Le dioxyde de carbone, moteur du changement climatique, est au centre des recherches sur sa conversion et son utilisation. Une nouvelle étude menée par le chercheur Cao Shengding de la Smith School of Engineering ouvre une nouvelle voie pour l’application pratique des technologies de conversion du carbone, susceptible de remodeler le cadre de conception des futurs systèmes de conversion du carbone. L’étude se concentre sur la résolution du problème central de la stabilité des catalyseurs dans les processus de conversion du carbone.

Dans les processus de conversion du carbone, les catalyseurs jouent un rôle clé en transformant le dioxyde de carbone en carburants et en matériaux durables. Les matériaux à base de cuivre sont particulièrement prisés pour leur capacité à convertir efficacement le CO₂ en méthane et en matières premières pour la production d’électricité. Cependant, les changements significatifs des catalyseurs en cuivre pendant la conversion constituent un obstacle à un fonctionnement à long terme. L’équipe du Dr Dinh a développé une méthode innovante pour synthétiser et recycler dynamiquement les catalyseurs en cuivre pendant la réaction électrochimique, permettant une formation et une récupération in situ du catalyseur dans le système. Ces résultats, publiés dans Nature Energy, présentent une nouvelle approche pour contrôler l’état du catalyseur par des signaux électriques. « Les cycles répétés assurent une sélectivité et une stabilité à long terme du catalyseur, faisant de ce système l’un des plus stables en conversion du carbone à ce jour », déclare le Dr Dinh.

Les systèmes traditionnels de conversion du carbone doivent fonctionner en continu pour éviter la dégradation du catalyseur, tandis que le nouveau système permet au catalyseur de revenir à son état précurseur lorsque la réaction s’arrête, générant rapidement un nouveau catalyseur au redémarrage. Cette stabilité en fonctionnement intermittent ouvre la voie à l’intégration des systèmes de conversion du carbone avec des sources d’énergie renouvelables intermittentes comme l’énergie solaire et éolienne. « La haute densité énergétique du méthane et sa compatibilité avec les infrastructures gaz naturel existantes en font un choix idéal pour des solutions énergétiques à grande échelle », indique Guo Rui Gao, doctorant du projet.