Depuis de nombreuses années, des chimistes de l'Irig cherchent à développer des procédés catalytiques, efficaces et à bas coût, capables de convertir en espèces chimiques d'intérêt l'électricité produite par les énergies renouvelables (cellule photovoltaïque, éoliennes, etc.) et ainsi de stocker celles-ci sous forme chimique.

Leur quête vise aussi à valoriser un déchet chimique ultime – le dioxyde de carbone CO₂ – sous la forme de composés permettant la synthèse de carburants verts ou de molécules pour la chimie fine.

Dans cette perspective, ils ont étudié la réduction électrochimique du CO₂ en milieu aqueux, dans une cellule électrochimique grâce à un catalyseur moléculaire à base de cobalt, immobilisé sur une cathode composée de nanotubes de carbone. Ce matériau électrocatalytique convertit sélectivement le CO₂ en monoxyde de carbone CO (90 % de CO et 10 % de dihydrogène). Le gaz de synthèse obtenu (mélange de CO et H₂) peut ensuite être utilisé pour produire des alcools ou des hydrocarbures. À noter que le dispositif est rapide (20 000 cycles catalytiques en 2h) et stable.

D'une cellule électrochimique à une cellule photoélectrochimique

Dans le cadre d'une collaboration associant l'Irig et l'Université franco-vietnamienne de Hanoi, les chercheurs ont intégré ce catalyseur dans une cellule photo-électrochimique. Pour cela, ils l'ont associé à un colorant à base de ruthénium capable d'absorber l'énergie solaire. Leur dispositif inspiré de la photosynthèse a ainsi fonctionné de façon totalement autonome sous irradiation lumineuse pour produire un gaz de synthèse « solaire » composé d'environ 80 % de CO et 20 % de H₂ à partir de CO₂ et d'eau.