减少二氧化碳

概览

电化学二氧化碳还原会将电子和质子转移至阴极上二氧化碳,根据催化剂与条件产生一等同氧化合物、活性酸盐或氧气。 当由低碳电力供电时,这一过程可以将捕获的碳与化学制造相连接;但气候效益取决于效率、产品寿命和每投入的来源。

技术基础

减少二氧化碳涉及通过吸附中间体进行电子和质子相接转移。 金属对这些物种的束缚不同:银色偏好一氧化碳,锡和二茂物常为亲基酸盐;而铜能形成炭-活性键并导致乙烯或氧合. 应用潜在变化的驱动力,但也包括地表覆盖和局部pH. 气体分解电极通过形成三相边界来克服低水量的二氧化碳溶性,然而洪水、盐降能和膜脱氢可以使操作失去稳定性。

如何运作

二氧化碳通过溶解的运输或气体分流层到达催化地. 中间体吸附,反应和去色素同时相竞争的氢演化会消耗电荷. 一层膜会携带阴极和阳極之间的离子,其中氧化物平衡电子. 潜力、局部pH值和催化剂形态以及大规模迁移决定了选择性。 产品分析和当前测量结果产生法拉达克效率、速率和能源效率。

衡量和研究方法

气相色谱学,液分地貌法等核磁共振和质子光克测量对所有产物进行量化. 法拉达克效率应接近100%,并与部分电流密度、细胞压活性以及碳平衡和稳定性相配。 同位素标签的二氧化碳确认产品来源并检测出污染。 流细胞研究跟踪碳的出入口,包括过量和被排入气体中的二氧化碳。 操作光谱探测器吸附和催化剂重组. 比较需要几何或电化学活性区域,温度、压力和能溶解物成分以及无补偿的阻力。

二. 主要想法

• 在低电流时有高度选择性并不确定工业生产力或能源需求较低。
• 碳酸盐的形成和交叉可以将炭通过细胞而无需出现在所期望的产品中.
• 必须在现实的流量、杂质和持续时间条件下衡量催化剂的稳定。

目前的研究领域

工业研究将相联催化剂,膜-电极化组装和下游分离结合起来. 脉冲操作可能控制地表状态,而合金和纳米结构调谐中间结合. 最可靠的目标有明确的市场,可以取代高转化和产品集中的碳密集化学。 开放性的问题包括阳极耐久,杂质能容忍和稳定地多碳生产长达上千小时. 系统分析必须把直接电解与一氧化碳生产等替代途径相比较,然后进行热化学转化并包括可再生的电力供应、捕获能和产品炭归宿。

为什么它很重要

该技术提供了一氧化碳、硫化物和潜在多炭原料的模块路线,同时将可变再生电储存在化学债券中。 它还为研究催化反应网络提供了一个可控平台.

限制和未决问题

持久的多碳选择性、单通的炭效率和产品分离仍然很困难。 整个生命周期值取决于捕获,压缩取出电解质管理并避免了常规生产. 短试验和理想的饲料气体可以大大地高估可部署性能.