Grant: Alliance Grants
Université de Sherbrooke
$147,111.00
Optimization of a CO2 electrochemical conversion process - electrochemical production and product recovery
EF 2023-24
Résumé
The reduction of the greenhouse gas (GHG) emissions in the atmosphere is an urgent matter and a focus of global concern. As part of the worldwide efforts to reduce GHG emissions, Canada has committed to reduce 30% of its emissions below the levels of 2005 by 2030. In order to reach such ambitious target, Canada must tackle key emissions, such as those from the transport sector and industry, especially the chemical industry, which is highly energy intensive for its significant production of fertilizers and petrochemicals. In this context, several technologies are under development aiming to take advantage of the country's significant potential for clean and renewable energy production. Among these technologies, CO2 electrochemical reduction is a promising approach to reduce the CO2 concentration in the atmosphere by converting it into value-added products, such as chemicals and energy vectors. Electro Carbon is a Canadian start-up founded in 2019 and recognized for the development of a proprietary CO2 electrolyzer that allows the active use and conversion of CO2 emissions and water to potassium formate and formic acid. At the current state, this technology has the potential to reduce up to 10,750 tons of CO2 per year. However, there are still major challenges in the process optimization and in product recovery that must be considered as part of the technology development process towards industrial implementation. Therefore, this project aims at improving the mass transfer inside the electrochemical cell and to design an effective and low-cost separation process to maximize the recovery of potassium formate obtained from the CO2 electrochemical reduction. In addition, the project will benefit from a modeling approach that will describe and optimize the mass transfer phenomena in the CO2 electrolyzer and provide further information for the design of the separation process. La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est une problématique majeure à l'échelle planétaire. Dans le cadre des efforts mondiaux visant à réduire ces émissions, le Canada s'est engagé à réduire d'ici 2030 ses émissions de GES de 30% au-dessous des niveaux de 2005. Afin d'atteindre un objectif aussi ambitieux, le Canada doit s'attaquer à des émissions clés telles que celles provenant des secteurs du transport et de l'industrie, spécialement l'industrie chimique, qui nécessite une demande énergétique importante. Dans ce contexte, plusieurs technologies sont en cours de développement visant à profiter du potentiel important du pays en matière de production d'énergie propre et renouvelable. Parmi ces technologies, la réduction électrochimique du CO2 est une approche prometteuse pour réduire la concentration de CO2 dans l'atmosphère en le convertissant en des produits à valeur ajoutée, tels que des produits chimiques et de vecteurs énergétiques. Electro Carbon est une jeune pousse canadienne fondée en 2019 et reconnue pour le développement d'un électrolyseur de CO2 qui permet l'utilisation active d'émissions de CO2 et d'eau ainsi que leur conversion en formate de potassium et en acide formique. À l'état actuel, cette technologie a le potentiel de réduire jusqu'à 10750 tonnes de CO2 par an. Cependant, il reste des défis majeurs touchant l'optimisation du procédé et de la récupération des produits qui doivent être résolus dans les étapes de développement de la technologie vers sa mise en oeuvre industrielle. En particulier, ce projet vise à améliorer le transfert de masse à l'intérieur de la cellule électrochimique et à concevoir un procédé de séparation efficace et peu coûteux pour maximiser la récupération du formate de potassium issu de la réduction électrochimique du CO2. De plus, le projet bénéficiera d'une approche de modélisation qui décrira et optimisera les phénomènes de transfert de masse à l'intérieur de l'électrolyseur et fournira des informations supplémentaires pour la conception du procédé de séparation.
Programme
Alliance Grants
Bénéficiaire
Emplacement
Quebec, Canada
Type de bénéficiaire
Academia
Type
Grant
Source
NSERC's Awards Data
Tel que publié
Application id
580893-2022
Name nom
Rego de Vasconcelos, Bruna B
Department département
Génie chimique et génie biotechnologique
Organization id
68
Institution établissement
Université de Sherbrooke
Province en
Québec
Province fr
Québec
Country en
CANADA
Country fr
CANADA
Fiscal year exercice financier
2023
Competition year année de concours
2022
Award amount
147111
Program id
ALLRP
Program name en
Alliance Grants
Program name fr
Subventions Alliance
Group en
RESEARCH PARTNERSHIPS
Group fr
PARTENARIATS DE RECHERCHE
Committee code
96
Committee name en
RPP Internal Decision Cttee
Committee name fr
Cté de décision interne - PPR
Area of application code
303
Area of application group en
Energy resources
Area of application group fr
Ressources d'énergie
Area of application en
Alternative energy resources
Area of application fr
Autres ressources d'énergie
Research subject code
1805
Research subject group en
Chemical engineering
Research subject group fr
Transport processes
Research subject en
Génie chimique
Research subject fr
Procédés de transfert
Application title
Optimization of a CO2 electrochemical conversion process - electrochemical production and product recovery
Keyword
CO2 electrochemical reduction; De-icing applications; Electrochemical cell; Formate/formic acid production; Mass transfer; Power-to-X; Process optmization; Product recovery; Separation process; Storage of renewable electricity
Application summary
The reduction of the greenhouse gas (GHG) emissions in the atmosphere is an urgent matter and a focus of global concern. As part of the worldwide efforts to reduce GHG emissions, Canada has committed to reduce 30% of its emissions below the levels of 2005 by 2030. In order to reach such ambitious target, Canada must tackle key emissions, such as those from the transport sector and industry, especially the chemical industry, which is highly energy intensive for its significant production of fertilizers and petrochemicals. In this context, several technologies are under development aiming to take advantage of the country's significant potential for clean and renewable energy production. Among these technologies, CO2 electrochemical reduction is a promising approach to reduce the CO2 concentration in the atmosphere by converting it into value-added products, such as chemicals and energy vectors. Electro Carbon is a Canadian start-up founded in 2019 and recognized for the development of a proprietary CO2 electrolyzer that allows the active use and conversion of CO2 emissions and water to potassium formate and formic acid. At the current state, this technology has the potential to reduce up to 10,750 tons of CO2 per year. However, there are still major challenges in the process optimization and in product recovery that must be considered as part of the technology development process towards industrial implementation. Therefore, this project aims at improving the mass transfer inside the electrochemical cell and to design an effective and low-cost separation process to maximize the recovery of potassium formate obtained from the CO2 electrochemical reduction. In addition, the project will benefit from a modeling approach that will describe and optimize the mass transfer phenomena in the CO2 electrolyzer and provide further information for the design of the separation process. La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est une problématique majeure à l'échelle planétaire. Dans le cadre des efforts mondiaux visant à réduire ces émissions, le Canada s'est engagé à réduire d'ici 2030 ses émissions de GES de 30% au-dessous des niveaux de 2005. Afin d'atteindre un objectif aussi ambitieux, le Canada doit s'attaquer à des émissions clés telles que celles provenant des secteurs du transport et de l'industrie, spécialement l'industrie chimique, qui nécessite une demande énergétique importante. Dans ce contexte, plusieurs technologies sont en cours de développement visant à profiter du potentiel important du pays en matière de production d'énergie propre et renouvelable. Parmi ces technologies, la réduction électrochimique du CO2 est une approche prometteuse pour réduire la concentration de CO2 dans l'atmosphère en le convertissant en des produits à valeur ajoutée, tels que des produits chimiques et de vecteurs énergétiques. Electro Carbon est une jeune pousse canadienne fondée en 2019 et reconnue pour le développement d'un électrolyseur de CO2 qui permet l'utilisation active d'émissions de CO2 et d'eau ainsi que leur conversion en formate de potassium et en acide formique. À l'état actuel, cette technologie a le potentiel de réduire jusqu'à 10750 tonnes de CO2 par an. Cependant, il reste des défis majeurs touchant l'optimisation du procédé et de la récupération des produits qui doivent être résolus dans les étapes de développement de la technologie vers sa mise en oeuvre industrielle. En particulier, ce projet vise à améliorer le transfert de masse à l'intérieur de la cellule électrochimique et à concevoir un procédé de séparation efficace et peu coûteux pour maximiser la récupération du formate de potassium issu de la réduction électrochimique du CO2. De plus, le projet bénéficiera d'une approche de modélisation qui décrira et optimisera les phénomènes de transfert de masse à l'intérieur de l'électrolyseur et fournira des informations supplémentaires pour la conception du procédé de séparation.