Des nanocubes high-tech transforment le CO2 en carburant propre

Les recherches récentes sur la réduction électrochimique du CO2 apportent des solutions innovantes pour la production d’éthanol durable. Une équipe de scientifiques a développé une méthode utilisant des nanocubes de cuivre et d’oxyde de zinc, offrant de nouvelles possibilités pour l’industrie des énergies renouvelables.

L’utilisation combinée de cuivre et d’oxyde de zinc pour favoriser la réduction catalytique du CO2 en éthanol a été explorée par les chercheurs du Fritz Haber Institute. Auparavant, les catalyseurs à base de cuivre étaient employés dans des conditions de réaction stationnaires, ne garantissant pas une sélectivité optimale pour l’éthanol.

La réduction électrochimique pulsée du CO2 (CO2RR) a été mise en avant dans recherche. L’ajout d’une coquille d’oxyde de zinc aux nanocubes d’oxyde de cuivre permet d’augmenter la production d’éthanol tout en réduisant les sous-produits indésirables comme l’hydrogène. Les chercheurs ont indiqué : «Des résultats similaires, voire supérieurs, en termes de production d’éthanol ont été obtenus par rapport aux catalyseurs de cuivre pur, mais dans des conditions de réaction nettement moins exigeantes.»

Durabilité accrue des catalyseurs

Le processus d’oxydation du catalyseur impliqué dans la réduction pulsée du CO2 entraînait auparavant une perte d’atomes de cuivre par dissolution oxydative dans l’électrolyte. L’efficacité du catalyseur se trouvait ainsi réduite au fil du temps. Un électrocatalyseur plus durable a été créé par la conception d’un revêtement d’oxyde de zinc sur les nanocubes de cuivre, comme l’a révélé l’étude.

Avec nouveaux catalyseurs, le composant zinc s’oxyde principalement. Le cuivre est ainsi préservé, maintenant l’intégrité et l’efficacité du catalyseur. La durée de vie des catalyseurs dans les conditions de réaction dynamiques optimisées pour la génération de produits alcooliques se trouve améliorée par approche novatrice.

Spectroscopie Raman Operando

Les informations sur la structure et la composition du matériau catalytique, nécessaires à son optimisation, ont été obtenues grâce à la spectroscopie Raman operando. Une excellente sensibilité pour la détection des intermédiaires de réaction adsorbés est offerte par méthode.

L’hypothèse selon laquelle l’état d’oxydation du métal joue un rôle important dans la réaction et que les espèces réactives actives sont créées pendant le processus catalytique a été soutenue par découverte. Une voie potentielle pour améliorer la sélectivité et l’efficacité de la réduction du CO2 en éthanol a également été démontrée.

Production d’éthanol durable

Une avancée significative dans la compréhension de la quête de solutions énergétiques durables est représentée par les résultats de recherche. Une voie pour une production verte et rentable d’éthanol et d’autres carburants à partir du CO2 est offerte.

De nouvelles possibilités pour l’industrie des énergies renouvelables sont ouvertes par l’utilisation de nanocubes de cuivre-zinc pour la réduction électrochimique du CO2. L’optimisation de processus pour une production d’éthanol plus efficace et respectueuse de l’environnement continue d’être explorée par les chercheurs.

Légende illustration : Des nanocubes high-tech transforment le CO2 en carburant propre. Crédit © FHI

Article : « Time-resolved operando insights into the tunable selectivity of Cu–Zn nanocubes during pulsed CO2 electroreduction »- DOI: 10.1039/D4EE02308K – Publication dans la revue Energy & Environmental Science