Et si nous pouvions transformer la pollution nocive en une source d'énergie utile? Alors que nous nous efforçons de la neutralité du carbone, les recherches sur les innovations énergétiques qui réduisent la pollution sont cruciales.
Des chercheurs de l'Université Tohoku, de l'Université Hokkaido et d'Azul Energy, Inc. ont développé un processus rationalisé pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) en monoxyde de carbone (CO) – un précurseur clé pour les carburants synthétiques.
Leur méthode a atteint l'efficacité record, réduisant le temps requis de 24 heures à seulement 15 minutes. L'étude est publiée dans la revue Science avancée.
« CO2-La conversion est actuellement un sujet brûlant pour aborder le changement climatique, mais les techniques conventionnelles avaient des pièges majeurs que nous voulions aborder « » Remarques Liu Tengyi (WPI-AIMR à l'Université Tohoku). « Les documents étaient chers, instables, avaient une sélectivité limitée et ont mis longtemps à se préparer. Il ne serait tout simplement pas possible de les utiliser dans un cadre industriel réel. «
Avec les normes industrielles à l'esprit, les chercheurs ont sélectionné diverses phtalocyanines (PC) qui devraient améliorer les performances (sans métal (H₂PC), le fer (FEPC), le cobalt (COPC), le nickel (NIPC) et le cuivre (CupC)). Ceux-ci ont été pulvérisés sur des électrodes de diffusion de gaz pour former directement les couches cristallines des phtalocyanines à la surface de l'électrode. En fin de compte, la COPC – un complexe de pigments et de métaux à faible coût – a inscrit l'efficacité la plus élevée dans la conversion de Co₂ en co.
Cette méthode de type graffiti pour simplement pulvériser le catalyseur sur une surface réduit le temps de traitement typique à seulement 15 minutes. Les méthodes conventionnelles nécessitent un processus fastidieux de mélange de carbone conducteur et de liants, de séchage et de traitement thermique sur 24 heures.
De plus, sous une densité de courant de 150 mA / cm², le nouveau système a maintenu des performances stables pendant 144 heures. À l'aide de la base de données Digcat (la plus grande base de données d'électrocatalyse expérimentale à ce jour), les chercheurs ont confirmé que leur catalyseur avait dépassé tous les catalyseurs basés sur PC précédemment rapportés.
« Non seulement c'est le meilleur catalyseur sur PC pour la production de CO à ce jour, mais il dépasse avec succès les seuils standard industriels pour sa vitesse de réaction et sa stabilité », remarque Liu. « C'est le premier à faire la coupe. »
Pour enquêter sur les raisons de ces performances élevées, l'équipe a effectué une analyse structurelle en utilisant le rayonnement synchrotron à l'installation de Nanoterasu, ainsi que des calculs théoriques. Les résultats suggèrent que la cristallisation a conduit à des molécules densément emballées, ce qui a facilité un transfert d'électrons efficace à la surface. Ces résultats mettent en évidence que la cristallisation directe est une stratégie efficace pour fabriquer des électrodes de catalyseur à base de complexes métalliques pour l'électroduction du CO₂.
La méthode de fabrication d'électrodes de diffusion du gaz développée dans cette étude, ainsi que la technologie d'électrolyse de Co₂, offre une voie prometteuse pour synthétiser le monoxyde de carbone (CO), un intermédiaire important pour les combustibles synthétiques, à partir de CO₂ avec une efficacité élevée en utilisant des catalyseurs à base de pigments à faible coût.
Cette approche aborde l'un des goulots d'étranglement clés de la production de carburant synthétique en améliorant l'efficacité énergétique et en réduisant les coûts associés à l'utilisation de la co₂. En tant que tel, il détient un grand potentiel en tant que technologie de nouvelle génération pour la capture et l'utilisation du dioxyde de carbone (CCU).
