Les scientifiques ont établi un record du taux de conversion le plus élevé du dioxyde de carbone à basse température avec de l’oxyde d’indium modifié au cuivre, ce qui signifie un e-carburant durable – Technoguide

Les technologies d’e-carburant émergentes utilisent souvent la réaction de transfert inverse eau-gaz (RWGS) pour convertir le CO2 atmosphérique en CO. Bien qu’efficace, cette réaction nécessite des températures élevées et une séparation complexe des gaz pour des performances élevées. Cependant, pour la première fois au monde, des scientifiques japonais ont maintenant démontré des taux de conversion de CO2 record à des températures relativement basses dans une version modifiée de RWGS en boucle chimique utilisant un nouvel oxyde de cuivre-indium.

Avec l’aggravation du changement climatique, il existe un besoin croissant de technologies capables de capter et d’épuiser le CO2 atmosphérique (dioxyde de carbone) et de réduire notre empreinte carbone. Dans le domaine des énergies renouvelables, les e-carburants à base de CO2 sont devenus une technologie prometteuse qui tente de convertir le CO2 atmosphérique en carburants propres. Le processus implique la production de gaz synthétique ou de gaz de synthèse (un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone (CO)). À l’aide de la réaction inverse de transfert eau-gaz (RWGS), le CO2 est décomposé en CO nécessaire pour le gaz de synthèse. Bien que prometteuse dans son efficacité de conversion, la réaction RWGS nécessite des températures incroyablement élevées (> 700 ° C) pour se dérouler, tout en générant également des sous-produits indésirables.

Pour s’attaquer à ces problèmes, les scientifiques ont développé une version modifiée en boucle chimique de la réaction RWGS qui convertit le CO2 en CO en deux étapes. Premièrement, un oxyde métallique, utilisé comme matériau de stockage d’oxygène, est réduit par l’hydrogène. Par la suite, il est réoxydé par du CO2, produisant du CO. Ce procédé est exempt de sous-produits indésirables, simplifie la séparation des gaz et peut être rendu réalisable à des températures plus basses en fonction de l’oxyde choisi. Par conséquent, les scientifiques recherchent des matériaux oxydés qui présentent des taux d’oxydoréduction élevés sans nécessiter de températures élevées.

Dans une étude récente publiée dans Chemical Science, des scientifiques de l’Université Waseda et de ENEOS Corporation au Japon ont révélé qu’un nouvel oxyde d’indium modifié avec du cuivre (Cu – In2O3) présente un taux de conversion de CO2 record de 10 mmolh-1g-1 à des températures relativement modestes (400-500 ° C), ce qui en fait un pionnier parmi les matériaux de stockage d’oxygène nécessaires à la conversion du CO2 à basse température. Pour mieux comprendre ce comportement, l’équipe a étudié les propriétés structurelles de l’oxyde de Cu-In ainsi que la cinétique impliquée dans la réaction RWGS en boucle chimique.

Les scientifiques ont effectué des analyses basées sur les rayons X et ont constaté que l’échantillon contenait initialement un matériau parent, Cu2In2O5, qui a d’abord été réduit par l’hydrogène pour former un alliage Cu-In et de l’oxyde d’indium (In2O3), puis oxydé par CO2 pour produire du Cu – In2O3 et CO. Les données radiographiques ont en outre révélé qu’il avait subi une oxydation et une réduction au cours de la réaction, fournissant un indice clé aux scientifiques. «Les mesures aux rayons X ont clairement montré que la réaction RWGS en boucle chimique est basée sur la réduction et l’oxydation de l’indium, ce qui conduit à la formation et à l’oxydation de l’alliage Cu-In», explique le professeur Yasushi Sekine de l’Université Waseda, qui a dirigé le étude.

Les investigations cinétiques ont fourni des informations supplémentaires sur la réaction. L’étape de réduction a révélé que le Cu était responsable de la réduction de l’oxyde d’indium à basse température, tandis que l’étape d’oxydation a montré que la surface de l’alliage Cu-In conservait un état très réduit tandis que sa masse s’oxydait. Cela a permis à l’oxydation de se produire deux fois plus rapidement que celle des autres oxydes. L’équipe a attribué ce comportement d’oxydation particulier à une migration rapide des ions oxygène chargés négativement de la surface de l’alliage Cu-In vers sa masse, ce qui a contribué à l’oxydation en masse préférentielle.

Les résultats ont, tout à fait prévu, enthousiasmé les scientifiques sur les perspectives d’avenir des oxydes de cuivre-indium. «Compte tenu de la situation actuelle avec les émissions de carbone et le réchauffement climatique, un processus de conversion du dioxyde de carbone haute performance est vivement souhaité. Bien que la réaction RWGS en boucle chimique fonctionne bien avec de nombreux matériaux oxydés, notre nouveau Cu-In-oxyde montre ici une performance remarquablement supérieure Nous espérons que cela contribuera de manière significative à réduire notre empreinte carbone et à conduire l’humanité vers un avenir plus durable », conclut Sekine.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Waseda. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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