Des scientifiques de l'Université de Stanford ont développé des cellules électrochimiques qui convertissent le monoxyde de carbone (CO) dérivé du CO 2 en composés commercialement viables de manière plus efficace et efficiente que les technologies existantes. Leurs recherches, publié le 25 octobre dans la revue Joule , propose une nouvelle stratégie de capture du CO 2 et le convertir en matières premières chimiques.

CO 2 le captage des sources d'émission est une option intéressante pour atténuer le changement climatique, mais c'est un processus coûteux qui récolte un produit sans valeur commerciale. Cependant, les scientifiques peuvent ajouter de la valeur au CO capturé 2 en utilisant l'électrolyse, une technique qui utilise un courant électrique pour décomposer des composés, pour le convertir en produits plus souhaitables tels que l'éthylène pour la production de polymères ou l'acétate comme réactif pour la synthèse chimique.

"Les produits C2 comme l'éthylène, acétate, et l'éthanol sont intrinsèquement plus précieux que les produits C1 tels que le méthane car ce sont des matières premières chimiques polyvalentes, " dit l'auteur principal Matthew Kanan, professeur agrégé de chimie à l'Université de Stanford.

Lors de la conversion du CO 2 au CO est déjà commercialement possible, développer une technologie capable de produire des produits chimiques C2 très demandés à partir du CO à l'échelle industrielle est toujours un défi. L'électrolyse doit convertir le CO en produits à un taux élevé avec une faible demande globale d'énergie pour être viable. Les cellules électrochimiques précédentes nécessitaient un grand excès de CO pour atteindre un taux d'électrolyse élevé, ce qui se traduit par des produits dilués qui doivent être concentrés et purifiés, un processus qui nécessite plus d'énergie (à un coût plus élevé).

Les cellules électrochimiques créées par Kanan et son équipe combattent ces inefficacités avec une conception modifiée qui produit un flux concentré d'éthylène gazeux et une solution d'acétate de sodium 1, 000 fois plus concentré que le produit obtenu avec les cellules précédentes. La cellule utilise une électrode à diffusion gazeuse (GDE) combinée à un champ d'écoulement soigneusement conçu qui améliore considérablement l'apport de CO à la surface de l'électrode et l'élimination des produits. L'équipe a également éliminé le besoin d'une solution d'électrolyte dans la cellule en interfaçant le GDE directement avec une membrane. Par conséquent, une solution d'éthylène et d'acétate concentrée est produite à l'électrode et balayée hors de la cellule en un seul flux de vapeur.

"Avant ce travail, la combinaison d'un taux d'électrolyse élevé, conversion élevée de CO, et des flux de produits concentrés n'avaient pas été atteints, " dit Kanan.

L'équipe fait actuellement évoluer son prototype pour déterminer si la conception doit être modifiée pour réussir à l'échelle industrielle, dans l'espoir de pouvoir éventuellement combiner leurs cellules d'électrolyse au CO avec les technologies existantes de conversion du CO 2 en CO. L'appareil peut également être utile pour l'exploration spatiale, en particulier les missions dans l'espace lointain où il n'est pas possible de se ravitailler depuis la Terre. En collaboration avec des chercheurs dirigés par John Hogan au NASA Ames Research Center, l'équipe travaille à combiner la synthèse électrochimique avec la biosynthèse microbienne pour recycler le CO 2 expiré par les astronautes en nourriture et nutriments.