fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory, en collaboration avec l’Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley) et l’Institut national de chimie, de physique et de biophysique d’Estonie, ont observé en temps réel le processus complet de conversion du dioxyde de carbone en carbone solide dans un sel fondu à 500 °C (932 °F). Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Cette technologie repose sur le principe de l’électrolyse en sel fondu. Le sel liquide maintenu à haute température conduit le courant électrique entre deux électrodes ; lorsque le dioxyde de carbone pénètre dans le sel fondu, le courant lui arrache ses atomes d’oxygène, et la réaction de réduction dépose du carbone solide pur sur la cathode. Auparavant, observer ce processus à l’échelle moléculaire était presque impossible, car le sel liquide chaud est hautement corrosif et détruit rapidement les optiques de laboratoire standard. Pour cette raison, l’équipe de recherche a conçu une cellule de réaction spécialisée équipée de lentilles résistantes à la chaleur, permettant à un microscope sur mesure de capturer en continu des données visuelles à 500 °C pendant le fonctionnement de la cellule.
Les enregistrements vidéo en temps réel montrent que la transformation chimique se déroule en deux étapes distinctes. Le dioxyde de carbone ne se transforme pas directement en carbone solide ; il forme d’abord un état chimique intermédiaire avant de se déposer sur l’électrode. Les chercheurs ont testé différents mélanges de sels et matériaux d’électrodes, et ont constaté que la réaction fondamentale en deux étapes restait inchangée dans toutes les combinaisons, mais que la modification des matériaux changeait la structure physique du carbone déposé — différentes surfaces d’électrodes et chimies de sels conduisent à des arrangements géométriques distincts des atomes de carbone. Le contrôle de la structure physique constitue une technologie clé de cette recherche. Le graphite de qualité batterie nécessite une orientation cristalline très spécifique : dans les batteries de véhicules électriques, les couches de carbone doivent être uniformément espacées afin que les ions porteurs d’énergie puissent glisser facilement entre elles. Étant donné que la modification des matériaux d’entrée change l’arrangement final du carbone, les scientifiques peuvent ainsi ajuster le système pour produire du graphite de qualité batterie.
Mike Whittaker, scientifique du Berkeley Lab participant au projet, a déclaré qu’il s’agit d’une avancée importante dans le cadre d’un effort plus vaste visant à synthétiser des matériaux clés et des matériaux de batterie à partir de sels fondus. Il a souligné que si le processus pouvait fonctionner à basse température avec des sels peu coûteux, il pourrait être mis en œuvre dans de nombreux endroits et produire suffisamment de graphite pour entrer dans la chaîne d’approvisionnement des batteries. Cependant, des défis techniques subsistent avant d’atteindre une exploitation à l’échelle industrielle. Le système actuel nécessite un apport énergétique continu pour maintenir le sel à l’état liquide à 500 °C. L’équipe conclut que les prochaines étapes consisteront à déterminer la combinaison optimale de sels fondus, de matériaux d’électrodes, de température et de tension pour produire des matériaux carbonés tels que le graphite, tout en augmentant la capacité de cette méthode à un niveau utilisable industriellement. Le passage de la cellule microscopique au réacteur pleine grandeur exigera une gestion minutieuse du flux de gaz, de la distribution thermique et de la densité de courant sur les surfaces d’électrodes plus grandes. Si ces obstacles opérationnels sont surmontés, cette technologie pourra directement alimenter la production de graphite synthétique à partir des émissions industrielles capturées.
