Combiner la réduction électrochimique du CO2 avec des procédés industriels
Des chercheurs ont mis au point un réacteur à gap zéro pour l'électrolyse du CO2 avec une pression différentielle allant jusqu'à 40 bars
Le cycle du carbone peut être fermé grâce à la réduction électrochimique duCO2: Les émissions inévitables provenant de la production de béton ou de l'incinération des déchets se transforment en CO - et donc en point de départ pour des produits chimiques ou des carburants. L'application industrielle de cette technologie se heurte toutefois à un obstacle : Elle n'est pas (encore) compatible avec l'infrastructure existante. Des chercheurs du Fraunhofer UMSICHT et de l'université de la Ruhr à Bochum ont mis au point une solution possible : un nouveau réacteur qui convertit efficacement leCO2 en utilisant duCO2 sous pression et de l'eau pure.
"Le CO2 fait déjà partie intégrante de nombreux processus industriels tels que le reformage du gaz naturel, la production d'oxyde d'éthylène et l'oxycombustion", explique le professeur Ulf-Peter Apfel, directeur du département Electrosynthèse du Fraunhofer UMSICHT et du groupe de recherche en chimie inorganique de l'université de la Ruhr à Bochum. "Dans ces processus, le CO₂ est soit pressurisé immédiatement après, soit comprimé à des pressions plus élevées pour le stockage et le transport. La dépressurisation de cesflux de CO2 en vue de leur utilisation dans l'électrolyse du CO2 rend l'intégration des technologies électrolytiques plus difficile et entraîne des pertes d'énergie supplémentaires."
Pour éviter cette étape, les chercheurs ont mis au point un réacteur à écart nul pour l'électrolyse du CO₂ qui peut fonctionner avec une pression différentielle allant jusqu'à 40 bars. Il est basé sur une nouvelle conception et comprend, entre autres, une nouvelle membrane échangeuse de protons mécaniquement stable avec une fine couche supérieure anionique. Ce nouveau système permet de produire des blocs de carbone à des pressions différentielles de 40 bar(g) et simplifie en même temps la conception de l'électrolyseur, puisque seule de l'eau pure est utilisée à l'anode. Autres points forts :
- La pression différentielle augmente la sélectivité du produit CO à 81 % à une densité de courant de 500 mA cm(-2) .
- Le réacteur peut fonctionner avec un très faible excédent de CO₂, de sorte que jusqu'à 25 % du CO₂ utilisé peut actuellement être réduit au bureau de conformité en un seul passage.
- Sélectivité élevée du produit CO lors du fonctionnement avec la membrane échangeuse de protons modifiée et de l'eau pure comme anolyte - même à des densités de courant élevées supérieures à 300 mA cm-2.
"En fonctionnant à des pressions différentielles, le système améliore considérablement les taux de conversion et la stabilité, ce qui rend le processus plus durable et plus efficace", résume Ulf-Peter Apfel. "Ces avancées permettent d'intégrer laconversion du CO2 dans les industries chimiques existantes et encouragent l'innovation dans la technologie des catalyseurs et des réacteurs, afin de promouvoir des méthodes de production chimique plus respectueuses de l'environnement.
Les résultats complets des chercheurs peuvent être consultés dans l'article "Differential PressureCO2 Electrolysis Opens the Way for Direct Coupling to Industrial Processes" dans la revue "Chem Catalysis" : https://s.fhg.de/CS78. Un brevet a déjà été déposé pour la nouvelle conception du réacteur. Cette technologie sera également utilisée dans le cadre du projet "Leuna 100".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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