Les recherches de l'Université de Liverpool pourraient aider les scientifiques à exploiter tout le potentiel des nouvelles technologies énergétiques propres.

Trouver des moyens durables de remplacer les combustibles fossiles est une priorité clé pour les chercheurs du monde entier. Le dioxyde de carbone (CO2) est un déchet extrêmement abondant qui peut être converti en sous-produits riches en énergie, comme le monoxyde de carbone. Cependant, ce processus doit être rendu beaucoup plus efficace pour qu'il puisse fonctionner à l'échelle mondiale, échelle industrielle.

Les électrocatalyseurs se sont révélés prometteurs en tant que moyen potentiel d'atteindre ce « changement progressif » d'efficacité requis dans la réduction du CO2, mais les mécanismes par lesquels ils fonctionnent sont souvent inconnus, ce qui rend difficile pour les chercheurs d'en concevoir de nouveaux de manière rationnelle.

Nouvelle recherche publiée dans Catalyse naturelle par des chercheurs du Département de chimie de l'Université, en collaboration avec le Beijing Computational Science Research Center et le STFC Rutherford Appleton Laboratory, démontre une technique de spectroscopie laser qui peut être utilisée pour étudier la réduction électrochimique du CO2 in situ et fournir des informations indispensables sur ces voies chimiques complexes.

Les chercheurs ont utilisé une technique appelée spectroscopie Vibrational Sum-Frequency Generation (VSFG) couplée à des expériences électrochimiques pour explorer la chimie d'un catalyseur particulier appelé Mn(bpy)(CO)3Br, qui est l'un des électrocatalyseurs de réduction de CO2 les plus prometteurs et les plus étudiés.

En utilisant VSFG, les chercheurs ont pu observer des intermédiaires clés qui ne sont présents à la surface d'une électrode que pendant une très courte période, ce qui n'a pas été réalisé dans les études expérimentales précédentes.

A Liverpool, les travaux ont été réalisés par le Groupe Cowan, une équipe de chercheurs qui étudient et développent de nouveaux systèmes catalytiques pour la production durable de carburants.

Dr Gaia Neri, qui faisait partie de l'équipe de Liverpool, a déclaré:"Un énorme défi dans l'étude des électrocatalyseurs in situ est de devoir faire la distinction entre la couche unique de molécules intermédiaires à courte durée de vie à la surface de l'électrode et le "bruit" environnant des molécules inactives dans la solution.

« Nous avons montré que le VSFG permet de suivre le comportement d'espèces même à très courte durée de vie dans le cycle catalytique. C'est passionnant car il offre aux chercheurs de nouvelles opportunités pour mieux comprendre le fonctionnement des électrocatalyseurs, ce qui est une prochaine étape importante vers la commercialisation du processus de conversion électrochimique du CO2 en technologies de carburant propre. »

Suite à cette recherche, l'équipe travaille maintenant à améliorer encore la sensibilité de la technique et développe un nouveau système de détection qui permettra un meilleur rapport signal/bruit.

L'article « Détection d'intermédiaires catalytiques à la surface d'une électrode pendant la réduction du dioxyde de carbone par un catalyseur terrestre abondant » est publié dans Catalyse naturelle .