Des chercheurs de l'Oregon State University ont réalisé une avancée majeure dans la poursuite de la chimie verte consistant à convertir le dioxyde de carbone des gaz à effet de serre en formes réutilisables de carbone par réduction électrochimique.

Publié dans Énergie naturelle , l'étude menée par Zhenxing Feng du Collège d'ingénierie de l'OSU et ses collègues de la Southern University of Science and Technology en Chine et de l'Université de Stanford décrit un nouveau type d'électrocatalyseur.

Le catalyseur peut favoriser sélectivement un CO 2 réaction de réduction résultant en un produit souhaité - le monoxyde de carbone était le choix dans cette recherche. Un catalyseur est tout ce qui accélère la vitesse d'une réaction chimique sans être consommé par la réaction.

« La réduction du dioxyde de carbone est bénéfique pour un environnement propre et un développement durable, " dit Feng, professeur adjoint de génie chimique. "Contrairement au CO traditionnel 2 réduction qui utilise des méthodes chimiques à haute température avec une forte demande d'énergie supplémentaire, CO électrochimique 2 les réactions de réduction peuvent être effectuées à température ambiante en utilisant une solution liquide. Et l'électricité nécessaire au CO électrochimique 2 la réduction peut être obtenue à partir de sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire, permettant ainsi des processus complètement verts.

Une réaction de réduction signifie qu'un des atomes impliqués gagne un ou plusieurs électrons. Dans la réduction électrochimique du dioxyde de carbone, les nanocatalyseurs métalliques ont montré le potentiel de réduire sélectivement le CO 2 à un produit carboné particulier. Le contrôle de la nanostructure est essentiel pour comprendre le mécanisme réactionnel et pour optimiser les performances du nanocatalyseur dans la recherche de produits spécifiques, comme le monoxyde de carbone, acide formique ou méthane, qui sont importants pour d'autres processus et produits chimiques.

"Toutefois, en raison des nombreuses voies de réaction possibles pour différents produits, les réactions de réduction du dioxyde de carbone ont historiquement eu une faible sélectivité et efficacité, " a déclaré Feng. " Les électrocatalyseurs doivent favoriser la réaction avec une sélectivité élevée pour obtenir un certain produit, monoxyde de carbone dans notre cas. Malgré de nombreux efforts dans ce domaine, il y avait eu peu de progrès."

Feng et ses co-responsables de la recherche ont essayé une nouvelle stratégie. Ils ont fabriqué de la phtalocyanine de nickel en tant qu'électrocatalyseur d'ingénierie moléculaire et ont découvert qu'elle montrait une efficacité supérieure à des densités de courant élevées pour convertir le CO 2 au monoxyde de carbone dans un dispositif d'électrode à diffusion de gaz, avec un fonctionnement stable pendant 40 heures.

"Pour comprendre le mécanisme de réaction de notre catalyseur, mon groupe à l'OSU a utilisé la spectroscopie d'absorption des rayons X pour surveiller le changement du catalyseur au cours des processus de réaction, confirmer le rôle du catalyseur dans la réaction, " a déclaré Feng. "Ce travail collaboratif démontre un catalyseur de haute performance pour les procédés verts de CO électrochimique 2 réactions de réduction. Il met également en lumière le mécanisme de réaction de notre catalyseur, qui peut guider le développement futur des dispositifs de conversion d'énergie alors que nous travaillons vers une économie à carbone négatif. »