大規模可再生能源電化學過程中降低大氣中的二氧化碳

如果使用低成本的可再生電力將一種普遍的溫室氣體二氧化碳(CO 2)轉化為高價值的燃料和化學品，該怎么辦?美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員一直致力于改善電化學途徑，以將原本會釋放到大氣中的CO 2轉化為一系列增值產品。以前，在限制能量效率，可擴展性，產品的選擇性和產率(在該電子傳輸的速率，在電流密度為電化學裝置的形式測量)阻止廣泛采用這些裝置來降低CO 2從制造排放的任一個或直接從大氣層捕獲。但是，NREL的最新結果顯示出增強的工藝性能，可以擴大電化學工藝規模以減少CO 2 到現在為止這是不可能的。

在ACS Energy Letters中新發表的研究中，NREL科學家詳細介紹了CO 2的電化學還原過程，該過程中CO 2轉化為甲酸鹽，甲酸鹽是一種用作氫的源，用于從生物質合成化學物質。在本文中，研究團隊創造了較高的甲酸鹽產量和產物選擇性，后者對于減少對下游進一步昂貴分離工藝的需求至關重要。然后可以將甲酸鹽喂入生物有機體或與酶偶聯，從而導致甲酸鹽和酶之間產生牢固的相互作用，從而分別產生高密度的化學物質或燃料，例如乙烯或乙醇。

盡管有關將CO 2轉化為甲酸的研究越來越普遍，但研究界經常面臨生產率，產品選擇性或細胞大小的挑戰。但是NREL的過程首次同時實現了所有三個指標，從而為電化學轉化的平方米規模測試提供了一條途徑。

NREL化學工程師，NREL的合著者Kenneth Neyerlin說：“這就是我們想要的狀態。在這種規模下，我們可以用與研究燃料電池和產氫電解槽類似的方式研究現象。”研究。

該論文是由NREL的一個合作小組領導的更大的電子分子研究計劃中進行的首次公開發表的研究。

NREL化學研究顧問Randy Cortright說：“我們正在利用整個實驗室在電化學方面以及生化方面擁有的專業知識，將CO 2轉化為高價值的化學品或燃料。”

該計劃的更大目標是在工業規模上使用高效電子，以將諸如CO 2之類的廢物化合物轉化為具有更廣泛的，與工業相關的，能源密集型燃料或化學品(例如聚乙烯)，這些化合物在全球范圍內占有很大的市場。

內耶林說：“我們形成伙伴關系并不重要。相反，在更廣闊的領域中，我們正在將廢物分子電化學轉化為有用的化學物質。” “我們希望整體解決CO 2排放問題，現在我們擁有更大規模的平臺來實現這一目標。”