正略咨询:【年度观察】科研界-全球材料技术研究(3)
2生成多碳产品
资料来源:CO2 electrolysis to multicarbon products in strong acid
研发国家:加拿大
发表期刊:Science
科研关注度:237
潜在市场规模:1200亿元人民币
电化学CO2还原反应(CO2RR)可以将CO2转化为有价值的碳基化学品,这为可再生电力储存和绿色碳循环提供了一条有前景的途径。CO2电催化还原,以二氧化碳为主要原料,经电化学催化还原反应,可得到一氧化碳、甲酸、乙酸、甲烷、乙烷、甲醇、乙醇、乙烯、乙醛、丙醛、正丙醇等产品。其中,乙醇是二氧化碳电还原反应的主要产物,乙醇的全球需求持续处在高位,其全球市场规模可达到750亿美元左右,2020年我国乙醇行业产值约为1000亿元,预计2025年乙醇市场规模将达1200亿元。
二氧化碳电还原(CO2RR)作为一种有希望将碳排放转化为有价值的化学品和燃料的途径正被积极研究。然而,其产物中多碳产品的含量总是低于2%,并且该反应极易在碱性和中性反应器中与氢氧化物反应生成碳酸盐。如果在碱性和中性环境中试图从碳酸盐或阴极和阳极流中回收排放CO2,会导致严重的能源浪费。
加拿大多伦多大学Edward H. Sargent院士、David Sinton教授和澳大利亚悉尼大学李逢旺(共同通讯作者)团队等人采用了一种阳离子增强策略来改善强酸(pH<1)中的CO2活化动力学。在电化学活性位点附近集中钾离子加速CO2活化,从而在酸中实现高效的CO2R。团队在pH<1的条件下实现了铜的CO2R,单次CO2利用率为77%;在电流密度为1.2A/cm2和4.2V的全电池电压下,对多碳产品(乙烯、乙醇和1-丙醇)的转化效率为50%。相关成果以题为“CO2 electrolysis to multicarbon products in strong acid”发表在了Science。
图源:Science文章来源:《材料研究学报》 网址: http://www.clyjxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0307/2247.html