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RÉSUMÉ
Il est possible de réduire de manière électrochimique et en une seule étape le dioxyde de carbone en hydrocarbures, typiquement entre 1 et 9 atomes de carbone, et en éthanol. L’intérêt principal de ces travaux réside dans le mode de réaction, c’est-à-dire avec un flux continu de CO2 , à température ambiante et à pression ordinaire. De plus, les conditions douces de réaction permettent de limiter les apports en énergie, ce qui permettrait dans un futur proche d’utiliser le rayonnement solaire pour, à terme, générer directement les protons et les électrons nécessaires par dissociation de l’eau.
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INTRODUCTION
Le présent dossier démontre la possibilité de réduire de manière électrochimique et en une seule étape le dioxyde de carbone en hydrocarbures, typiquement entre 1 et 9 atomes de carbone, et en éthanol. L’intérêt principal de ces travaux réside dans le mode de réaction, c’est-à-dire avec un flux continu de CO2 , à température ambiante et à pression ordinaire, cela n’ayant jamais été montré auparavant. De plus, ces conditions douces de réaction permettent de limiter les apports en énergie, ce qui permettrait dans un futur proche d’utiliser le rayonnement solaire pour, à terme, générer directement les protons et les électrons nécessaires par dissociation de l’eau.
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2. Partie expérimentale
2.1 Descriptif du dispositif expérimental
2.1.1 Réaction en mode lit fixe : flux continus de CO2 et H2
Le dispositif expérimental employé lors de la réaction de réduction du CO2 a été conçu au laboratoire (figure 6). Il est constitué par un assemblage de différentes pièces en Plexiglas et en acier inoxydable. Plus précisément, toutes les lignes de gaz sont des tubes en inox ayant un diamètre de 1/8 de pouce et liées entre elles par des connexions de type SwagelockÒ.
Lors des réactions, les flux de gaz dans le système (CO2 , H2, N2) sont régulés par des contrôleurs de débit massique (type : SEC-E40 ) et pilotés par une unité de contrôle (MF Control DDC-040S ). De plus, ces contrôleurs sont réétalonnés très régulièrement afin d’éviter toute dérive dans l’alimentation du système.
La cellule quant à elle est constituée de Plexiglas. Elle est séparée en deux parties par une membrane à diffusion de gaz.
Dans la première partie est localisée l’anode (électrode commune à la contre-électrode et électrode de référence du galvanostat). Dans la seconde se trouve la cathode qui est l’électrode de travail. Dans les deux cas, un anneau en platine est utilisé pour assurer la connexion électrique entre le galvanostat et les électrocatalyseurs. Les gaz réactifs bullent dans de l’eau avant de réagir afin de garder la membrane humide, ce qui a comme conséquence de favoriser la diffusion des protons. Les réactions qui ont lieu aux électrodes sont les suivantes :
-
adsorption et réduction du CO2 à la cathode ;
-
adsorption et oxydation de H2 à l’anode.
FID :
Flame Ionization detector
(détecteur par ionisation de flamme)
NTP :
Conditions normales de température et de pression
TCD :
Thermal Conductivity Detector
(détecteur à conductivité thermique)
Les produits issus de la réaction de réduction du CO2...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - http://www.industrie.gouv.fr/energie/developp/serre/textes/se_kyoto.htm
-
(2) - * - http://www.effet-de-serre.gouv.fr/
-
(3) - OLAH (G.A.), GOEPPERT (A.), PRAKASH (G.K.S.) - Beyond oil and gas : the methanol economy. - Wiley-VCH, p. 210 (2006).
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(4) - JITARU (M.) et al - * - J. Applied Electrochemistry, 27, p. 875-889 (1997).
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(5) - HALMANN (M.M.), STEINBERG (M.) - Greenhouse gas CO2 mitigation. - Science and Technology, Éd. Lewis, p. 411 (1999).
-
(6) - CENTI (G.) et al - * - Science and Technology in Catalysis. Éd. Kodansha et Elsevier, p. 283 (2002).
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