Nouveau système catalytique pour la conversion du CO2
Efficacité et stabilité à long terme
Les chercheurs repoussent sans cesse les limites de la technologie en innovant dans le domaine de la conversion duCO2. Leur objectif est de transformer ce gaz à effet de serre nocif en une ressource précieuse.
Des groupes de recherche du monde entier développent des technologies pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) en matières premières pour des applications industrielles. La plupart des expériences menées dans des conditions industrielles ont été réalisées avec des électrocatalyseurs hétérogènes, c'est-à-dire des catalyseurs qui se trouvent dans une phase chimique différente de celle des substances qui réagissent. Toutefois, les catalyseurs homogènes, qui se trouvent dans la même phase que les réactifs, sont généralement considérés comme plus efficaces et plus sélectifs. À ce jour, il n'existe aucune installation permettant de tester les catalyseurs homogènes dans des conditions industrielles. Une équipe dirigée par Kevinjeorjios Pellumbi et le professeur Ulf-Peter Apfel de l'université de la Ruhr à Bochum et de l'institut Fraunhofer pour les technologies de l'environnement, de la sécurité et de l'énergie UMSICHT à Oberhausen vient de combler cette lacune. Les chercheurs ont présenté leurs conclusions dans la revue "Cell Reports Physical Science". L'article a été publié le 13 décembre 2023.
"Notre travail vise à repousser les limites de la technologie afin d'établir une solution efficace pour la conversion duCO2 qui transformera le gaz nuisible au climat en une ressource utile", explique Ulf-Peter Apfel. Son groupe a collaboré avec l'équipe du professeur Wolfgang Schöfberger de l'université Johannes Kepler de Linz et des chercheurs de l'institut Fritz Haber de Berlin.
Efficacité et stabilité durable
L'équipe a étudié la conversion duCO2 en utilisant l'électrocatalyse. Dans ce processus, une source de tension fournit de l'énergie électrique, qui est acheminée vers le système de réaction par l'intermédiaire d'électrodes et entraîne les conversions chimiques au niveau des électrodes. Un catalyseur facilite la réaction ; dans l'électrocatalyse homogène, le catalyseur est généralement un complexe métallique dissous. Dans une électrode dite de diffusion gazeuse, la matière première, leCO2, passe devant l'électrode, où les catalyseurs la transforment en monoxyde de carbone. Ce dernier est à son tour une matière première courante dans l'industrie chimique.
Les chercheurs ont intégré les catalyseurs à complexe métallique à la surface de l'électrode sans les lier chimiquement. Ils ont montré que leur système pouvait convertir efficacement leCO2: Il a généré des densités de courant de plus de 300 milliampères par centimètre carré. De plus, le système est resté stable pendant plus de 100 heures sans montrer aucun signe de dégradation.
Pas besoin d'ancrer le catalyseur
Tout cela signifie que les catalyseurs homogènes peuvent généralement être utilisés pour les cellules d'électrolyse. "Toutefois, ils nécessitent une composition d'électrode spécifique", souligne Ulf-Peter Apfel. Plus précisément, les électrodes doivent permettre une conversion directe des gaz sans solvants, afin que le catalyseur ne soit pas lessivé de la surface de l'électrode. Contrairement à ce qui est souvent décrit dans la littérature spécialisée, il n'est pas nécessaire d'utiliser un matériau porteur qui lie chimiquement le catalyseur à la surface de l'électrode.
"Nos résultats ouvrent la possibilité de tester et d'intégrer des électrocatalyseurs homogènes performants et facilement variables dans des scénarios d'application pour les processus électrochimiques", conclut M. Apfel.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Kevinjeorjios Pellumbi, Dominik Krisch, Clara Rettenmaier, Houssein Awada, He Sun, Luyang Song, Sebastian A. Sanden, Lucas Hoof, Leonard Messing, Kai junge Puring, Daniel Siegmund, Beatriz Roldan Cuenya, Wolfgang Schöfberger, Ulf-Peter Apfel; "Pushing the Ag-Loading of CO2 Electrolyzers to the Minimum via Molecularly Tuned Environments";
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