L’équipe du Dr Ki-Young Kim du département de recherche sur l’hydrogène de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie a réussi à développer un nouveau catalyseur à base de cuivre, capable d’améliorer significativement l’efficacité de la conversion du dioxyde de carbone (CO₂) en matière première clé pour les combustibles propres. Ce catalyseur, en optimisant la structure des matériaux, réalise une génération hautement sélective de monoxyde de carbone (CO) à une basse température de 400 °C, offrant une solution technique à faible coût et haute stabilité pour la production d’énergies durables.
La réaction de transformation du gaz de houille à l’envers (RWGS) est le procédé central pour produire du gaz de synthèse (mélange de CO et d’hydrogène) à partir de CO₂, mais les catalyseurs traditionnels à base de nickel nécessitent une température supérieure à 800 °C et sont sujets à une dégradation des performances due à l’agrégation des particules. Bien que la réduction de la température évite ce problème, elle génère des sous-produits comme le méthane, réduisant le rendement du produit cible. Pour résoudre ce défi, l’équipe de recherche a développé un catalyseur d’oxyde mixte cuivre-magnésium-fer, en introduisant une structure de double hydroxyde à couches laminaires (LDH) ; les molécules d’eau et les anions entre les couches métalliques remplissent les espaces vides, empêchant efficacement l’agrégation des particules de cuivre. Les données expérimentales montrent que ce catalyseur atteint un taux de génération de CO de 223,7 micromoles par gramme de catalyseur par seconde à 400 °C, avec un rendement de 33,4 %, soit une amélioration de 1,7 fois et 1,5 fois respectivement par rapport aux catalyseurs commerciaux à base de cuivre ; comparé aux catalyseurs à base de platine coûteux, les performances sont toujours supérieures, avec un taux de génération 2,2 fois plus élevé, un rendement 1,8 fois plus élevé et une stabilité supérieure à 100 heures.
Cette percée repose sur une innovation du chemin réactionnel. Les catalyseurs à base de cuivre traditionnels nécessitent une conversion du CO₂ via des intermédiaires comme les formats, tandis que le nouveau catalyseur peut accomplir la conversion directement à la surface, contournant les réactions secondaires et maintenant une haute activité à basse température.
