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AbstractAbstract
[en] Microbially influenced corrosion or bio-corrosion is a problem that generates heavy global economic losses (several billion euros per year). In spite of the progress made on the understanding of the underlying mechanisms, the complexity of the phenomenon has prevented finding definitive solutions to the problem and continues to inspire many research works. The participation in bio-corrosion of catalytic mechanisms induced by weak acids was studied in this work. Another objective of the thesis has been to take advantage from catalytic phenomena found in bio corrosion research to apply them in other areas: energy production with biofuel cells or electrochemical hydrogen production in mild conditions. This work has shown that the presence of weak acids and amino acids inside bio films could play a major role in steel bio-corrosion accelerating the phenomenon through the catalysis of the water reduction reaction. The reversibility of this mechanism, discerned and proved here, could explain the corrosion increase when hydrogen is removed (bacterial consumption, agitation...). In addition, phosphates allow the production of hydrogen by electrolysis in mild ph conditions (pH 4.0 - 8.0) with an equal or better performance than those found in alkaline electrolysis. Finally, industrial materials like stainless steel and titanium could be used in the fabrication of enzymatic electrodes for biosensors or microsystems. The use of the glucose oxidase / glucose system in an aqueous fuel cell with a stainless steel cathode, allows the improvement of the cell performance thanks to the production of hydrogen peroxide that is easily reduced. Moreover, the use of materials with micro-structured surfaces like sandblasted steels deserve to be studied in detail to exploit the remarkable reactivity they present compared to smooth electrodes. (author)
[fr]
La corrosion induite par des microorganismes ou biocorrosion est un probleme qui genere de lourdes pertes economiques mondiales (plusieurs milliards d'euros par an). Malgre de nombreux progres dans la comprehension des mecanismes, la complexite du phenomene a empeche de trouver des solutions definitives au probleme et inspire encore beaucoup de travaux de recherche. La participation dans le phenomene de biocorrosion de mecanismes catalytiques induits par les acides faibles a ete etudiee dans ce travail. Un autre objectif de la these a ete d'exploiter les phenomenes catalytiques mis en evidence dans les recherches en biocorrosion pour realiser d'autres applications: production d'energie dans des biopiles a combustible ou production d'hydrogene par voie electrochimique dans des conditions douces. Les travaux ont montre que la presence des acides faibles et des acides amines dans des biofilms pourrait jouer un role important dans la biocorrosion des aciers en accelerant le phenomene par la catalyse de la reduction de l'eau. La reversibilite de ce mecanisme, pressentie et prouvee, pourrait expliquer l'augmentation de la corrosion lorsque l'hydrogene produit est evacue (consommation, agitation...). Par ailleurs, les phosphates permettent la production d'hydrogene par electrolyse dans des conditions douces de pH (pH 4,0 - 8,0) avec une performance egale ou meilleure que celle de l'electrolyse alcaline. Enfin, les materiaux industriels, tels que l'acier et le titane, pourraient etre utilises pour la fabrication d'electrodes enzymatiques en vue d'une utilisation dans des biocapteurs ou des microsystemes. L'utilisation du systeme glucose oxydase / glucose dans une pile a combustible aqueuse dont la cathode est en acier inoxydable, permet d'ameliorer les performances de la pile grace a la production du peroxyde d'hydrogene qui est tres facile a reduire. En outre, l'utilisation de materiaux avec des microstructures comme les aciers grenailles meriterait d'etre approfondie pour exploiter la remarquable reactivite qu'ils presentent par rapport aux electrodes lisses. (auteur)Original Title
Des aspects positifs issus des recherches en biocorrosion: de la production d'hydrogene aux biopiles a combustible
Primary Subject
Secondary Subject
Source
5 Dec 2007; 139 p; 98 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/contacts/; These Docteur de l'Institut national polytechnique de Toulouse, ecole doctorale: Mecanique Energetique Genie Civil Procedes, Specialite: Genie des Procedes et de l'Environnement
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
ALLOYS, CARBON ADDITIONS, CARBOXYLIC ACIDS, CHEMICAL REACTIONS, DECOMPOSITION, DIRECT ENERGY CONVERTERS, ELECTROCHEMICAL CELLS, ELEMENTS, FUEL CELLS, HIGH ALLOY STEELS, HYDROLYSIS, IRON ALLOYS, IRON BASE ALLOYS, LYSIS, METALS, ORGANIC ACIDS, ORGANIC COMPOUNDS, OXYGEN COMPOUNDS, PHOSPHORUS COMPOUNDS, PROTEINS, SOLVOLYSIS, STEELS, TRANSITION ELEMENT ALLOYS, TRANSITION ELEMENTS
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