CO2 mundial Las emisiones continúan creciendo, alcanzando 36,1 Gt en 2022, estimulando la implementación de impuestos al carbono e impactando el uso de energía. El CO2 electrocatalítico reacción de reducción (CO2 RR) para producir productos químicos de alto valor añadido y combustibles líquidos contribuye a la construcción de una ingeniería química verde y la neutralidad de carbono.
Décadas de investigación, así como avances en el diseño de catalizadores y la ingeniería de electrolizadores a escala de laboratorio, prometen el despliegue a gran escala del CO2 tecnología de electrólisis.
Para aplicaciones prácticas, electrocatalítico CO2 La RR debe ejecutarse en una celda llena, que desafortunadamente sufre de niveles bajos de CO2 conversión, actividad deficiente y estabilidad a escala de laboratorio bajo densidades de corriente relevantes para la industria (> 200 mA cm -2 ). En consecuencia, garantizar una eficiencia de producción suficiente para reducir los costos de separación de productos y el consumo de electricidad es un desafío.
Para seguir estableciendo una reducción del CO2 a gran escala En un sistema de electrólisis, se deben considerar dos dimensiones:aumentar la unidad de área y la cantidad de electrodo. Sin embargo, ambos suelen producir un efecto de amplificación pronunciado dictado por el complejo acoplamiento de múltiples campos, que incluye, entre otros, el campo eléctrico, el campo de reacción y el campo de flujo. Este efecto conduce a una disminución en el rendimiento y la vida útil de la reacción, lo que en última instancia limita la implementación de CO2 industrial. electrólisis con beneficios económicos.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Ye Wang y el Prof. Shunji Xie de la Universidad de Xiamen, China, proporcionó información importante sobre la conversión electrocatalítica de CO2 para un despliegue a gran escala. Su trabajo ha sido publicado en el Chinese Journal of Catalysis
Este estudio ofrece una visión general completa del proceso de investigación interrelacionado a múltiples escalas, con el objetivo de avanzar en la aplicación comercial del CO2. electrólisis. El equipo destaca los desafíos que implica lograr CO2 de alta eficiencia conversión, basándose en los últimos resultados de las investigaciones.
También examinan las perspectivas de futuro del CO2 electrocatalítico conversión, centrándose en las cuestiones clave que deben abordarse para su aplicación comercial.
El trabajo señala que si bien la electrólisis a gran escala es actualmente inviable, el CO2 La tecnología de conversión electrocatalítica y sus instalaciones de apoyo están avanzando rápidamente. Este progreso va acompañado de una disminución del coste de la energía eléctrica renovable.
Los investigadores enfatizan la importancia de optimizar la tecnología desde una perspectiva integral y abordar cuestiones clave a diferentes escalas que involucran catalizador, interfaz, electrolizador y pila de celdas. Es poco probable que centrarse en un solo aspecto consiga los resultados deseados.
Una vez superados los obstáculos, especialmente en términos de eficiencia de conversión de energía (ECE) y vida útil, las emisiones de CO2 La electrólisis pronto estará disponible comercialmente. Sin embargo, también señalan que el CO2 La tecnología de electrólisis aún se encuentra en su etapa inicial de aplicaciones a gran escala.
Más información: Li Lin et al, Conversión electrocatalítica de CO2 hacia una implementación a gran escala, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64524-3
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
