Les chercheurs réalisent la conversion électrochimique du CH4 et de l’O2 en HCOOH à température ambiante. Crédit : JACS
Une équipe de l'Institut de physique chimique de Dalian a réalisé une percée dans la conversion du méthane en formique acide en utilisant de l'oxygène à température ambiante grâce à un procédé électro-Fenton à haute pression, atteignant une efficacité et une productivité nettement supérieures à celles des méthodes traditionnelles.
Conversion directe du méthane (CH4) et l'oxygène (O2) aux produits chimiques à valeur ajoutée est important pour les industries du gaz naturel. Cependant, des défis demeurent en raison de la difficulté d'O2 activation dans la formation d'oxygène actif espèces pour CH4 activation dans des conditions douces.
Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Dehui Deng, Assoc. Les professeurs Xiaoju Cui et Liang Yu de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont réalisé la conversion électrochimique du CH4 par O2 à l'acide formique (HCOOH) à température ambiante. Cette étude a été publiée dans le Journal de l'American Chemical Society.
Les chercheurs ont développé une stratégie électro-Fenton à haute pression pour établir un processus hétéro-homogène de conversion électrocatalytique du CH4 par O2 à température ambiante. Ils ont révélé que CH4 a été efficacement activé par ·OH, qui a été produit via une électroréduction hétérogène de O2 à H2Ô2 sur la cathode en feuille d'Ag, suivi d'un Fe homogène2+-facilité H2Ô2 décomposition.
En outre, les chercheurs ont découvert que la pression élevée améliorait non seulement la productivité de H2Ô2 de O2 électro-réduction mais a également augmenté la probabilité de collision de réaction entre CH4 et ·OH actif in situ généré à partir de Fe2+-décomposition facilitée de H2Ô2.
Comparé au CH électrocatalytique traditionnel4 processus de conversion avec une surtension élevée (> 0,9 V) et un faible rendement faradique (< 60 %), le procédé électro-Fenton à haute pression a atteint un rendement faradique HCOOH de 81,4 % avec une surtension cathodique ultra-faible de 0,38 V. La productivité HCOOH était de 11,5 mmol·h-1 gFe-1soit 220 fois celle de la pression ambiante.
« Ce travail offre une nouvelle voie de conversion économe en énergie et durable du CH.4 en utilisant directement O2 dans des conditions douces », a déclaré le professeur Deng.
