国际能源网讯:据美国化学学会《物理化学快报杂志(Journal of Physical Chemistry Letters)》由Paul Kenis等人发布的报告称,CO2的电化学还原生成各种有机化合物可用作化学合成或转化成烃类燃料,业已受到鼓励开发。
然而,必须指出,需使催化剂、电解质和反应器设计有很大的进展,才能通过电化学转化使这一技术可利用CO2,从而有助于缓解气候变化和使社会转向可再生能源社会。
CO2的电化学还原是使CO2转化成有用化学品和燃料研究中的可行途径之一,其他的为光化学或生物化学途径,所有这些领域都已取得了重要进展。
CO2的直接多样化电化学还原可生成几种产品,包括甲酸、CO、甲烷、乙烯和甲醇。
这些产品可用作通用化学品以及燃料,因此可使CO2被循环成为化合物,这类化合物可用作能源载体。当然,关键的要求是用以使CO2转化使用的电力必须是可再生的,或至少来自碳中性来源,如核能;另外,更多的是使用来自电力生产排放的CO2。使用可再生电力来替代由碳密集的能源如煤炭而产生的电力,与使用电力将CO2转化为液体燃料相比,可望大大降低排放。
另外,CO2的电化学转化具有巨大潜力,有助于克服碳中性能源面临的几方面挑战,因为它可以高能量密度方式提供储存可再生电力的方法。尤其是可藉助铜催化剂直接生产甲烷和乙烯,并甚至有可能从合成气生成轻长链的烃类。
电能以化学能形式进行储存有潜力可在二个关键领域应用,一是从间歇电力来源如风能和太阳能来生产,二是可用可再力生产运输行业用液体燃料。相对比较,业已成熟的技术水的电解也可以化学能形式(氢气)储存电力,但氢气不能与现有基础设施以及液体燃料相兼容,具有较低的体积能量密度,并且需要经压缩或液化才能用以储存。
CO2的电化学还原用电极的优化对改进电流密度是关键因素,作为CO2转化中关键的制约因素之一是CO2至阴极表面的传质,尤其在许多电解质中CO2具有低的溶解度。
使用气体扩散电极(GDEs)可创建气体反应物、固体催化剂和电解质之间的三相界面,这将有助于反应。
研究工作也表明,固体氧化物电解质在高温CO2还原中有很好效果。
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