Les scientifiques ont développé une technologie laser qui pourrait ouvrir la voie à des technologies de carburant et d'énergie propres à l'avenir.
Nous avons besoin de toute urgence de moyens respectueux de l’environnement et durables pour remplacer les combustibles fossiles, le pétrole et le gaz naturel. Le dioxyde de carbone (CO2) est un déchet abondant produit par toutes les activités et sources qui dépendent des combustibles fossiles. Environ 35 milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont rejetées dans notre la planète atmosphérique chaque année en tant que déchet provenant des centrales électriques, des véhicules et des installations industrielles du monde entier. Pour atténuer les effets du CO2 sur le climat mondial, ce CO2 gaspillé pourrait plutôt être converti en énergie utilisable. énergie comme le monoxyde de carbone et d'autres sources d'énergie abondante. Par exemple, en réagissant avec de l'eau, le CO2 produit de l'hydrogène gazeux riche en énergie. Lorsqu'il réagit avec de l'hydrogène, il produit des produits chimiques utiles comme des hydrocarbures ou de l'alcool. De tels produits pourraient être utilisés à diverses fins et cela aussi à l'échelle industrielle mondiale.
Les électrocatalyseurs sont des catalyseurs qui participent à des réactions électrochimiques - lorsqu'une réaction chimique a lieu mais que l'énergie électrique est également impliquée. Par exemple, le bon catalyseur peut aider à faire réagir l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'eau de manière contrôlée, sinon ce ne sera qu'un mélange aléatoire de deux gaz. Ou encore de produire de l'électricité en brûlant de l'hydrogène et de l'oxygène. Les électrocatalyseurs modifient ou augmentent la vitesse des réactions chimiques sans être eux-mêmes consommés dans la réaction. Dans le contexte du CO2, les électrocatalyseurs sont considérés comme pertinents et prometteurs en termes d'efficacité « pas à pas » dans la réduction du CO2 comme souhaité.
Malheureusement, le mécanisme exact du fonctionnement de ces électrocatalyseurs n'est pas complètement compris et il reste un défi important de différencier les couches de molécules intermédiaires à courte durée de vie avec le « bruit » des molécules inactives dans la solution. Cette compréhension limitée du mécanisme pose des difficultés dans toute modification possible de la conception des électrocatalyseurs.
Des scientifiques de l'Université de Liverpool au Royaume-Uni ont démontré une lasertechnique de spectroscopie basée sur la réduction électrochimique du dioxyde de carbone in situ dans leur étude publiée dans Catalyse de la nature. Ils ont utilisé pour la première fois la spectroscopie Vibration Sum-Frequency Generation ou VSFG ainsi que des expériences électrochimiques pour explorer un catalyseur (Mn(bpy)(CO)3Br) qui est considéré comme un électrocatalyseur prometteur pour la réduction du CO2. Le comportement d'intermédiaires cruciaux présents dans le cycle catalytique d'une réaction pendant un intervalle très court a été observé pour la première fois. La technologie VSFG permet de suivre le comportement et le mouvement d'espèces même à durée de vie extrêmement courte dans un cycle catalytique et nous aide donc à comprendre le fonctionnement des électrocatalyseurs. Ainsi, le comportement exact du fonctionnement des électrocatalyseurs dans une réaction chimique est compris.
Cette étude fournit des informations sur certaines des voies chimiques complexes et peut nous permettre de créer de nouvelles conceptions d'électrocatalyseurs. Les chercheurs étudient déjà comment améliorer la sensibilité de cette technique et développent un nouveau système de détection pour un meilleur rapport signal sur bruit. Cette approche pourrait aider à ouvrir des voies pour des carburant propre et accumuler plus de potentiel pour énergie propre. Un tel processus doit finalement être mis à l'échelle industrielle pour atteindre plus d'efficacité au niveau commercial. La gestion de grands volumes de CO2 produits à partir d'usines de combustion de combustibles fossiles nécessitera des progrès industriels.
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Sources)
Neri G et al. 2018. Détection d'intermédiaires catalytiques à la surface d'une électrode lors de la réduction du dioxyde de carbone par un catalyseur abondant en terre. Catalyse de la nature. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
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