photocatalyseur-méthane-éthane

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Su-Il In du Département des sciences et de l’ingénierie énergétiques, a réussi à développer des photocatalyseurs capables de convertir le dioxyde de carbone en énergie utilisable, comme le méthane ou l’éthane.

Réduire le dioxyde de carbone

À mesure que les émissions de dioxyde de carbone augmentent, la température de la Terre augmente et l’intérêt de réduire le dioxyde de carbone – le principal responsable du réchauffement de la planète – augmente. De plus, le passage à un combustible réutilisable pour les ressources existantes en raison de l’épuisement de l’énergie, attire également l’attention. Afin de résoudre les problèmes environnementaux transnationaux, la recherche sur les photocatalyseurs, qui sont essentiels pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en hydrocarbures, fait l’objet d’une attention croissante.

Bien que de nombreux matériaux semi-conducteurs à large bande soient souvent utilisés dans la photocatalytique, ils absorbent peu l’énergie solaire. Ainsi, des études de photocatalyseurs axées sur l’amélioration de la structure et de la surface du photocatalyseur pour augmenter le taux d’absorption d’énergie solaire ou l’utilisation de matériaux bidimensionnels présentant une excellente transmission d’électrons, sont actuellement en cours.

Un photocatalyseur à haut rendement

L’équipe de recherche du professeur Su-il In a mis au point un photocatalyseur à haut rendement capable de convertir le dioxyde de carbone en méthane (CH4) ou en éthane (C2H6) en plaçant du graphène sur du dioxyde de titane afin de le rendre stable et efficace. Le photocatalyseur développé par l’équipe de recherche peut convertir sélectivement le dioxyde de carbone d’un gaz en méthane ou en éthane.

Les résultats ont démontré que son volume de production est respectivement de 259 umol/g et 77 umol/g de méthane et d’éthane et que son taux de conversion est supérieur de 5,2% et 2,7% à celui des photocatalyseurs conventionnels à base de dioxyde de titane. En matière de volume de production d’éthane, ce résultat démontre la plus grande efficacité au monde dans des conditions expérimentales similaires.

En outre, l’équipe de recherche a prouvé pour la première fois que les pores se déplacent vers le graphène en raison des phénomènes de flexion des bandes au niveau des interfaces entre le dioxyde de titane et le graphène. Ce mouvement des pores vers le graphène active des réactions en amenant les électrons à se rassembler à la surface du dioxyde de titane, formant une grande quantité de méthane lorsque les polyélectrons adhèrent dans les réactions.

Un système qui peut être appliqué à divers domaines

Ce matériau catalyseur mis au point par l’équipe de recherche devrait être appliqué à divers domaines, tels que la production de matériaux à haute valeur ajoutée, pour résoudre les problèmes de réchauffement planétaire et les problèmes d’épuisement des ressources énergétiques en produisant des niveaux plus élevés d’hydrocarbures. Le Professeur In a déclaré:

Le photocatalyseur à base de dioxyde de titane et de graphène que nous avons développé a l’avantage de pouvoir convertir sélectivement le CO2 en produits chimiques utilisables tels que le méthane ou l’éthane. Nous effectuerons des recherches de suivi pour augmenter le taux de conversion afin de le commercialiser.

Les résultats de cette recherche ont été publié le jeudi 19 juillet 2018 dans l’édition en ligne de Energy & Environmental Science, une revue internationale sur les sciences de l’énergie.

Source : Institute of Science and Technology