Les chercheurs réalisent la conversion électrochimique du CH4 et de l’O2 en HCOOH à température ambiante. Crédit : JACS
Une équipe de l’Institut de physique chimique de Dalian a réalisé une percée dans la conversion du méthane en acide formique en utilisant de l’oxygène à température ambiante grâce à un procédé électro-Fenton à haute pression, atteignant une efficacité et une productivité nettement supérieures à celles des méthodes traditionnelles.
La conversion directe du méthane (CH4) et de l’oxygène (O2) en produits chimiques à valeur ajoutée est importante pour les industries du gaz naturel. Cependant, des défis demeurent en raison de la difficulté de l’activation de l’O2 à former des espèces actives d’oxygène pour l’activation du CH4 dans des conditions douces.
Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Dehui Deng, Assoc. Les professeurs Xiaoju Cui et Liang Yu de l’Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) ont réalisé la conversion électrochimique du CH4 par l’O2 en acide formique (HCOOH) à température ambiante. Cette étude a été publiée dans le Journal de l’American Chemical Society.
Les chercheurs ont développé une stratégie électro-Fenton à haute pression pour établir un processus hétéro-homogène de conversion électrocatalytique du CH4 en O2 à température ambiante. Ils ont révélé que le CH4 était efficacement activé par ·OH, qui était produit via une électroréduction hétérogène de O2 en H2O2 sur la cathode en feuille d’Ag, suivie d’une décomposition homogène de H2O2 facilitée par Fe2+.
En outre, les chercheurs ont découvert que la pression élevée améliorait non seulement la productivité du H2O2 issu de l’électro-réduction de l’O2, mais augmentait également la probabilité de collision de réaction entre le CH4 et le ·OH actif in situ généré par la décomposition facilitée par Fe2+ du H2O2.
Comparé au processus traditionnel de conversion électro-catalytique du CH4 avec une surtension élevée (> 0,9 V) et un faible rendement faradique (< 60 %), le procédé électro-Fenton à haute pression a atteint un rendement faradique HCOOH de 81,4 % avec un rayonnement cathodique ultra-faible. surtension de 0,38 V. La productivité de HCOOH était de 11,5 mmol h-1 gFe-1, soit 220 fois celle de la pression ambiante.
“Ce travail offre une nouvelle façon de convertir le CH4 de manière économe en énergie et durable en utilisant directement l’O2 dans des conditions douces”, a déclaré le professeur Deng.
Référence : « Electro-Fenton à haute pression entraînant la conversion du CH4 par O2 à température ambiante » par Yao Song, Xiao Yang, Huan Liu, Suxia Liang, Yafeng Cai, Wenqiang Yang, Kaixin Zhu, Liang Yu, Xiaoju Cui et Dehui Deng, 26 Janvier 2024, Journal de l’American Chemical Society.
DOI : 10.1021/jacs.3c10825
2024-04-01 02:26:36
1711929825
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