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A membraneless electrolyzer for electrochemical hydrogenation of nitrobenzene to aniline with water as the proton source

Description du projet

Un électrolyseur d’électrohydrogénation sans membrane pour une hydrogénation plus écologique

L’hydrogénation, à savoir l’ajout d’hydrogène aux composés organiques insaturés, repose traditionnellement sur l’hydrogène issu de combustibles fossiles. Elle sert dans plus de 70 % des procédés de production de produits chimiques fins. L’hydrogénation électrochimique alimentée par des énergies renouvelables (électrohydrogénation) est une alternative plus propre qui utilise l’eau pour produire de l’hydrogène. Les systèmes actuels sont coûteux et souffrent d’incompatibilités entre les membranes et les systèmes de réaction. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MemFreeElectro vise à développer un nouvel électrolyseur d’électrohydrogénation sans membrane, démontré par la conversion du nitrobenzène en aniline. Passant de la démonstration du bien-fondé de la conception à un prototype à l’échelle du laboratoire et à une évaluation technico-économique, cette approche interdisciplinaire combinant électrochimie, conception de réacteurs et génie des procédés pourrait fournir une plateforme d’hydrogénation écologique évolutive et rentable, adaptable à une large gamme de procédés chimiques.

Objectif

The ongoing green transition requires the replacement of carbon-intensive chemical processes with green alternatives. One such important process is hydrogenation, which is involved in more than 70% of fine chemical production processes. Hydrogenation is the addition of hydrogen to unsaturated organic compounds, a process that has been traditionally carbon-intensive due to the use of fossil-fuel-derived hydrogen. As a green alternative, renewable-powered electrochemical hydrogenation or electrohydrogenation, where hydrogen is sourced directly from water as protons, offers a solution that not only eliminates the CO2 emissions, but also comes with economic and logistical advantages. The MemFreeElectro project addresses these opportunities by proposing a novel membraneless electrochemical cell or electrolyzer for electrohydrogenation of nitrobenzene to aniline as the present case study. The proposed electrolyzer design is based on a membraneless design concept that solves the problem of membrane-reaction system incompatibility, in electrohydrogenation with common membrane/separator-based designs. Additionally, the membraneless design also has lower capital and operational expenditures. In this project, a novel membraneless electrohydrogenation electrolyzer design will be established, from the proof-of-concept to a 50 cm² lab-scale prototype, followed by a technoeconomic assessment. This interdisciplinary project combines electro-organic synthesis, reactor design, and process engineering to establish a scalable and green electrohydrogenation process technology, that can be adapted to other important electrochemical processes. Thus, the MemFreeElectro project falls in line with the Sustainable Development Goal (SDG) 13 i.e. Climate Action, also contributing to EU’s scientific excellence. The project will also have a significant impact on my career, enabling me to develop highly important technical as well as management, leadership, and valorization related skills.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

RUHR-UNIVERSITAET BOCHUM
Contribution nette de l'UE
€ 272 456,40
Adresse
UNIVERSITAETSSTRASSE 150
44801 Bochum
Allemagne
Région
Nordrhein-Westfalen Arnsberg Bochum, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (3)