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Les chercheurs de l’université d’État de l’Oregon ont réalisé une avancée majeure dans la recherche de la chimie verte en convertissant le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, en formes réutilisables de carbone par réduction électrochimique.

Convertir le CO2

« La réduction du dioxyde de carbone est bénéfique pour un environnement propre et un développement durable », a déclaré M. Feng, professeur adjoint de génie chimique. « Contrairement à la réduction traditionnelle du CO2 qui utilise des méthodes chimiques à haute température avec une forte demande d’énergie supplémentaire, les réactions électrochimiques de réduction du CO2 peuvent être réalisées à température ambiante en utilisant une solution liquide. Et l’électricité nécessaire à la réduction électrochimique du CO2 peut être obtenue à partir de sources d’énergies renouvelables comme l’énergie solaire, permettant ainsi des processus totalement écologiques ».
Une réaction de réduction signifie que l’un des atomes impliqués gagne un ou plusieurs électrons. Dans la réduction électrochimique du dioxyde de carbone, les nanocatalyseurs métalliques ont montré qu’il était possible de réduire sélectivement le CO2 en un produit carboné particulier. Le contrôle de cette nanostructure est essentiel pour comprendre le mécanisme de réaction et pour optimiser les performances du nanocatalyseur dans la recherche de produits spécifiques, tels que le monoxyde de carbone, l’acide formique ou le méthane, qui sont importants pour d’autres processus et produits chimiques.
« Cependant, en raison des nombreuses voies de réaction possibles pour différents produits, les réactions de réduction du dioxyde de carbone ont toujours eu une faible sélectivité et une faible efficacité », a déclaré M. Feng. « Les électrocatalyseurs doivent favoriser la réaction avec une grande sélectivité pour obtenir un certain produit, le monoxyde de carbone dans notre cas. Malgré de nombreux efforts dans ce domaine, il y a eu peu de progrès ».

Une nouvelle approche pour leur électrocatalyseur

Feng et ses coresponsables de recherche ont essayé une nouvelle stratégie. Ils ont fabriqué de la phtalocyanine de nickel comme électrocatalyseur moléculaire et ont découvert qu’elle était plus efficace à des densités de courant élevées pour convertir le CO2 en monoxyde de carbone dans un dispositif d’électrode à diffusion gazeuse, avec un fonctionnement stable pendant 40 heures.
« Pour comprendre le mécanisme de réaction de notre catalyseur, mon groupe a utilisé la spectroscopie d’absorption des rayons X pour surveiller le changement du catalyseur pendant les processus de réaction, confirmant le rôle du catalyseur dans la réaction », a déclaré M. Feng. « Ce travail de collaboration démontre l’existence d’un catalyseur de haute performance pour les processus écologiques de réactions électrochimiques de réduction du CO2. Il fait également la lumière sur le mécanisme de réaction de notre catalyseur, qui peut guider le développement futur des dispositifs de conversion d’énergie alors que nous travaillons vers une économie de carbone négatif ».
Cette recherche a été publiée dans Nature Energy.
Source : Oregon State University
Crédit photo : Pixabay

Un nouveau catalyseur pour réduire le CO2martinTechnologie
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