De nouvelles méthodes pour affiner l'électrochimie
Les scientifiques ont trouvé de nouvelles voies pour piloter et optimiser les processus électrochimiques
L'optimisation des réactions électrochimiques est essentielle pour la transition vers les énergies renouvelables. Dans les réactions électrochimiques, les courants électriques et les différences de potentiel sont utilisés pour lier et induire des réactions. L'électrochimie est une condition préalable à la production d'hydrogène et à la technologie des batteries, et donc à la chimie durable. Bien qu'il y ait eu beaucoup de développement technologique dans ce domaine ces dernières années, il y a encore de la place pour l'amélioration et un long chemin vers des applications industrielles à grande échelle. Des scientifiques du pôle d'excellence RESOLV de l'université de la Ruhr à Bochum et de l'École normale supérieure à Paris ont découvert deux nouveaux aspects permettant de contrôler et donc d'optimiser les réactions électrochimiques aux interfaces électrifiées. Ils décrivent leurs résultats dans la revue Journal of the American Chemical Society publiée en ligne le 10 avril 2024. L'article a été choisi par la revue pour figurer en couverture.
Les auteurs du pôle d'excellence RESOLV : Steffen Murke, Martina Havenith, Simone Pezzotti et Wanlin Chen (de gauche à droite).
© RESOLV, Kasper
Spectroscopie sensible à la surface
Afin de comprendre le comportement complexe aux interfaces électrifiées, l'équipe a examiné un paramètre critique, appelé la constante de dissociation acide (pKa) des molécules aux interfaces métal/eau électrifiées. Alors que cette valeur est bien connue dans les solutions en vrac, on a supposé que ce paramètre, qui est essentiel pour la chimie acide/base, pouvait être très différent à proximité des électrodes. Cependant, la mesure des valeurs pKa dans des conditions électrochimiques est un défi expérimental. Pour y remédier, le groupe de Havenith a combiné des techniques spectroscopiques avancées spécifiques à la surface, notamment la spectroscopie Raman améliorée par la surface (SERS), avec une modélisation théorique. Les résultats varient en fonction de la tension appliquée : La chimie acide-base aux interfaces électrifiées est clairement différente de la chimie dans la solution globale.
Couche hydrophobe et champs électriques intenses
Leurs conclusions mettent en évidence deux mécanismes clés régissant les réactions acido-basiques aux interfaces électrifiées : L'influence de l'hydrophobicité locale et l'impact des champs électriques locaux intenses. En analysant la protonation/déprotonation des molécules de glycine, les chercheurs ont observé une interface eau/eau hydrophobe à proximité de la surface métallique, ce qui entraîne une déstabilisation des formes zwitterioniques de la glycine. L'effet est amplifié lorsque l'on augmente le potentiel appliqué.
Leurs résultats mettent en évidence les changements des propriétés locales de solvatation aux interfaces métal/eau, ce qui ouvre de nouvelles voies pour le réglage fin de la réactivité en électrochimie. Ces connaissances offrent de nouvelles possibilités d'optimiser les processus électrochimiques et de concevoir de nouvelles stratégies pour la catalyse, car les deux facteurs peuvent être réglés de manière contrôlée.
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.
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