Des scientifiques de l'Université Yale et de l'Université du Missouri ont créé un nouveau catalyseur utilisant du manganèse abondant pour transformer efficacement le dioxyde de carbone en formate, un potentiel vecteur d'hydrogène pour les piles à combustible. Cette alternative peu coûteuse surpasse de nombreux catalyseurs coûteux à base de métaux précieux en termes de longévité et d'efficacité. Cette avancée, publiée dans la revue Chem, vise à soutenir une production d'énergie plus propre en utilisant des gaz à effet de serre.
Une équipe de chercheurs a introduit un catalyseur à base de manganèse redessiné qui convertit le dioxyde de carbone en formate, offrant une voie durable pour le stockage d'hydrogène dans les piles à combustible. Le manganèse, largement disponible et peu coûteux, constitue un substitut attractif aux métaux précieux rares généralement utilisés dans de telles réactions. L'étude, dirigée par le chercheur postdoctoral de Yale Justin Wedal et l'assistant de recherche diplômé de l'Université du Missouri Kyler Virtue, avec les auteurs principaux Nilay Hazari de Yale et Wesley Bernskoetter de l'Université du Missouri, a été publiée dans Chem. Les contributeurs supplémentaires incluent les chercheurs de Yale Brandon Mercado et Nicole Piekut. Le financement provient du Bureau des Sciences du Département de l'Énergie des États-Unis. Les piles à combustible à hydrogène produisent de l'électricité à partir de l'énergie chimique de l'hydrogène, mais les défis de production et de stockage ont entravé leur utilisation généralisée. Le formate, dérivé de l'acide formique — déjà produit industriellement pour des usages comme la conservation et le tannage du cuir — pourrait y remédier en servant de source d'hydrogène. Actuellement, la production de formate dépend des combustibles fossiles, limitant ses avantages environnementaux. La nouvelle approche utilise directement le dioxyde de carbone atmosphérique, réduisant potentiellement les émissions de gaz à effet de serre tout en produisant un produit de valeur. Le principal obstacle dans la conversion du CO2 en formate a été la durabilité des catalyseurs. Les catalyseurs à métaux précieux sont efficaces mais coûteux et parfois toxiques, tandis que les métaux moins chers se dégradent rapidement. L'innovation de l'équipe a consisté à modifier la structure du ligand du catalyseur en ajoutant un atome donneur supplémentaire, stabilisant le complexe de manganèse et prolongeant sa durée de vie opérationnelle. «L'utilisation du dioxyde de carbone est une priorité actuellement, alors que nous cherchons des matières premières chimiques renouvelables pour remplacer celles issues des combustibles fossiles », a déclaré Hazari, professeur de chimie John Randolph Huffman à Yale et président du département de chimie. Wedal a ajouté : « Je suis ravi de voir le design du ligand porter ses fruits de manière aussi significative. » Ce complexe de manganèse ligaturé par pincer avec des ligands hémilables améliore la productivité et la stabilité pour l'hydrogénation du CO2, comme détaillé dans la référence de la revue : Chem, 2026 ; 102833, DOI : 10.1016/j.chempr.2025.102833. Les chercheurs suggèrent que les principes de conception pourraient améliorer d'autres processus catalytiques, élargissant les applications en chimie propre.
