En utilisant une caméra infrarouge, l’équipe de recherche peut détecter la répartition des électrons sur l’électrode. Grâce à ces connaissances, ils ont ensuite conçu une nouvelle façon de transmettre ces électrons de manière plus uniforme sur la surface. Crédit : Université de technologie de Delft
Avec l’intérêt toujours croissant pour les énergies renouvelables, les scientifiques sont continuellement à la recherche de nouvelles technologies pour stocker l’énergie. CO2 l’électrolyse est une manière prometteuse de stocker de l’énergie tout en recyclant le dioxyde de carbone. En appliquant de l’électricité, du CO2 et l’eau réagissent et produisent des molécules plus complexes.
Une étude publiée dans Communications naturelles et dirigé par Hugo van Montfort à la TU Delft a présenté une nouvelle conception d’électrodes qui améliore l’efficacité du CO2 électrolyse.
Les électrodes en téflon expansé (ePTFE), actuellement très utilisées, sont poreuses, ce qui signifie qu’elles comportent des trous à l’intérieur de leur structure. Cela permet au CO gazeux2 se rendre là où la réaction se produit, conduisant à une formation rapide de produit dans la Flow Cell ; l’appareil dans lequel l’électrolyse a lieu.
“Sur l’électrode, le courant appliqué est transformé en liaisons chimiques à l’aide d’un catalyseur, en l’occurrence du cuivre”, explique le docteur. explique le candidat Van Montfort.
« Les électrodes en ePTFE ont été utilisées pour améliorer la stabilité des Flow Cells sans que personne ne s’intéresse vraiment aux contraintes que ces électrodes imposent sur la conception. Nous avons examiné comment différentes charges de catalyseur influencent la distribution du courant électrique. Nous avons pu montrent qu’une manière alternative de distribuer ce courant augmente le rendement global de la réaction.
“Nous avons vu que si la couche de catalyseur sur ces électrodes est très fine, le courant se concentre sur les bords de l’électrode. Cela rend difficile la mise à l’échelle de ces systèmes, car des électrodes plus grandes nécessiteront alors des couches de catalyseur de plus en plus épaisses pour répartir le courant sur l’électrode. En concevant une nouvelle conception pour la distribution actuelle, nous avons montré comment nous pouvons améliorer cette distribution sans affecter le mix produit.
La recherche offre littéralement une nouvelle façon de considérer ces électrodes. “En utilisant des caméras infrarouges pour les étudier, nous pouvons voir à quel point chaque partie de l’électrode devient chaude. Les parties les plus chaudes subissent un courant plus élevé, ce qui indique que la réaction s’y produit plus rapidement”, ajoute Van Montfort.
Les chercheurs ont conçu une nouvelle façon de délivrer les électrons de manière plus uniforme sur la surface de l’électrode. Dans la partie gauche de l’illustration, les sphères brunes représentent le catalyseur en cuivre, les tiges blanches en dessous représentent l’électrode et les flèches bleues montrent le flux de courant. Sur le côté droit, les points violets sont les zones les plus froides et les points chauds orange indiquent où se trouve le courant le plus courant. Crédit : Université de technologie de Delft
CO2 L’électrolyse offre deux énormes avantages en tant que technologie de production d’énergie. Tout d’abord, il s’agit d’un moyen neutre en carbone de produire des molécules complexes, comme l’éthylène et le méthane. Ces substances sont utilisées dans l’industrie chimique pour la production de plastiques, de textiles et d’autres matériaux. Ces molécules devraient normalement être extraites du gaz ou du pétrole.
La généralisation de cette technologie permettrait ainsi de réduire l’utilisation de combustibles fossiles. De plus, cette technologie repose uniquement sur l’eau et le dioxyde de carbone, une molécule produite comme déchet dans de nombreux processus industriels et dont on trouve déjà une abondance dans l’atmosphère.
“Bien que le CO2 “L’électrolyse est l’une des technologies prêtes à fournir des produits chimiques neutres en carbone dans un avenir proche, mais il existe encore de sérieuses limitations qui empêchent son application généralisée dans l’industrie chimique”, explique Van Montfort.
“Notre nouvelle conception ne résout pas tous les problèmes associés à cette technologie. Néanmoins, nous avons bon espoir qu’il ne lui faudra que quelques décennies pour faire une différence à l’échelle industrielle.”
“Les recherches publiées sont le fruit d’une collaboration largement internationale”, ajoute Van Montfort.
“Nous avons collaboré avec un groupe australien expérimenté dans l’imagerie d’objets très petits à l’aide de microscopes électroniques à balayage. Ce travail est le fruit d’un effort d’équipe et chaque co-auteur a contribué à l’article. Et, d’un autre côté, les nouvelles semblent pour voyager vite dans le monde scientifique. Nous avons été invités à donner des conférences sur nos découvertes et les gens nous demandent d’expliquer notre technique et de collaborer avec eux.
Plus d’information:
Hugo-Pieter Iglesias van Montfort et al, Collecteurs de courant non invasifs pour une distribution améliorée de la densité de courant lors de l’électrolyse du CO2 sur des électrodes super-hydrophobes, Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-42348-6
Fourni par l’Université de technologie de Delft
Citation: Des électrodes plus efficaces pour le recyclage du dioxyde de carbone (17 novembre 2023) récupéré le 17 novembre 2023 sur
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