Innovative Research dévoile une nouvelle voie pour la production d'éthanol à partir de CO2
La découverte représente une avancée significative dans la compréhension de la recherche de solutions énergétiques durables
Dans une étude de pointe publiée dans la revue "Energy & Environmental Science", des chercheurs du département des sciences de l'interface de l'Institut Fritz Haber ont présenté une nouvelle méthode de conversion du dioxyde de carbone (CO2), un gaz à effet de serre, en éthanol, un carburant durable. Cette avancée significative pourrait ouvrir la voie à des alternatives aux combustibles fossiles plus respectueuses de l'environnement et économiquement viables.
L'article, intitulé "Time-Resolved Operando Insights into the Tunable Selectivity of Cu-Zn Nanocubes during PulsedCO2 Electroreduction", révèle comment l'équipe a réussi à utiliser une combinaison de cuivre et d'oxyde de zinc pour favoriser la réduction catalytique duCO2 en éthanol. Traditionnellement, ce processus repose uniquement sur des catalyseurs à base de cuivre utilisés dans des conditions de réaction stationnaires, qui ne garantissent pas la meilleure sélectivité en éthanol. LeCO2RRpulsé est connu pour changer cela, mais bien qu'il s'agisse d'une approche prometteuse, le catalyseur peut souffrir de problèmes de stabilité en raison des conditions de réaction plus exigeantes, ce qui nuit à ses performances.
Cette nouvelle recherche met en évidence les avantages des techniques de réduction électrochimique pulsée duCO2 (CO2RR). En outre, l'équipe a découvert qu'en ajoutant une enveloppe d'oxyde de zinc aux nanocubes d'oxyde de cuivre, il est possible d'augmenter la production d'éthanol tout en minimisant les sous-produits indésirables tels que l'hydrogène. En particulier, il a été possible d'obtenir des résultats similaires, voire supérieurs, dans la production d'éthanol par rapport aux catalyseurs en cuivre pur, mais avec des conditions de réaction nettement moins exigeantes. Dans le passé, le processus d'oxydation du catalyseur impliqué dans la réduction pulsée duCO2 a conduit à la perte d'atomes de Cu par dissolution oxydative dans le milieu liquide (électrolyte), réduisant ainsi son efficacité au fil du temps. Au contraire, la présente étude a révélé qu'un électrocatalyseur plus durable peut être créé par conception grâce au dépôt d'une couche d'oxyde de zinc sur les nanocubes de cuivre. Avec les nouveaux catalyseurs, c'est le composant de zinc qui s'oxyde principalement, épargnant le cuivre et préservant ainsi l'intégrité et l'efficacité du catalyseur. Cette approche innovante améliore donc la durée de vie des catalyseurs eux-mêmes dans les conditions de réaction dynamiques optimisées pour la génération de produits alcoolisés. Les informations détaillées sur la structure et la composition du matériau catalytique nécessaires à son optimisation ont été obtenues par spectroscopie Raman operando, une méthode d'une excellente sensibilité pour la détection des intermédiaires réactionnels adsorbés.
Cette découverte confirme non seulement l'hypothèse selon laquelle l'état d'oxydation du métal joue un rôle crucial dans la réaction et que les espèces actives de la réaction sont créées au cours du processus catalytique, mais elle démontre également qu'il existe un moyen potentiel d'améliorer la sélectivité et l'efficacité de la réduction duCO2 en éthanol. Elle représente une avancée significative dans la compréhension de la recherche de solutions énergétiques durables, offrant une voie prometteuse pour une production verte et rentable d'éthanol et d'autres carburants à partir duCO2.
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
Antonia Herzog, Martina Rüscher, Hyo Sang Jeon, Janis Timoshenko, Clara Rettenmaier, Uta Hejral, Earl M. Davis, F. T. Haase, David Kordus, Stefanie Kühl, Wiebke Frandsen, Arno Bergmann, Beatriz Roldan Cuenya; "Time-resolved operando insights into the tunable selectivity of Cu–Zn nanocubes during pulsed CO2 electroreduction"; Energy & Environmental Science, 2024
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