La thermographie infrarouge (IR) est utilisée pour déterminer la température des organismes et des objets avec une grande précision sans interférer avec le système. Une seule image prise avec une caméra IR peut capturer la même quantité d'informations que des centaines à des millions de capteurs de température à la fois. En outre, les caméras IR modernes peuvent atteindre des fréquences d'acquisition rapides de plus de 50 Hz, qui permet l'étude de phénomènes dynamiques à haute résolution.

Maintenant, Des scientifiques de l'EPFL ont conçu un réacteur qui peut utiliser la thermographie IR pour visualiser les réactions de surface dynamiques et les corréler avec d'autres méthodes d'analyse rapide des gaz pour obtenir une compréhension globale de la réaction dans des conditions en évolution rapide. La recherche a été dirigée par Robin Mutschler et Emanuele Moioli au laboratoire d'Andreas Züttel (EPFL et Empa) et ils ont collaboré avec des chercheurs de l'Université polytechnique de Milan.

Les scientifiques ont appliqué leur méthode aux réactions de surface catalytiques entre le dioxyde de carbone et l'hydrogène, dont la réaction de Sabatier, qui peut être utilisé pour produire du méthane de synthèse à partir d'énergies renouvelables en combinant du CO 2 de l'atmosphère et du H2 provenant du fractionnement de l'eau, permettant ainsi la synthèse de carburants synthétiques renouvelables avec des propriétés similaires à leurs homologues fossiles, c'est pourquoi la réaction de Sabatier a récemment attiré beaucoup d'attention. Un catalyseur est nécessaire dans la réaction de Sabatier pour activer le CO relativement inerte 2 comme réactif.

En particulier, les chercheurs de l'EPFL se sont concentrés sur l'étude des phénomènes de réaction dynamique se produisant lors de l'activation de la réaction à partir de différents états initiaux du catalyseur.

"La réaction sur le catalyseur est favorisée par une surface hydrogénée alors qu'une exposition au CO 2 empoisonne le catalyseur et inhibe une activation rapide de la réaction, " dit Mutschler.

« Grâce à cette nouvelle approche, nous pouvions visualiser de nouveaux phénomènes de réaction dynamique jamais observés auparavant, " dit Moioli.

Dans leur travail, ils ont montré pour la première fois le fonctionnement du catalyseur et sa réponse aux changements de la composition du gaz d'alimentation et lors de son activation à partir de différents états initiaux en temps réel. Grâce à leurs résultats, le comportement de démarrage et d'activation de la réaction est maintenant mieux compris et peut conduire à des conceptions optimisées de réacteurs et de catalyseurs pour améliorer les performances de ces systèmes de réacteurs fonctionnant dans des conditions dynamiques.

Ceci est crucial car l'énergie renouvelable fournit généralement de l'énergie et des réactifs de manière stochastique et, par conséquent, les réacteurs convertissant l'énergie renouvelable en combustibles doivent être adaptés pour fonctionner dans des conditions dynamiques dans certaines circonstances.