CO2 globale le emissioni continuano a crescere, raggiungendo 36,1 Gt nel 2022, stimolando l’attuazione delle tasse sul carbonio e incidendo sull’uso energetico. La CO2 elettrocatalitica reazione di riduzione (CO2 RR) per produrre sostanze chimiche e combustibili liquidi ad alto valore aggiunto contribuisce alla costruzione di un'ingegneria chimica verde e alla neutralità del carbonio.
Decenni di ricerca, così come i progressi nella progettazione dei catalizzatori e nell'ingegneria degli elettrolizzatori su scala di laboratorio, promettono l'impiego su larga scala della CO2 tecnologia dell'elettrolisi.
Per applicazioni pratiche, elettrocatalitico CO2 L'RR deve essere eseguito in una cella piena, che sfortunatamente soffre di un basso livello di CO2 conversione, scarsa attività e stabilità su scala di laboratorio con densità di corrente rilevanti per il settore (> 200 mA cm -2 ). Di conseguenza, garantire un'efficienza produttiva sufficiente a ridurre i costi di separazione dei prodotti e il consumo di elettricità è una sfida.
Per stabilire ulteriormente un CO2 su larga scala sistema di elettrolisi, è necessario considerare due dimensioni:aumento dell'area unitaria e quantità di elettrodi. Tuttavia, entrambi solitamente producono un pronunciato effetto di amplificazione dettato dal complesso accoppiamento multicampo, incluso ma non limitato al campo elettrico, al campo di reazione e al campo di flusso. Questo effetto porta a una diminuzione delle prestazioni e della durata della reazione, limitando in definitiva l'implementazione della CO2 industriale elettrolisi con vantaggi economici.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Ye Wang e dal Prof. Shunji Xie dell'Università di Xiamen, Cina, ha fornito approfondimenti significativi sulla conversione elettrocatalitica della CO2 per una distribuzione su larga scala. Il loro lavoro è stato pubblicato sul Chinese Journal of Catalysis
Questo studio offre una panoramica completa del processo di ricerca interconnesso su più scale, con l'obiettivo di promuovere l'applicazione commerciale della CO2 elettrolisi. Il team evidenzia le sfide legate alla realizzazione di CO2 ad alta efficienza conversione, basandosi sugli ultimi risultati della ricerca.
Esaminano anche le prospettive future della CO2 elettrocatalitica conversione, concentrandosi sulle questioni chiave che devono essere affrontate per la sua applicazione commerciale.
Il lavoro sottolinea che, sebbene l’elettrolisi su larga scala sia attualmente irrealizzabile, la CO2 la tecnologia di conversione elettrocatalitica e le sue strutture di supporto stanno avanzando rapidamente. Questo progresso è accompagnato da una diminuzione del costo dell'energia elettrica rinnovabile.
I ricercatori sottolineano l'importanza di ottimizzare la tecnologia da una prospettiva globale e di affrontare le questioni chiave su scale diverse che coinvolgono catalizzatore, interfaccia, elettrolizzatore e pila di celle. È improbabile che concentrarsi su un singolo aspetto ottenga i risultati desiderati.
Una volta superati gli ostacoli, soprattutto in termini di efficienza di conversione energetica (ECE) e durata, CO2 l’elettrolisi diventerà presto disponibile in commercio. Tuttavia, notano anche che il CO2 la tecnologia dell'elettrolisi è ancora nella fase iniziale delle applicazioni su larga scala.
Ulteriori informazioni: Li Lin et al, Conversione elettrocatalitica della CO2 verso un'implementazione su larga scala, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64524-3
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
