Le système d'électroréduction du dioxyde de carbone à haute efficacité réduit notre empreinte carbone et progresse vers les objectifs de neutralité carbone

Le réchauffement climatique continue on de constituer une menace pour la société humaine et les systèmes écologiques, et le dioxyde de carbone représente la in addition grande proportion des gaz à effet de serre qui dominent le réchauffement climatique. Pour lutter contre le changement climatique et progresser vers l'objectif de neutralité carbone, des chercheurs de l'Université polytechnique de Hong Kong (PolyU) ont développé un système d'électroréduction de dioxyde de carbone (CO2) long lasting, hautement sélectif et économe en énergie, able de convertir le CO2 en éthylène à des fins industrielles. apporter une option efficace pour réduire les émissions de CO2. Cette recherche a été récemment publiée dans Character Power et a remporté une médaille d'or au 48e Salon international des inventions de Genève en Suisse.

L'éthylène (C2H4) est l'un des produits chimiques les in addition demandés au monde et est principalement utilisé dans la fabrication de polymères tels que le polyéthylène, qui, à leur tour, peuvent être utilisés pour fabriquer des plastiques et des fibres chimiques couramment utilisés dans la vie quotidienne. Cependant, il est encore majoritairement obtenu à partir de resources pétrochimiques et le processus de generation implique la création d’une empreinte carbone très importante.

Dirigée par le professeur Daniel LAU, professeur titulaire de la chaire de nanomatériaux et chef du département de physique appliquée, l'équipe de recherche a adopté la méthode de réduction électrocatalytique du CO2 – en utilisant l'électricité verte pour convertir le dioxyde de carbone en éthylène, offrant ainsi une choice moreover respectueuse de l'environnement et in addition steady. creation d'éthylène. L’équipe de recherche s’efforce de promouvoir cette technologie émergente afin de la rapprocher de la creation de masse, bouclant ainsi la boucle du carbone et atteignant à terme la neutralité carbone.

L'innovation du professeur Lau consiste à renoncer à l'électrolyte alcalin et à utiliser de l'eau pure comme anolyte sans métal pour empêcher la formation de carbonate et le dépôt de sel. L'équipe de recherche désigne leur conception par le système APMA, où A représente la membrane échangeuse d'anions (AEM), P représente la membrane échangeuse de protons (PEM) et MA indique l'assemblage de membrane résultant.

Lorsqu'une pile de cellules sans métal alcalin contenant de l'APMA et un électrocatalyseur en cuivre a été construite, elle a produit de l'éthylène avec une spécificité élevée de 50%. Il a également pu fonctionner pendant plus de 1 000 heures avec un courant de niveau industriel de 10 A, ce qui représente une augmentation très significative de la durée de vie par rapport aux systèmes existants, ce qui signifie que le système peut être facilement étendu à une échelle industrielle.

D'autres exams ont montré que la formation de carbonates et de sels était supprimée, sans perte de CO2 ou d'électrolyte. Ceci est essential, auto les cellules précédentes utilisant des membranes bipolaires au lieu de l'APMA souffraient d'une perte d'électrolyte thanks à la diffusion d'ions métalliques alcalins depuis l'anolyte. La formation d’hydrogène en compétition avec l’éthylène, un autre problème affectant les systèmes antérieurs utilisant des environnements cathodiques acides, a également été minimisée.

Une autre caractéristique clé du processus est l’électrocatalyseur spécialisé. Le cuivre est utilisé pour catalyser un significant éventail de réactions dans l’industrie chimique. Cependant, le catalyseur spécifique utilisé par l’équipe de recherche a tiré parti de certaines caractéristiques distinctives. Les millions de sphères de cuivre à l’échelle nanométrique présentaient des surfaces richement texturées, avec des marches, des défauts d’empilement et des limites de grains. Ces « défauts » – par rapport à une structure métallique idéale – ont fourni un environnement favorable au déroulement de la réaction.

Le professeur Lau a déclaré : « Nous travaillerons sur d'autres améliorations pour améliorer la sélectivité des produits et rechercherons des opportunités de collaboration avec l'industrie. Il est clair que cette conception de cellule APMA sous-are inclined une transition vers une production verte d'éthylène et d'autres produits chimiques précieux et peut contribuer à réduire les émissions de carbone et atteindre l’objectif de neutralité carbone.

Ce projet PolyU innovant est le fruit d'une collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Oxford, du Centre countrywide de recherche sur le rayonnement synchrotron de Taiwan et de l'Université du Jiangsu.

  • Des chercheurs de l'Université polytechnique de Hong Kong ont développé un système d'électroréduction du dioxyde de carbone pour convertir le CO2 en éthylène, réduisant ainsi l'empreinte carbone.
  • L'éthylène est largement utilisé dans la fabrication de plastiques et fibres chimiques, mais est principalement obtenu à partir de ressources pétrochimiques avec une empreinte carbone importante.
  • Le système APMA développé par les chercheurs permet une haute sélectivité et stabilité dans la conversion du CO2 en éthylène, offrant une solution respectueuse de l'environnement pour atteindre la neutralité carbone.