La combinaison de l'électrochimie et de la technologie des flux est très prometteuse pour la production durable de produits chimiques précieux, comme les matières premières biosourcées. Le chercheur Yiran Cao a exploré la synthèse organique électrochimique en flux, et notamment les microréacteurs à flux continu, un domaine nouveau et passionnant qui présente plusieurs défis. Cao a soutenu son doctorat. thèse le mardi 7 septembre.

L'électrochimie s'intéresse aux relations entre les processus électriques et chimiques. Ces phénomènes ont toujours lieu à l'interface entre deux conducteurs, un électrolyte et une électrode.

Il présente plusieurs avantages par rapport aux réactions chimiques normales, car il vous permet d'effectuer une chimie avec des électrons sans trace comme réactifs. Cela signifie moins d'utilisation de produits chimiques dangereux. Il vous donne également la possibilité d'utiliser de l'électricité verte dérivée de sources d'énergie durables, comme l'énergie solaire et éolienne. Il est également hautement ajustable et évolutif, qui permet de produire des produits chimiques de valeur de manière sûre et durable.

La promesse du flux

Lorsqu'il est associé à la technologie des flux (qui s'intéresse à la dynamique des fluides), l'électrochimie offre un contrôle encore plus grand sur les conditions de réaction. La mise en œuvre de réactions électrochimiques en écoulement, cependant, est beaucoup plus compliqué que de simplement pomper le mélange réactionnel dans une cellule électrolytique.

« Comprendre les principes d'ingénierie qui sous-tendent les observations peut aider à exploiter tout le potentiel de la technologie, " dit Yiran Cao.

Dans sa thèse, le chercheur d'origine chinoise a exploré la synthèse organique électrochimique en flux, avec un focus sur les microréacteurs dits à flux continu, qui peut être utilisé pour convertir des matières premières biosourcées.

Ses recherches se sont déroulées en plusieurs étapes, de la conception et de la vérification d'un réacteur électrochimique à microflux, la conversion électrochimique du furfural (un produit chimique biosourcé typique) en produits chimiques précieux dans le flux, à la transformation et à l'accélération d'une réaction électrochimique biphasique gaz-liquide en réacteur à microflux, et l'analyse numérique du régime d'écoulement liquide-liquide de Taylor.

Point de départ

« Mon objectif était de combiner la chimie organique et le génie chimique, qui, espérons-le, servira de référence utile et de point de départ pour d'autres chercheurs cherchant à traduire leur électrochimie en flux, ", explique le chercheur.

« Bien que des progrès significatifs aient été réalisés au cours de la dernière décennie, aller de l'avant n'est pas sans défi. La communauté devrait se concentrer davantage sur des exemples qui offrent des avantages décisifs, comme l'électrochimie polyphasique. Cela reste largement sous-représenté à ce jour."

L'un des défis rencontrés par Cao dans ses recherches était l'engorgement des canaux, lequel, selon lui, continue d'être le talon d'Achille de la technologie des microréacteurs. Résoudre ces problèmes nécessite sans aucun doute des efforts de collaboration entre les ingénieurs chimistes et les chimistes du monde universitaire et de l'industrie, il croit.

"Je suis convaincu que les progrès sur ces aspects augmenteront l'utilité de la technologie des réacteurs à flux et repousseront les limites de l'électrochimie organique de synthèse."