Des catalyseurs à base de cérine pour un combustible hydrogène propre
L'idée d'une économie verte basée sur l'hydrogène, qui devient de plus en plus populaire, s'accompagne de travaux sur l'utilisation d'hydrogène comme carburant alternatif aux hydrocarbures combustibles. L'hydrogène peut être obtenu à l'aide d'une réaction de conversion catalytique (WGS) en conjonction avec le reformage à la vapeur de méthane et d'autres hydrocarbures, et peut être exploité pour développer les piles à combustible à base d'hydrogène. L'ajout de métaux peut augmenter l'activité catalytique de la cérine. Des chercheurs ont lancé le projet NANOWGS (Water-gas shift reaction on metal-oxide nanocatalysts for hydrogen production), financé par l'UE, pour explorer plus en détail la relation métal-cérine qui peut être utile pour concevoir de meilleurs catalyseurs. Les membres de l'équipe ont développé des modèles mathématiques puissants pour effectuer des calculs et obtenir des informations importantes sur les modifications de la structure électronique, ainsi que sur les propriétés magnétiques, vibratoires et chimiques des surfaces nickel-cérine. Le travail conduit dans le cadre du projet a permis de mieux comprendre les interactions de niveau atomique entre les molécules d'eau isolées et les catalyseurs nickel-cérine. Par ailleurs, des connaissances importantes ont été obtenues sur l'adsorption de monoxyde de carbone et de carbone à la surface du catalyseur. Les chercheurs ont également mis au jour le mécanisme sous-jacent de la dissociation de l'hydrogène moléculaire et de la diffusion et du regroupement des particules atomiques obtenues sur la surface de la cérine. La dissociation rapide de l'eau sur la surface nickel-cérine s'est avérée avoir un puissant effet sur l'activité et la stabilité de ce catalyseur dans la réaction WGS. Pour la première fois, les chercheurs ont montré que la cérine peut servir de catalyseur pour la production d'oléfine et éventuellement pour l'hydrogénation de substrats non saturés contenant des triples liaisons. De manière importante, l'équipe a découvert que le nickel-cérine peut servir de catalyseur efficace pour produire du gaz de synthèse à partir de la réaction du dioxyde de carbone avec le méthane. La cérine est un composant essentiel de la catalyse qui peut aboutir à un combustible hydrogène propre dans le domaine des transports et de l'industrie.
Mots‑clés
Cérine, catalyseurs, hydrogène propre, transport, conversion catalytique, NANOWGS, nickel-cérine