L’Université du Michigan développe un système efficace pour convertir le CO2 en éthylène
par Clarence Oxford
Los Angeles Californie (SPX) 19 septembre 2024
Des chercheurs de l’Université du Michigan ont réalisé des progrès significatifs dans la création de carburants durables en développant un système de photosynthèse artificielle qui enchaîne efficacement les atomes de carbone. Le système est succesful de convertir le dioxyde de carbone en éthylène, un hydrocarbure essentiel utilisé dans les plastiques, avec une efficacité, un rendement et une longévité de pointe.
« La efficiency, ou l’activité et la stabilité, est environ cinq à six fois meilleure que ce qui est généralement rapporté pour l’énergie solaire ou la réduction du dioxyde de carbone en éthylène grâce à la lumière », a déclaré Zetian Mi, professeur de génie électrique et informatique à l’Université. du Michigan et l’auteur correspondant de l’étude, publiée dans « Nature Synthesis ».
L’éthylène, le composé organique le plus largement produit au monde, est traditionnellement créé à partir de pétrole et de gaz soumis à des températures et des pressions élevées – des processus qui contribuent de manière significative aux émissions de dioxyde de carbone. En utilisant ce nouveau système de photosynthèse, il pourrait devenir attainable de produire de l’éthylène sans augmenter les niveaux de CO2 atmosphérique.
L’objectif à lengthy terme de l’équipe de recherche est de développer un processus qui enchaîne davantage d’atomes de carbone et d’hydrogène, conduisant potentiellement à la création de carburants liquides, plus faciles à transporter et qui pourraient soutenir des options énergétiques durables.
Le dispositif créé par l’équipe du Michigan utilise deux varieties de semi-conducteurs : une couche de base en silicium sur laquelle se développent des nanofils de nitrure de gallium. Ces nanofils, mesurant chacun seulement 50 nanomètres de massive, sont parsemés d’amas de cuivre qui catalysent la conversion de l’eau et du dioxyde de carbone en éthylène.
Lorsqu’ils sont exposés à la lumière, les semi-conducteurs génèrent des électrons qui brisent les molécules d’eau, produisant ainsi de l’hydrogène pour la réaction. Les amas de cuivre facilitent ensuite la liaison des atomes de carbone du dioxyde de carbone au monoxyde de carbone, conduisant finalement à la création d’éthylène.
L’appareil se distingue non seulement par son efficacité mais aussi par sa durabilité. Alors que les systèmes précédents ne duraient que quelques heures, l’appareil de l’équipe du Michigan a fonctionné en continu pendant 116 heures sans perte de performances. Certaines itérations antérieures ont fonctionné jusqu’à 3 000 heures. Cette longévité est attribuée aux effets synergiques entre le nitrure de gallium et le processus de division de l’eau, qui conduit à l’auto-guérison du catalyseur au fil du temps.
Pour l’avenir, l’équipe de recherche prévoit d’explorer des moyens d’étendre le processus pour créer d’autres composés multicarbonés, notamment le propanol, alors qu’elle travaille vers l’objectif ultime de produire des carburants liquides durables.
« À l’avenir, nous souhaitons produire d’autres composés multicarbonés tels que le propanol à trois carbones ou des produits liquides », a déclaré Bingxing Zhang, chercheur adjoint à l’UM et premier auteur de l’article.
Rapport de recherche :Photocathode Cu-cluster/GaN à couplage interfacial pour une conversion efficace du CO2 en éthylène
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