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Des chercheurs se rapprochent de la mise au point d’un matériau offrant un double avantage: recycler le dioxyde de carbone atmosphérique pour la production de carburants hydrocarbonés plus propres.

Un photocatalyseur offrant un double avantage

Les nanoparticules de cuivre et de platine ajoutées à la surface d’un photocatalyseur au titane bleu améliorent sa capacité à recycler le dioxyde de carbone atmosphérique en carburants hydrocarbonés.
Ce photocatalyseur modifié a été mis au point et testé par des chercheurs de l’Institut des sciences et de la technologie de Daegu Gyeongbuk (DGIST), avec des collègues en Corée, au Japon et aux États-Unis. Il convertit la lumière du Soleil en carburant avec une efficacité de 3,3% sur des périodes de 30 minutes.
Les photocatalyseurs sont des matériaux semi-conducteurs pouvant utiliser l’énergie du Soleil pour catalyser une réaction chimique. Les scientifiques étudient la possibilité de piéger le dioxyde de carbone nocif de l’atmosphère, un des nombreux moyens d’atténuer le réchauffement de la planète. Certains photocatalyseurs sont en train d’être testés pour leur capacité à recycler le dioxyde de carbone en hydrocarbures tels que le méthane, le principal composant du gaz naturel.
La combustion du méthane libère moins de dioxyde de carbone dans l’atmosphère par rapport aux autres combustibles fossiles, ce qui en fait une alternative attrayante. Mais les scientifiques ont eu de la difficulté à fabriquer des photocatalyseurs produisant un rendement suffisamment élevé en produits hydrocarbonés pour que leur utilisation soit pratique.

Des nanoparticules de cuivre et de platine

Le Professeur Su-Il In, du département des sciences et techniques de l’énergie du DGIST, et ses collègues ont modifié un photocatalyseur au titane bleu en ajoutant des nanoparticules de cuivre et de platine à sa surface. Le cuivre possède une bonne propriété d’adsorption du dioxyde de carbone, tandis que le platine est très efficace pour séparer les charges générées par le titane bleu de l’énergie solaire.
L’équipe a développé une configuration unique pour mesurer avec précision l’efficacité de la photoconversion du catalyseur. Le catalyseur a été placé dans une chambre qui a reçu une quantité quantifiable de lumière solaire artificielle. Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau ont traversé la chambre et ont traversé le catalyseur. Un analyseur a mesuré les composants gazeux sortant de la chambre à la suite de la réaction photocatalytique.
Le catalyseur fait de titane bleu a converti l’énergie de la lumière solaire en charges qui ont été transférées aux molécules de carbone et d’hydrogène contenues dans le dioxyde de carbone et à l’eau pour les convertir en méthane et en éthane. L’ajout de nanoparticules de cuivre et de platine à la surface du catalyseur a amélioré considérablement l’efficacité de ce processus.

Un photocatalyseur ayant un rendement de conversion très élevé 

«Ce photocatalyseur a un rendement de conversion très élevée et est relativement facile à fabriquer, ce qui le rend avantageux pour la commercialisation», déclare le professeur In. » L’équipe prévoit de poursuivre leurs efforts pour améliorer l’efficacité de la photoconversion du catalyseur, pour le rendre suffisamment épais pour absorber toute la lumière incidente et pour améliorer son intégrité mécanique afin de faciliter sa manipulation.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Energy and Environmental Science.
Source : Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology
Crédit photo : Pixabay