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Un catalyseur plus efficace pour transformer le CO2 en carburant

Alexandre Couto
Un catalyseur plus efficace pour transformer le CO2 en carburant

© CC - Mikael Miettinen

Véritable graal de la recherche dans ce contexte de lutte contre le changement climatique, l'électrolyse du CO2 pour produire un carburant propre est une technologie émergente. Des chercheurs ont trouvé le moyen de lever certains verrous grâce à un catalyseur capable d'augmenter le taux de conversion du procédé et d'étendre la durée de vie des piles.

Une équipe de chercheurs de l’université de Stanford, aux Etats-Unis, et de l’Université technique du Danemark (TDU) ont découvert un nouveau catalyseur augmentant les performances du procédé de réduction électrochimique du CO2. Ces recherches, publiées en début de semaine dans la revue Nature Energy, établissent les fondations d’une méthode plus économique afin de produire du monoxyde de carbone (CO) à partir du CO2. Associé à de l’hydrogène (H2), le CO pourrait produire un carburant à l’impact environnemental neutre, comme du gaz de synthèse par exemple, voire positif si le procédé utilise de l’électricité issue des énergies renouvelables.

Meilleures candidates actuelles, les piles oxydes solides (SOC) effectuent une électrolyse à haute température en utilisant O2- en tant que ion mobile. Ce procédé utilise du Nickel en tant qu’électrocatalyseur. Cependant, il pâtit d’un inconvénient majeur : du carbone pur ( C ) peut se former à la surface de l’électrode, l’endommageant fortement et réduisant ainsi la durée de vie de la cellule.

Une analyse en profondeur

Pour trouver une solution à ce phénomène, les chercheurs ont choisi de s’intéresser à un catalyseur résistant au carbone, l’oxyde de cérium (ou céria) qui a fait ses preuves dans certaines piles à combustibles. Ils ont comparé les performances de deux piles, l’une dotée d’électrodes contenant du nickel, l’autre de  l’oxyde de cérium. Pour en comprendre les mécanismes, les deux procédés ont été passés au crible d’un spectromètre Raman, permettant d’analyser la composition d’un matériau au niveau moléculaire, et d’un spectromètre photoélectronique X, pour décortiquer le fonctionnement de la pile. Les scientifiques ont ainsi pu constater que l’électrode en oxyde de cérium capture le carbone sous une forme oxydée plus stable, augmentant ainsi le taux de conversion du CO2 en CO, qui est actuellement nettement inférieure à 50% avec les piles actuelles. Par ailleurs, la réduction du dépôt de carbone augmente nettement la durée de vie des piles, réduisant par conséquence le coût du procédé.

La prochaine étape vers une électrolyse du CO2 à l’échelle industrielle consiste à intégrer ces électrodes en oxyde de cérium sur des conceptions de piles alternatives pour améliorer la performance énergétique globale du dispositif.

 

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