2 batterie, des chercheurs au Japon et en Chine ont mis au point un moyen d'isoler la poussière de carbone solide du dioxyde de carbone gazeux, avec la possibilité de séparer également l'oxygène gazeux par la même méthode. Leur travail paraît le 9 août dans Joule , une nouvelle revue énergétique interdisciplinaire de Cell Press.
La conversion des émissions de dioxyde de carbone en d'autres composés contenant du carbone est souhaitable en raison de la contribution du dioxyde de carbone à l'effet de serre et au réchauffement climatique. Les exemples vont des processus naturels, comme les plantes produisant du CO 2 en oxygène et sucres, à ceux créés par l'homme, comme l'injection de dioxyde de carbone dans les formations rocheuses pour être piégés en tant que minéraux carbonatés.
"Le problème avec la plupart des voies physiques et chimiques du CO 2 la fixation est que leurs produits sont des gaz et des liquides qui doivent être davantage liquéfiés ou comprimés, et cela entraîne inévitablement une consommation d'énergie supplémentaire et encore plus de CO 2 émissions, " dit l'auteur principal Haoshen Zhou de l'Institut national japonais des sciences et technologies industrielles avancées et de l'Université de Nanjing en Chine. " Au lieu de cela, nous démontrons une stratégie électrochimique pour le CO 2 fixation qui donne des produits carbonés solides, ainsi qu'un lithium-CO 2 batterie qui peut fournir l'énergie nécessaire à ce processus."
Les chercheurs ont rencontré la stratégie de fixation du carbone lorsqu'ils ont essayé de recharger un lithium-CO 2 prototype de batterie. Au lieu de régénérer entièrement les ions lithium et le CO 2 du carbonate de lithium et du carbone produits lors de la décharge de la batterie, comme cela aurait été le cas avec un Li-CO réversible 2 batterie, le carbonate de lithium décomposé, produisant du carbone supplémentaire, ainsi que de l'oxygène gazeux qui n'a pas été isolé en raison de la réaction rapide avec l'électrolyte de la batterie. Typiquement, ce type d'accumulation provoque une dégradation physique et une durée de vie fonctionnelle réduite pour une batterie, mais plutôt, le dépôt de carbone solide présente un avantage distinct, indiquant une approche prometteuse pour fixer le carbone sous une forme stable et facile à éliminer.
"Ce qui est impressionnant dans ce travail, c'est la possibilité de convertir un tiers du CO 2 espèces au carbone avec une efficacité énergétique théorique élevée supérieure à 70%, " dit Joule rédacteur scientifique Rahul Malik. "L'architecture de la batterie est une façon imprévue mais intrigante d'examiner la fixation du carbone."
Étant donné que la génération de solides de carbone réalise à la fois que la fixation du carbone diminue les performances de la batterie, les chercheurs n'ont pas été en mesure de satisfaire simultanément les deux objectifs au sein d'un seul appareil. Cependant, en incorporant une infime quantité de ruthénium métallique dans leur conception en tant que catalyseur, ils ont pu éviter des dépôts de carbone importants et induire une meilleure réversibilité, convertir leur appareil de fixation du carbone en un Li-CO fonctionnel 2 batterie.
Un défi restant à la fois pour la fixation du carbone et les performances de la batterie est de passer du CO pur 2 à l'air ambiant, un saut qui permettrait potentiellement de traiter le CO atmosphérique 2 dans le premier cas et avancerait vers la technologie de batterie lithium-air théoriquement puissante mais pas encore stable dans le second cas. La technique de fixation pourrait également être adaptée pour épurer d'autres gaz nocifs ou polluants tels que le monoxyde de carbone, le dioxyde de soufre, l'oxyde nitrique, et le dioxyde d'azote de l'atmosphère, dit Zhou.
Regarder vers l'avant, les chercheurs sont également enthousiasmés par le potentiel de leur système à peut-être conduire à une voie de conversion du dioxyde de carbone en carbone pur et en oxygène gazeux. "Atteindre la libération d'oxygène gazeux lors de la charge, couplée à l'accumulation de carbone solide, réaliserait une stratégie de fixation électrochimique du dioxyde de carbone analogue à la photosynthèse, " dit Zhou.
