| Étude du comportement de l'alizarine comme molécule redox dans une batterie à flux dans une solution aqueuse basique et dans un mélange aqueux comprenant un solvant naturel (Study of the behavior of alizarin as a redox molecule in a redox flow battery in a basic aqueous solution and in an aqueous mixture comprising a natural solvent) Bassil, Patricia - (2021-12-17) / Universite de Rennes 1 - Étude du comportement de l'alizarine comme molécule redox dans une batterie à flux dans une solution aqueuse basique et dans un mélange aqueux comprenant un solvant naturel
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Floner, Didier; Abdallah, Rawa Discipline : Chimie physique, chimie théorique Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Batteries à flux redox, solvants eutectiques profonds, plan d’expériences, électrosynthèse, anthraquinone
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Résumé : La consommation rapide des ressources fossiles et la politique mondiale qui appelle à diminuer la dépendance aux énergies fossiles contribuent au développement des énergies renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne. La production des énergies renouvelables est finement liée aux conditions climatiques ce qui nécessite de développer des systèmes de stockage d’énergie. Parmi les systèmes de stockage électrochimique les plus prometteurs, l’accent est mis sur les batteries à flux redox du fait de leurs caractéristiques remarquables. En effet, l’architecture unique des batteries à flux redox offre un atout technologique d’importance : le découplage de la puissance disponible de la quantité d’énergie stockée. L’objectif de cette thèse consiste à étudier des espèces organiques susceptibles d’être utilisée comme négolyte dans les batteries à flux redox. Nous avons dans un premier temps étudié, une molécule organique, l’alizarine, qui a la capacité d’échanger deux électrons en milieu alcalin. Cette espèce a montré de bonnes performances au cours du cyclage, mais elle subit une transformation électrochimique sur l’électrode qui conduit à un deuxième système redox. Dans un deuxième temps, nous avons abordé l’influence des conditions de cyclage sur les performances de la batterie. L’ensemble des facteurs a été étudié au travers de plans d’expériences. Ensuite, les solvants eutectiques profonds sont introduits comme co-solvant dans les batteries à flux redox. Dans la dernière partie de cette thèse, un soin particulier a été pris pour identifier le nouveau composé redox issu de la transformation de l’alizarine, qui a été alors testé en batterie. Celui-ci a montré des performances prometteuses, qui pourront être encore améliorées en étudiant finement cette nouvelle molécule. Abstract : The rapid consumption of fossil resources and the global policy calling for less dependence on fossil fuels lead to the development of renewable energies such as solar and wind. The production of renewable energies is closely linked to climatic conditions, which requires the development of energy storage systems. Among the most promising electrochemical storage systems, particular attention is drawn to redox flow batteries due to their attractive features. The unique architecture of redox flow batteries offers an important technological advantage: decoupling the available power from the amount of stored energy. The purpose of this thesis is to study organic species that can be used as negolyte in redox flow batteries. First, an organic molecule, alizarin, which has the capacity to exchange two electrons in an alkaline medium, is investigated. This species has shown a good performance during cycling, but it undergoes an electrochemical transformation on the electrode resulting in a second redox system. Second, we discussed the influence of cycling conditions on battery performance. All of these factors were studied through experimental designs. Then, deep eutectic solvents are introduced as co-solvents in the redox flow batteries. In the last part of this thesis, special care was taken to identify the new redox compound resulting from the transformation of alizarin, which has then been tested in battery. It showed promising performances, which could be further improved by further study of this new molecule. | |||