques, aussi appelés « cellules à flux ». Ces dispositifs servent dans des tâches de criblage, facilitant l’optimisation de divers processus électrochimiques.
« Les processus chimiques peuvent être précisément contrôlés à l’aide de micro-réacteurs. Cela s’applique également pour nos cellules électrochimiques, qui peuvent être utilisées pour optimiser les processus de production électrochimique, par exemple, lorsqu’il s’agit de production chimique durable ou d’électrolyse de l’eau, » explique Dr. Patrick Löb, chef du groupe de Chimie en Flux à l’Institut Fraunhofer IMM à Mayence.
Un concept basé sur l’empilement de plaques
Le modèle de réacteur de base développé par Fraunhofer IMM utilise un concept d’empilement de plaques. Ce modèle permet d’étudier l’influence du matériau de la membrane sur le processus électrochimique, offrant un large éventail de configurations possibles.
Le but est d’accélérer le criblage des catalyseurs jusqu’à quatre fois par rapport aux approches traditionnelles, une avancée qui pourrait intégrer les nouvelles cellules à flux dans les installations pilotes de hte GmbH.
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En Synthèse
Les cellules à flux modulaires se présentent comme une solution innovante pour accélérer et optimiser des processus électrochimiques essentiels à la transition énergétique. Leur conception modulaire permet une grande flexibilité, ouvrant la voie à des applications dans des domaines aussi divers que la production de principes actifs pharmaceutiques ou le traitement des eaux usées.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une cellule à flux ?
Une cellule à flux est un micro-réacteur électrochimique utilisé pour optimiser des processus comme l’électrolyse de l’eau.
Quel est le rôle de l’hydrogène dans la transition énergétique ?
L’hydrogène est considéré comme une source d’énergie flexible et facilement transportable, jouant un rôle potentiellement important dans la transition vers des sources d’énergie renouvelables.
Comment les cellules à flux peuvent-elles accélérer le criblage des catalyseurs ?
Grâce à leur conception modulaire, ces cellules permettent de tester un grand nombre de catalyseurs et de conditions de traitement en un temps très court.
Quelle est la particularité du modèle développé par Fraunhofer IMM ?
Le modèle de Fraunhofer IMM utilise un concept d’empilement de plaques, offrant une grande variabilité dans les configurations de cellules.
Quels autres domaines peuvent bénéficier de cette technologie ?
Outre l’électrolyse de l’eau, ces cellules à flux pourraient être utilisées dans la production de principes actifs pharmaceutiques ou le traitement des eaux usées.
Légende illustration principale : Prototype de module de criblage avec quatre cellules électrochimiques intégrées. © Fraunhofer IMM/Tobias Hang
