L'importance de la « neutralité carbone » augmente plus que jamais, car le changement climatique causé par le réchauffement climatique menace même le droit humain à la vie. La République de Corée a déclaré la « neutralité carbone d'ici 2050 » et déploie des efforts pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Afin de réaliser la neutralité carbone, ainsi que la production d'hydrogène vert qui réduit la génération de dioxyde de carbone, la technologie CCU qui utilise du dioxyde de carbone déjà généré est essentielle.

Pour que ces deux technologies soient efficaces pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, il faut réduire l'énergie utilisée en augmentant l'activité de l'électrode d'oxydation de l'eau qui induit une réaction électrochimique. A cet effet, des tentatives ont été faites pour comprendre la structure électronique de la surface du catalyseur pendant que la réaction se poursuit. Cependant, en raison de la difficulté à mener une expérience dans des conditions d'ultra-vide (UHV), elle n'a été estimée qu'indirectement par des calculs informatiques.

À l'Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST), le Dr Hyung-Suk Oh et le Dr Woong Hee Lee du Clean Energy Research Center et le Dr Keun Hwa Chae du Advanced Analysis and Data Center ont développé un système basé sur les rayons X mous. spectroscopie d'absorption basée sur un accélérateur de rayonnement (ligne de lumière 10D XAS KIST) pour la première fois en Corée. Le KIST a annoncé que cette recherche a développé une nouvelle stratégie pour fabriquer des électrodes en observant et en analysant la structure électronique de surface lors de la réaction de l'électrode d'oxydation de l'eau appliquée à "la production d'hydrogène et la conversion du dioxyde de carbone".

L'équipe de recherche a découvert que le cobalt général était reconstruit pendant la réaction, en mesurant la structure électronique et les états de spin de la surface de l'électrode en utilisant la spectroscopie d'absorption des rayons X mous basée sur un accélérateur dans des conditions UHV. Thermodynamiquement, le cobalt a tendance à être dans un état d'oxydation tétravalent dans des conditions d'oxydation, et son activité d'oxydation de l'eau est très faible. Il est nécessaire de maintenir un état d'oxydation trivalent afin de maintenir une activité d'oxydation de l'eau élevée, que le procédé développé par l'équipe de recherche permet d'obtenir l'état d'oxydation 3.2 et une activité élevée. L'électrode développée a une surface électrochimique 1 000 fois plus grande qu'une électrode commerciale au cobalt et 10 fois la performance de production d'hydrogène lorsqu'elle est appliquée à un système d'électrolyse de l'eau réel.

Le Dr Oh déclare qu'"en développant une spectrométrie d'absorption des rayons X mous basée sur un accélérateur de rayonnement, nous avons franchi une étape supplémentaire dans la compréhension des propriétés des matériaux catalyseurs et l'amélioration de leurs performances. Il s'agit d'une technologie essentielle pour la photosynthèse artificielle, et devrait être d'une grande aide pour améliorer les performances de l'électrode d'oxydation de l'eau, qui est une technologie importante pour la production d'hydrogène vert et la reconstruction électrochimique."

La recherche a été publiée dans Nature Communications . + Explorer plus loin

Système d'électrodes à grande surface hautes performances développé pour la photosynthèse artificielle