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Technologie électro-microbienne pour le traitement des eaux usées couplé à la récupération d'hydrogène

Roubaud, Emma. Technologie électro-microbienne pour le traitement des eaux usées couplé à la récupération d'hydrogène. PhD, Génie des Procédés et de l'Environnement, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2019

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Abstract

Une cellule d’électrolyse microbienne (CEM) alimentée en eau usée permet simultanément la production d’hydrogène à plus faible cout énergétique que l’électrolyse conventionnelle et la diminution de la charge polluante de l’eau. La thèse a eu pour objectif d’identifier les verrous freinant la montée en échelle de l’électrolyse microbienne adaptée au traitement de l’eau usée domestique et de proposer des solutions d’optimisation concernant les divers composants d’une CEM. L’installation d’une membrane échangeuse de cations entre les compartiments anodique et cathodique a notamment permis l’utilisation d’une solution de KHCO3 concentrée comme catholyte. Pour une densité de courant de 10 A/m², l’activité électro-catalytique des ions HCO3 a permis de diminuer la surtension cathodique de 380 mV par rapport à l’eau usée domestique. Un graphite industriel a été sélectionné comme le matériau le plus adapté à la formation de bioanodes de taille industrielle, notamment pour sa résistance mécanique permettant de l’usiner et de créer ainsi des bioanode 3D. Un traitement de surface électrochimique appliqué sur les électrodes en graphite a permis d’augmenter de 56% les densités de courant produites par les bioanodes formées à partir de ce graphite traité. Enfin, un prototype de CEM à l’échelle laboratoire a été conçu sur la base des résultats expérimentaux obtenus auparavant pendant la thèse et de travaux de modélisation numérique. Une production moyenne d’hydrogène de 3,8 L/La/j a été atteinte, soit 1,5 fois plus que la production la plus élevée rapportée dans la littérature concernant les CEM alimentées en eau usée domestique.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Basséguy, Régine and Erable, Benjamin
Statistics:download
Deposited On:02 Jul 2020 18:10

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