Efficient Catalysts preparation for plasma - assisted CO2 methanation

Préparation efficace de catalyseurs pour la méthanisation du CO2 assistée par plasma Dans le cadre du développement durable, on s'efforce non seulement de réduire les émissions de CO2 et d'autres gaz à effet de serre (GES), mais aussi d'utiliser des sources d'énergie renouvelables plutôt que des combustibles fossiles. Compte tenu de ces conditions préalables, l'une des principales solutions consiste à combiner des molécules à faible contenu énergétique, telles que le CO2, et des molécules à plus haut degré d'énergie, notamment H2, produites grâce à l'utilisation de ressourcesafin de produire des composés à valeur ajoutée ayant une énergie thermodynamique plus élevée.D'un point de vue technologique, la révolution des sciences et des technologies permet d'utiliser le plasma, à savoir le plasma non thermique (PNT), dans les processus chimiques. Ces électrons énergétiques entrent alors en collision avec les molécules de gaz, produisant des espèces excitées, des ions, des radicaux, etc. À des températures modérées, ces espèces interagissent rapidement, ce qui entraîne la formation de nouvelles molécules.La combinaison de ces orientations offre une voie prometteuse connue sous le nom de méthanation du CO2 assistée par plasma (réaction de Sabatier), qui cible le CH4 car il peut être facilement stocké dans le réseau gazier existant ou utilisé comme matière première pour la production de produits chimiques à haute valeur ajoutée.La dissociation du CO2 dans le plasma sera étudiée comme première phase pour comprendre la conversion du CO2. Après la méthanisation du CO2 (phase 2), l'objectif est de trouver un catalyseur efficace capable de fonctionner à la fois en régime thermique et en régime plasma. Cette thèse de doctorat est donc une étude multidisciplinaire.En ce qui concerne la dissociation du CO2, nous présenterons les résultats obtenus dans divers réacteurs DBD cylindriques afin d'étudier l'effet des paramètres de réaction et des topologies de réacteurs sur la séparation globale du CO2 en CO. Les paramètres examinés comprennent la conception des électrodes externes, l'épaisseur de la couche diélectrique, la fréquence, les tensions appliquées, la taille et la forme du catalyseur, le débit total et les concentrations de CO2.Dans la deuxième phase, la première étape consiste à tester des catalyseurs d'oxydes mixtes induits par NiMgAl-hydrotalcite (Ni-HiMO) pour la méthanisation du CO2 parmi l'alumine et le SBA-15. L'activité sera brièvement examinée afin de sélectionner le catalyseur pour les recherches futures.Nous nous concentrerons sur les techniques de synthèse (coprécipitation, imprégnation, hydrolyse de l'urée) du Ni-HiMO pour les tests de méthanation thermique (TM) dans la deuxième étape. Troisièmement, après avoir choisi le Ni-HiMO et la méthode de coprécipitation, nous présenterons une nouvelle approche de la modification du catalyseur en utilisant le surfactant pluronic P123 à différentes concentrations (Ni-HiMO-P123). Cet effort permettra de développer une nouvelle technologie pour modifier les catalyseurs Ni-HiMO en termes de structure, de morphologie et d'amélioration de l'activité sans utiliser un second métal dans la méthanation thermique et plasma (TM et PM).Pour compléter la deuxième phase, les effets promotionnels de 10 promoteurs dans les catalyseurs Ni-HiMO-P123 seront étudiés, y compris les groupes de transition (Mn, Fe, Co, Cu), les terres rares et les éléments lanthanoïdes (Sc, Y, La, Gd), et les éléments alcalins (Ca, Ba). L'ensemble des paramètres physicochimiques, électriques et plasmatiques corrélés aux comportements thermiques et plasmatiques sera examiné. Dans les deux cas, le facteur dominant sera mis en évidence. La synergie entre les catalyseurs et le plasma sera également abordée.Enfin, le mécanisme de réaction sera exploré via des expériences Operando dans des circonstances thermiques et plasma (TO et PO), ainsi que la stabilité des espèces intermédiaires en utilisant des mesures FTIR in-situ.Nous sommes impatients de contribuer à l'évolution vers un avenir plus durable!