Des scientifiques de l’Université Cornell ont retravaillé l’équation de Cottrell vieille de 120 ans pour comprendre les réactions que subit le dioxyde de carbone lorsqu’il est soumis à l’électrochimie, dans le but de convertir le gaz en produits utiles. Les chercheurs pensent que l’équation classique peut aider les électrochimistes à contrôler les réactions pour créer des produits souhaitables tels que l’éthylène, l’éthane ou l’éthanol, transformant efficacement un problème environnemental en une ressource renouvelable.
Des scientifiques de l’Université Cornell ont revisité une équation électrochimique vieille d’un siècle, l’équation de Cottrell, pour aider à convertir le dioxyde de carbone atmosphérique en un produit fonctionnel et à gérer les gaz à effet de serre.
Cette équation, nommée d’après le chimiste Frederick Gardner Cottrell qui l’a conçue en 1903, est aujourd’hui un outil précieux pour les chercheurs modernes. En appliquant l’électrochimie dans un environnement de laboratoire contrôlé, les scientifiques peuvent mieux comprendre les diverses interactions que le dioxyde de carbone peut subir.
La réduction électrochimique du dioxyde de carbone offre la possibilité de convertir le gaz d’un passif environnemental en une matière première pour des produits chimiques ou en un moyen de stockage d’électricité renouvelable sous forme de liaisons chimiques, comme le fait la nature.
Leurs travaux ont été publiés dans la revue Catalyseur ACS.
a déclaré l’auteur principal Rileigh Casebolt DiDomenico, étudiant au doctorat en génie chimique à l’Université Cornell sous la supervision du professeur Tobias Hanrath.
« Si nous avons un meilleur contrôle sur la réaction, nous pouvons faire ce que nous voulons, quand nous le voulons », a déclaré DiDomenico. « L’équation de Cottrell est l’outil qui nous aide à y arriver. »
L’équation permet au chercheur de définir et de contrôler les paramètres expérimentaux pour prendre le dioxyde de carbone et le convertir en produits carbonés utiles tels que l’éthylène, l’éthane ou l’éthanol.
De nombreux chercheurs utilisent aujourd’hui des méthodes de calcul avancées pour fournir une image atomique détaillée des processus à la surface du catalyseur, mais ces méthodes impliquent souvent plusieurs hypothèses subtiles, ce qui complique la comparaison directe avec les expériences, a déclaré l’auteur principal Tobias Hanrath.
« La beauté de cette ancienne équation est qu’il y a très peu d’hypothèses », a déclaré Hanrath. « Si vous intégrez des données empiriques, vous obtenez une meilleure idée de la vérité. C’est un vieux classique. C’est la partie que j’ai trouvée belle. »
« Parce qu’elle est plus ancienne », a déclaré DiDomenico, « l’équation de Cottrell était une technique oubliée. C’est de l’électrochimie classique. Le simple fait de la ramener au premier plan dans l’esprit des gens était formidable. Et je pense que cette équation aidera d’autres électrochimistes à étudier leurs propres systèmes. »
Référence : « Aperçus mécanistes de la formation de dioxyde de carbone et de produits de dioxyde de carbone dans la réduction électrochimique du dioxyde de carbone – le rôle du transfert de charge en chaîne et des réactions chimiques » par Reilly Caspolte de Domenico, Kelsey Levine, Lila Remanis, Hector de Abroena et Tobias Hanrath, 27 mars 2023 et Catalyseur ACS.
DOI : 10.1021/acscatal.2c06043
L’étude a été financée par la National Science Foundation, une bourse d’études supérieures Cornell Energy Systems Institute-Corning et la Cornell Engineering Learning Initiative.
