Développement de systèmes d'électrolyse d'eau de mer et étude de l'impact de leur utilisation sur le cycle du carbone marin // Development of seawater electrolysis systems and study of the impact of their use on the marine carbon cycle

Afin de répondre au défi du changement climatique, la décarbonisation du transport maritime est un levier d'action important. L'utilisation d'hydrogène, un vecteur d'énergie reconnu, est une solution pertinente par le biais de la production d'hydrogène décarbonée grâce à l'électrolyse de l'eau et notamment l'eau de mer. Le projet de thèse cherche à étudier l'impact de l'électrolyse directe de l'eau de mer sur l'environnement marin en fonction des matériaux catalytiques utilisés et des paramètres de fonctionnement des électrolyseurs. L'hypothèse du projet est qu'il existe une configuration optimum d'électrolyseurs limitant l'impact sur l'environnement et ayant des performances proches des attendus d'un électrolyseur industriel. Pour répondre à cette hypothèse, le projet nécessite une approche globale regroupant plusieurs disciplines couvrant les domaines de l'électro-catalyse, les sciences des matériaux, la biologie et la biogéochimie. Cette approche multidisciplinaire est un atout pour la mise en place d'environnements susceptibles de reproduire des conditions biogéochimiques en laboratoire, de les contrôler, puis de développer des protocoles standardisés pour évaluer la modification de ces environnements lors de l'électrolyse. Dans un premier temps, des matériaux catalytiques de référence seront utilisés puis la synthèse de nouveaux matériaux sera réalisée afin d'améliorer les performances tout en cherchant à minimiser l'impact environnemental. Enfin un prototype semi-industriel sera mis en oeuvre avec le meilleur catalyseur afin d'étudier l'impact à plus grande échelle. Ce projet bénéficiera du soutien scientifique, technique et financier du laboratoire commun CNRS CATAMAREN, hébergé à l'Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS – UMR 8181) et du Laboratoire d'Océanologie et de Géoscience (LOG – UMR 8187).
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To address the challenge of climate change, decarbonizing maritime transport is a key lever for action. This involves, in part, the production of decarbonized hydrogen through the electrolysis of water, particularly seawater. This doctoral project aims to study the impact of direct seawater electrolysis on the marine environment, depending on the catalytic materials used and the operating parameters of the electrolyzers. The project's hypothesis is that an optimal electrolyzer configuration exists that minimizes environmental impact while achieving performance close to that of an industrial electrolyzer. To test this hypothesis, the project requires a comprehensive approach encompassing several disciplines, from electrocatalysis and materials science to biology and biogeochemistry. This complementary approach will enable the creation of environments that can reproduce and control biogeochemical conditions in the laboratory, and subsequently, the development of standardized protocols for modifying these environments through electrolysis. Initially, reference materials will be used, followed by the synthesis of new materials to improve performance while minimizing environmental impact. Finally, a semi-industrial prototype will be implemented with the best catalyst to study the impact on a larger scale. This project will benefit from the scientific, technical, and financial support of the CNRS CATAMAREN joint laboratory, hosted at the Unit of Catalysis and Solid State Chemistry (UCCS – UMR 8181), and the Laboratory of Oceanology and Geoscience (LOG – UMR 8187).
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Master 2 en Physique et/ou Chimie
Master 2 in Physic and/or in Chemistry