Elena Savinova

Elena R. Savinova est une chercheuse en électrochimie et en électrocatalyse, professeure à l'Université de Strasbourg et membre de l'Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (ICPEES), une unité de recherche associée au CNRS. Ses recherches portent notamment sur les réactions électrochimiques aux interfaces, les propriétés des nanoparticules métalliques et des oxydes métalliques, ainsi que le développement de matériaux catalytiques pour la conversion de l'énergie,.

Depuis le 1er janvier 2025, elle est rédactrice en chef de la revue scientifique internationale Electrochimica Acta, consacrée à l'électrochimie et au génie électrochimique.

Biographie

Formation et carrière scientifique

Elena Savinova obtient un diplôme de chimie à l'université d'État de Novossibirsk, en Union soviétique, en 1981. Elle soutient ensuite une thèse de doctorat à l'Institut Boreskov de catalyse de l'Académie des sciences de Russie en 1988. Elle obtient le titre de docent, correspondant à un statut universitaire d'enseignant-chercheur en Russie, en 1995, puis celui de docteur ès sciences en 2006,.

Au cours de sa carrière, elle travaille à l'Institut Boreskov de catalyse, à Novossibirsk, à la Technische Universität München, en Allemagne, ainsi qu'à l'Institut Fritz-Haber de la Société Max-Planck, à Berlin. Elle exerce également des fonctions universitaires à l'université d'État de Novossibirsk.

En 2006, elle rejoint l'École européenne de chimie, polymères et matériaux (ECPM) de l'Université Louis-Pasteur, devenue depuis l'Université de Strasbourg, en qualité de professeure invitée. Elle y devient professeure en 2007 et dirige le groupe « Électrochimie et conversion de l'énergie » de l'ICPEES,.

Responsabilités scientifiques

Elena Savinova exerce plusieurs responsabilités dans l'édition scientifique et les organisations professionnelles d'électrochimie. Entre 2001 et 2009, elle est rédactrice associée, puis rédactrice en chef de la revue Fuel Cells – From Fundamentals to Systems. Elle rejoint également le comité éditorial du Journal of Electroanalytical Chemistry en 2008 et le comité consultatif d'Electrochimica Acta en 2014.

Elle occupe par ailleurs plusieurs fonctions successives au sein de la division d'électrochimie physique de l'International Society of Electrochemistry (ISE), comme présidente élue, présidente puis ancienne présidente, à partir de 2009.

Le 1er janvier 2025, elle prend ses fonctions de rédactrice en chef d'Electrochimica Acta, revue officielle de l'ISE.

Travaux scientifiques

Les recherches d'Elena Savinova portent sur l'électrochimie interfaciale, l'électrocatalyse et la conversion de l'énergie. Elles visent notamment à comprendre les relations entre la structure des matériaux, leurs propriétés de surface et leur activité catalytique dans les réactions électrochimiques,.

Ses travaux couvrent plusieurs domaines : les catalyseurs à base de métaux nobles, les oxydes de métaux de transition, les matériaux carbonés utilisés comme supports catalytiques et l'étude spectroscopique des interfaces en fonctionnement.

Oxydation électrochimique du monoxyde de carbone

Une partie de ses recherches concerne l'oxydation du monoxyde de carbone sur des nanoparticules de platine et de platine-ruthénium. Cette réaction constitue un système modèle pour étudier les mécanismes de l'électrocatalyse et l'influence de la structure des surfaces métalliques sur l'activité catalytique.

Dans un article publié en 2007 avec Frédéric Maillard et Ulrich Stimming, elle étudie l'influence de la taille des nanoparticules de platine sur l'oxydation d'une monocouche de CO. Les auteurs examinent notamment les effets de la taille des particules sur les interactions entre le CO adsorbé et les espèces hydroxyles adsorbées, ainsi que sur la mobilité superficielle du CO.

D'autres travaux portent sur des catalyseurs bimétalliques platine-ruthénium supportés sur du carbone. Une étude publiée en 2007 dans Physical Chemistry Chemical Physics examine l'influence de la charge métallique sur la structure des particules et sur leur activité pour l'oxydation du CO et du méthanol.

Les résultats rapportés montrent que la charge métallique modifie la morphologie des particules et leur activité spécifique. Les auteurs proposent que les interfaces entre domaines cristallins des structures métalliques nanostructurées contribuent aux processus électrocatalytiques.

Matériaux carbonés et stabilité des catalyseurs

Les supports carbonés jouent un rôle important dans les électrodes de piles à combustible : ils assurent notamment la dispersion des particules catalytiques et participent à la conduction électronique. Leur corrosion peut cependant dégrader les performances et la durée de vie des électrodes.

Dans une étude publiée en 2010 dans Electrochimica Acta, Elena Savinova et ses collaborateurs examinent la corrosion électrochimique de différents matériaux carbonés poreux utilisés comme supports de catalyseurs au platine. Ils mettent en relation les vitesses de corrosion avec les caractéristiques microstructurales des carbones.

Les résultats indiquent que certains carbones de la famille Sibunit et certains carbones filamentaires présentent des courants de corrosion spécifiques plus faibles que le noir de carbone Vulcan XC-72 utilisé comme référence. Les auteurs observent également une meilleure stabilisation des nanoparticules de platine sur certains de ces supports.

Ces travaux contribuent à l'étude des facteurs matériels qui influencent la stabilité des électrodes et des catalyseurs destinés aux piles à combustible.

Réduction électrochimique de l'oxygène

La réduction de l'oxygène est une réaction importante dans les piles à combustible et les batteries métal-air. Son mécanisme et sa cinétique constituent des enjeux pour le développement de systèmes de conversion électrochimique de l'énergie.

Les recherches d'Elena Savinova portent notamment sur la réduction de l'oxygène sur des oxydes de métaux de transition, en particulier des oxydes de manganèse et de cobalt. Ces matériaux sont étudiés comme alternatives potentielles aux catalyseurs à base de platine, notamment dans les systèmes fonctionnant en milieu alcalin.

Les travaux présentés dans le cadre de ses recherches combinent des mesures sur électrode à disque tournant et à disque-anneau tournant avec la modélisation cinétique. Ces méthodes permettent d'étudier les voies réactionnelles de la réduction de l'oxygène et de la formation du peroxyde d'hydrogène.

En 2017, elle cosigne avec Anna S. Ryabova et plusieurs collaborateurs une étude consacrée au rôle du carbone dans les composites d'oxyde de manganèse et de carbone pour la réduction de l'oxygène en milieu alcalin. Les auteurs examinent l'influence de différents matériaux carbonés sur l'activité électrocatalytique des composites à base d'oxyde de manganèse.

L'étude montre que le carbone ne joue pas uniquement un rôle de support conducteur : il peut également modifier l'utilisation de l'oxyde et contribuer à l'activité catalytique, tout en entrant en compétition avec celui-ci pour l'adsorption de l'oxygène.

Spectroscopie opérando et caractérisation des matériaux

Une autre partie des recherches d'Elena Savinova concerne l'étude des matériaux électrocatalytiques dans des conditions proches de leur fonctionnement réel. Les méthodes dites in situ et operando permettent de suivre les transformations chimiques et structurales d'un matériau pendant une réaction électrochimique.

Dans un séminaire présenté au Collège de France en janvier 2018, elle expose les possibilités offertes par la spectroscopie de photoélectrons X à pression proche de l'ambiante (NAP-XPS) et par la spectroscopie d'absorption des rayons X près du seuil (NEXAFS) pour l'étude des matériaux utilisés dans les piles à combustible et les électrolyseurs.

Ces techniques permettent notamment d'étudier la polarisation des interfaces, d'identifier des intermédiaires réactionnels et de suivre les transformations d'oxydoréduction pendant le fonctionnement des électrodes. Elles sont également utilisées pour étudier des phénomènes de ségrégation et de dissolution des matériaux.

Les études qu'elle présente comprennent notamment des travaux sur les oxydes d'iridium utilisés dans les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons, ainsi que sur des matériaux destinés à la conversion électrochimique de l'énergie.

Électrochimie hors équilibre et processus coopératifs

Elena Savinova a également contribué à des travaux consacrés aux phénomènes coopératifs dans les systèmes électrochimiques mésoscopiques hors équilibre, en collaboration avec Katharina Krischer et Antoine Bonnefont.

Ces recherches rapprochent notamment les phénomènes observés lors de l'oxydation électrochimique du monoxyde de carbone sur le platine et les transformations de matériaux d'insertion du lithium. Elles s'inscrivent dans l'étude des interactions entre les mécanismes réactionnels locaux, les propriétés des matériaux et les comportements collectifs des systèmes électrochimiques.

Publications de synthèse

En 2008, Elena Savinova cosigne avec Katharina Krischer un chapitre intitulé « Fundamentals of Electrocatalysis », consacré aux principes fondamentaux de l'électrocatalyse et publié dans le Handbook of Heterogeneous Catalysis.

Ses publications comprennent également des études sur les catalyseurs métalliques et les oxydes de métaux de transition, les supports carbonés et les techniques de caractérisation spectroscopique des interfaces électrochimiques,.

Distinctions

En 2006, Elena Savinova reçoit une chaire d'excellence en chimie de l'Agence nationale de la recherche. En 2014, elle devient membre distinguée (*Fellow*) de l'International Society of Electrochemistry.

Références

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 « Elena Savinova », sur University of Southampton (consulté le )
  2. 1 2 « Elena R. Savinova », sur Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (consulté le )
  3. 1 2 « Pr. Elena Savinova, rédactrice en chef d'Electrochimica Acta », sur ICPEES, Université de Strasbourg, (consulté le )
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 « Operando Photoemission Spectroscopies for Understanding Electrocatalytic Materials », sur Collège de France, (consulté le )
  5. 1 2 (en) Frédéric Maillard, Elena R. Savinova et Ulrich Stimming, « CO monolayer oxidation on Pt nanoparticles: Further insights into the particle size effects », Journal of Electroanalytical Chemistry, vol. 599, no 2,‎ , p. 221-232 (DOI 10.1016/j.jelechem.2006.02.024)
  6. 1 2 (en) Alexei N. Gavrilov, Elena R. Savinova, Pavel A. Simonov, Vladimir I. Zaikovskii, Svetlana V. Cherepanova, Galina A. Tsirlina et Valentin N. Parmon, « On the influence of the metal loading on the structure of carbon-supported PtRu catalysts and their electrocatalytic activities in CO and methanol electrooxidation », Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 9,‎ , p. 5476-5489 (DOI 10.1039/B707598G)
  7. 1 2 3 (en) Olga V. Cherstiouk, A. N. Simonov, N. S. Moseva, Svetlana V. Cherepanova, Pavel A. Simonov, Vladimir I. Zaikovskii et Elena R. Savinova, « Microstructure effects on the electrochemical corrosion of carbon materials and carbon-supported Pt catalysts », Electrochimica Acta, vol. 55, no 28,‎ , p. 8453-8460 (DOI 10.1016/j.electacta.2010.07.047)
  8. 1 2 (en) Anna S. Ryabova, Antoine Bonnefont, Pavel A. Simonov, Thierry Dintzer, Corinne Ulhaq-Bouillet, Yulia G. Bogdanova, Galina A. Tsirlina et Elena R. Savinova, « Further insights into the role of carbon in manganese oxide/carbon composites in the oxygen reduction reaction in alkaline media », Electrochimica Acta, vol. 246,‎ , p. 643-653 (DOI 10.1016/j.electacta.2017.06.017)
  9. ↑ « Fundamentals of Electrocatalysis », sur Technische Universität München (consulté le )

Liens externes