Un catalyseur supra-photothermique inspiré de l’effet de serre

Un catalyseur supra-photothermique inspiré de l'effet de serre

Principes des effets de serre globaux (à gauche) et à l’échelle nanométrique (à l’échelle nanométrique). Crédit : DOI : 10.1038/s41560-021-00867-w

Au cours des dernières décennies, les scientifiques du monde entier ont développé une variété de techniques et de technologies capables de convertir le dioxyde de carbone (CO2) en carburant grâce à l’énergie solaire. Cela serait en fin de compte très précieux, car cela réduirait la dépendance humaine aux combustibles fossiles et aiderait à atténuer le changement climatique.

Une approche existante pour convertir le CO2 en carburant est appelé CO photothermique2 catalyse. Bien que cette méthode ait obtenu des résultats encourageants, pour atteindre une performance optimale, elle peut nécessiter de nouveaux matériaux plus adaptés à la récupération de l’énergie solaire.

Des chercheurs de l’Université de Soochow en Chine et de l’Université de Toronto au Canada ont mené des recherches visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre CO2 depuis plusieurs années maintenant. Dans un article récent publié dans Énergie naturelle, ils ont introduit une nouvelle approche pour obtenir du CO supra-photothermique2 catalyse qui s’inspire de l’effet de serre lui-même.

« L’idée de cet article est née lors d’une conversation entre nous », a déclaré à TechXplore Le He, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. « Nous parlions de la façon dont les gaz à effet de serre réchauffent la Terre et l’un de nous a soulevé la question : pourquoi n’utilisons-nous pas l’effet de serre pour améliorer l’efficacité photothermique des catalyseurs ? Les principaux objectifs de notre étude étaient de vérifier notre hypothèse en concevant ce catalyseur structuré core-shell. »

Après avoir longuement discuté de leur idée initiale et de leurs hypothèses, lui et ses collègues ont tenté de vérifier leur validité en laboratoire. Cela a conduit au développement d’une architecture de catalyseur supra-photothermique inspirée de l’effet de serre qui pourrait augmenter les performances des catalyseurs pour le CO2 hydrogénation.

Un catalyseur supra-photothermique inspiré de l'effet de serre

Le catalyseur créé par He, Zhang et leurs collègues consiste en un nanocristal de nickel non poreux encapsulé dans de la silice. Notamment, ce nanocristal s’engage à la fois dans la méthanation et dans les réactions de déplacement eau-gaz.

« Notre catalyseur a une enveloppe de silice qui joue un rôle essentiel dans la réduction des pertes de chaleur du noyau Ni chaud et évite la désactivation du catalyseur résultant du frittage et de la cokéfaction des nanoparticules de Ni », a déclaré Xiaohong Zhang, un autre chercheur impliqué dans l’étude, à TechXplore. « En d’autres termes, on pourrait dire que notre conception fait d’une pierre deux coups. »

Les chercheurs ont testé les performances du catalyseur qu’ils ont créé dans une série d’expériences et l’ont comparé à celui des catalyseurs photothermiques traditionnels. Ils ont constaté que sous éclairage, les températures locales atteintes par leur catalyseur dépassaient de manière significative celles d’autres catalyseurs à base de Ni sans SiO.2 coquille.

« Outre les nouvelles connaissances qu’il apporte, notre étude montre qu’il est désormais possible de convertir le CO2 et renouvelable H2 en produits chimiques et carburants de valeur avec un taux sans précédent et une stabilité à long terme robuste basée sur des éléments bon marché et abondants en terre », a déclaré à TechXplore Geoffrey A. Ozin, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. Nous pensons que cela représente une étape clé vers une industrie durable des combustibles solaires. »

À l’avenir, l’architecture catalytique innovante inspirée de l’effet de serre développée par cette équipe de chercheurs pourrait jouer un rôle dans la réduction des émissions de CO2 à l’échelle mondiale. Pendant ce temps, He, Zhang, Ozin et le reste de leur équipe prévoient de continuer à tester leur catalyseur, tout en essayant d’améliorer encore sa conception.

« Nous travaillons maintenant sur de nouvelles études visant à acquérir une compréhension plus approfondie de l’effet de la lumière, ainsi que sur des optimisations des performances catalytiques », a déclaré à TechXplore Geoffrey A. Ozin, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. « En particulier, nous aimerions améliorer la sélectivité des produits pour réduire le coût de la post-séparation.


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Plus d’information:
Mujin Cai et al, Catalyse de CO2 supra-photothermique inspirée des serres, Énergie naturelle (2021). DOI : 10.1038/s41560-021-00867-w

© 2021 Réseau Science X

Citation: Un catalyseur supra-photothermique inspiré de l’effet de serre (2021, 2 septembre) récupéré le 2 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-supra-photothermal-catalyst-greenhouse-effect.html

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