CO 2 Photoreduction à CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH₄ Performance Under Concentrating Solar Light CO₂

L’utilisation des combustibles fossiles s’accompagne d’importantes quantités d’émissions de CO2, ce qui contribue grandement au réchauffement de la planète. Le captage, le stockage et la conversion du CO₂ sont essentiels pour réduire la teneur en CO₂ dans l’atmosphère¹. La photoréduction du CO₂ aux hydrocarbures peut réduire le CO_2,convertir le CO₂ en carburants et économiser l’énergie solaire. Cependant, le CO₂ est une molécule extrêmement stable. Son lien C-O possède une énergie de dissociation plus élevée (environ 750 kJ/mol)². Cela signifie que le CO₂ est très difficile à activer et à transformer, et que les lumières de courte longueur d’onde à haute énergie peuvent être fonctionnelles pendant le processus. Par conséquent, les études de photoréduction du CO₂ souffrent actuellement d’une faible efficacité de conversion et de taux de réaction. La plupart des taux de rendement duCH₄ déclarés ne sont qu’à plusieurs niveaux de^-1h^-1 sur un catalyseur TiO₂ ^3,4. La conception et la fabrication de systèmes photocatalytiques à haut rendement de conversion et taux de réaction pour la réduction du CO₂ restent un défi.

Un domaine de recherche populaire sur les catalyseurs de photoréduction CO₂ est d’élargir la bande de lumière disponible au spectre visible et d’améliorer l’efficacité d’utilisation de ces longueurs d’onde^5,6. Au lieu de cela, dans ce manuscrit, nous essayons d’augmenter le taux de réaction en augmentant l’intensité lumineuse. Comme la force motrice d’une réaction photocatalytique est la lumière solaire, l’idée de base est d’utiliser la technologie de concentration pour augmenter l’intensité de la lumière solaire incident e et, par conséquent, augmenter le taux de réaction. Ceci est similaire à un processus thermocatalytique, où le taux de réaction peut être augmenté en augmentant la température. Bien sûr, l’effet de température ne peut pas être augmenté à l’infini, et de même avec l’intensité lumineuse; l’un des principaux objectifs de cette recherche est de trouver une intensité lumineuse ou un rapport de concentration approprié.

Ce n’est pas la première expérience qui utilise la technologie de concentration. En fait, il a été largement utilisé dans la concentration de l’énergie solaire et le traitement des eaux usées^7,8. Les biomatériaux tels que la sciure de bois de hêtre peuvent être pyrolysés dans un réacteur solaire^9,10. Certains rapports précédents ont mentionné la méthode de CO₂ photoréduction^11,12,13. Un échantillon a montré une augmentation de 50% dans le rendement du produit lorsque l’intensité lumineuse a été doublée¹⁴. Notre groupe a constaté que la concentration de la lumière peut augmenter le taux de rendement du CH₄ avec une augmentation d’intensité allant jusqu’à 12 fois. En outre, le prétraitement du catalyseur avant la réaction en concentrant la lumière peut encore augmenter le taux de rendement CH₄ ¹⁵. Ici, nous démontrons le système expérimental et la méthode en détail.