Conception en tandem d'électrocatalyseurs et de réacteurs pour la réduction électrochimique du CO2
La réduction électrochimique du CO2 (ECR) alimentée par l'électricité verte représente une stratégie prometteuse pour l'atténuation et l'utilisation du CO2 en produisant des carburants et des produits chimiques. La stratégie tandem basée sur des catalyseurs tandem multifonctionnels ou des réacteurs en cascade permet une réduction profonde du CO2 en produits multi-carbones de grande valeur. Néanmoins, il est difficile de réguler avec précision les voies de réaction en plusieurs étapes en vue d'une conversion efficace du CO2. Une compréhension globale des mécanismes de réaction en tandem est cruciale pour guider la conception rationnelle de catalyseurs et de systèmes de réacteurs avancés afin de relever ces défis.
Cette étude offre une perspective de pointe sur les avancées récentes de la technologie ECR en tandem (T-ECR), en soulignant la conception rationnelle de catalyseurs multifonctionnels nanostructurés dans des configurations en tandem, tout en discutant des stratégies d'optimisation pour les voies électrocatalytiques en tandem et l'ingénierie des réacteurs en cascade.
Chinese Journal of Catalysis
Cette étude élucide systématiquement les principes fondamentaux de la catalyse en tandem et présente des stratégies de conception de catalyseurs multifonctionnels ou de réacteurs en cascade pour réaliser un couplage hiérarchique des réactions. Ensuite, elle examine de manière critique les avancées les plus récentes dans les méthodologies de tandem à plusieurs échelles : (1) à l'échelle microscopique, les interactions synergiques entre des sites actifs distincts au sein de catalyseurs multifonctionnels sont disséquées, en mettant l'accent sur une ingénierie précise de la composition afin d'optimiser le transfert d'électrons/protons et le transport intermédiaire pour améliorer la sélectivité des produits C2+ . (2) À l'échelle moyenne, des catalyseurs composites personnalisés avec des voies de réaction orchestrées dans l'espace sont analysés, en se concentrant particulièrement sur la modulation hydrodynamique par le biais d'assemblages d'électrodes en tandem. (3) À l'échelle macroscopique, des architectures de réacteurs en cascade sont conçues de manière innovante, intégrant l'optimisation au niveau du système des configurations de catalyseurs avec l'électrolyse du CO2 à l'échelle industrielle afin de maximiser l'efficacité globale de la conversion.
La dernière section met en lumière des méthodologies pionnières combinant la spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) operando, la microscopie à effet tunnel (STM) et les calculs théoriques assistés par l'apprentissage automatique. Cette approche multidisciplinaire permet d'élucider les mécanismes des cycles catalytiques en tandem, d'établir une base de données dynamique des voies de réaction pour prédire la faisabilité des réactions et d'accélérer la découverte de catalyseurs à haute performance, faisant ainsi progresser la technologie T-ECR vers une mise en œuvre pratique.
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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