Le besoin urgent de stratégies efficaces de réduction des émissions de gaz à effet de serre a intensifié l’attention portée à la conversion du CO2 et du méthane (CH4) en produits chimiques utiles comme le gaz de synthèse.
La réaction de reformage à sec du méthane (DRM) est une voie prometteuse pour cette conversion. Cependant, l’efficacité de ce procédé dépend fortement du catalyseur utilisé, les catalyseurs à base de nickel étant particulièrement intéressants en raison de leur activité comparable à celle des métaux précieux et de leur viabilité économique.
Il est connu que la taille des particules métalliques actives dans ces catalyseurs influence leurs performances, mais les mécanismes détaillés derrière cette dépendance à la taille restent difficiles à cerner.
Un groupe de recherche de Juntian Niu de l’Université de technologie de Taiyuan a étudié l’impact de la taille des particules métalliques sur l’activation du CO2 et la formation de CO dans la réaction DRM.
Dans leur étude publié dans le journal Les frontières de l’énergieils construisent des modèles Nix/MgO (x = 13, 25, 37) pour étudier les voies d’activation et identifier comment la taille des particules influence de manière significative l’efficacité de la réaction DRM et la résistance du catalyseur à la formation de carbone.
Les résultats révèlent que le CO2 est plus susceptible de subir une chimisorption sur Nix/MgO avant l’activation. La taille des particules varie, tout comme la voie d’activation primaire du CO2.
Notamment, les particules les plus petites, Ni13/MgO, favorisent la dissociation directe, tandis que les particules plus grosses, Ni25/MgO et Ni37/MgO, sont plus enclines à la dissociation par hydrogénation. L’oxydation des atomes de carbone de surface et du CH est plus facilement facilitée sur Ni25/MgO, ce qui suggère une résistance supérieure à la formation de carbone par rapport aux autres tailles de particules étudiées.
Les connaissances théoriques de cette étude sont essentielles pour le développement de catalyseurs à base de nickel hautement efficaces pour la réaction DRM. En comprenant le rôle de la taille des particules de nickel, les chercheurs peuvent potentiellement améliorer les performances et la stabilité du catalyseur, contribuant ainsi à une utilisation plus efficace des gaz à effet de serre et à une production d’énergie plus propre.
Plus d’information:
Juntian Niu et al, Impact de la taille des particules de Ni sur l’activation du CO2 et la formation de CO pendant le processus de reformage : une étude de la théorie fonctionnelle de la densité, Les frontières de l’énergie (2024). DOI : 10.1007/s11708-024-0952-6
Fourni par Frontiers Journals