Des chercheurs de l'IIT développent un électrolyseur qui convertit le CO2 en propane

Des chercheurs de l'Institut de technologie de l'Illinois (IIT), en collaboration avec des collègues de l'Université de Pennsylvanie et de l'Université de l'Illinois à Chicago, ont développé un électrolyseur capable de convertir le dioxyde de carbone en propane d'une manière à la fois évolutive et économiquement viable. Un article sur le travail est publié dans

Le propane est un alcane tricarboné (C3) largement utilisé comme carburant. Malgré les progrès récents dans l'électrocatalyse du CO2, la production de molécules C3+ directement à partir du CO2 reste un défi en raison des barrières de réaction élevées et des réactions concurrentes aux produits C1, C2 et H2.

Nous rapportons ici un système catalytique composé de nanoparticules de Mo3P fonctionnalisées au 1-éthyl-3-méthylimidazolium recouvertes d'un ionomère échangeur d'anions qui produit du propane à partir du CO2 avec une densité de courant de −395 mA cm−2 et un rendement faradique de 91 % à −0,8 V versus électrode à hydrogène réversible sur 100 h dans un électrolyseur.

Nos calculs de caractérisation et de théorie fonctionnelle de la densité suggèrent que la fonctionnalisation de l'imidazolium améliore les propriétés électrocatalytiques des atomes de Mo à la surface et favorise la voie vers le propane en augmentant les énergies d'adsorption des intermédiaires carbonés sur les sites Mo. Nos résultats indiquent que la couche de revêtement ionomère joue un rôle crucial dans la stabilisation de la surface fonctionnalisée par l'imidazolium des nanoparticules de Mo3P lors de tests à long terme.

Illustration d'un électrolyseur qui utilise un nouveau catalyseur pour convertir le dioxyde de carbone en propane. Source : ITI

Pour garantir une compréhension approfondie des opérations du catalyseur, l’équipe a utilisé une combinaison de méthodes expérimentales et informatiques. Cette approche a mis en lumière les éléments cruciaux influençant l’activité réactionnelle, la sélectivité et la stabilité du catalyseur.

Une caractéristique distinctive de cette technologie, qui contribue à sa viabilité commerciale, est la mise en œuvre d’un électrolyseur à flux. Cette conception permet une production continue de propane, évitant ainsi les pièges des méthodes de traitement par lots plus conventionnelles.

Ressources

Esmaeilirad, M., Jiang, Z., Harzandi, AM et al. "Nanoparticules Mo3P fonctionnalisées par l'imidazolium avec un revêtement ionomère pour la réduction électrocatalytique du CO2 en propane." Nat Energy est ce que je: 10.1038/s41560-023-01314-8

Publié le 19 août 2023 dans Captage et conversion du carbone (CCC), Carburants, GPL, Contexte du marché | Lien permanent | Commentaires (15)