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大规模可再生能源电化学过程中降低大气中的二氧化碳

原创2020-06-24 09:14:13 632

如果使用低成本的可再生电力将一种普遍的温室气体二氧化碳(CO 2)转化为高价值的燃料和化学品,该怎么办?                                               

美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员一直致力于改善电化学途径,以将原本会释放到大气中的CO 2转化为一系列增值产品。以前,在限制能量效率,可扩展性,产品的选择性和产率(在该电子传输的速率,在电流密度为电化学装置的形式测量)阻止广泛采用这些装置来降低CO 2从制造排放的任一个或直接从大气层捕获。但是,NREL的最新结果显示出增强的工艺性能,可以扩大电化学工艺的规模以减少CO 2 到现在为止这是不可能的。

在ACS Energy Letters中新发表的研究中,NREL科学家详细介绍了CO 2的电化学还原过程,该过程中CO 2转化为甲酸酯,甲酸酯是一种用作氢的源,用于从生物质合成化学物质。在本文中,研究团队创造了较高的甲酸盐产量和产品选择性,后者对于减少对下游进一步昂贵分离工艺的需求至关重要。然后可以将甲酸盐喂入生物有机体或与酶耦合,从而导致甲酸盐和酶之间产生牢固的相互作用,从而分别产生高密度的化学物质或燃料,例如乙烯或乙醇。

尽管有关将CO 2转化为甲酸的研究越来越普遍,但是研究界经常面临生产率,产品选择性或细胞大小的挑战。但是NREL的过程首次同时实现了这三个指标,从而为电化学转化的平方米规模测试提供了一条途径。

NREL 化学工程师,NREL的合著者肯尼斯·内耶林说:“这就是我们想要的地方。在这种规模下,我们可以用与研究燃料电池和产氢电解槽类似的方式研究现象。” 研究。

该论文是由NREL的一个合作小组牵头的一项更大的电子分子研究计划中首次发表的研究。

NREL化学研究顾问Randy Cortright说:“我们正在利用整个实验室在电化学方面以及生化方面拥有的专业知识,将CO 2转化为高价值的化学品或燃料。”

该计划的更大目标是在工业规模上使用高效电子,以将诸如CO 2之类的废物化合物转化为具有更大用途的,与工业相关的,能源密集型燃料或化学品,例如聚乙烯,这些聚乙烯在全球范围内占有很大的市场。

内耶林说:“我们形成伙伴关系并不关键。相反,在更广阔的领域中,我们正在将废物分子电化学转化为有用的化学物质。” “我们希望整体解决CO 2排放问题,现在我们拥有更大规模的平台来实现这一目标。”                                                                                                                         


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