二氧化碳电解技术取得新进展

  【科技前沿】 

  本报北京1月30日电 记者齐芳从中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）获悉，该所包信和院士、汪国雄研究员、高敦峰研究员团队在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展，可实现钢厂尾气或者化工尾气的高值化利用，为二氧化碳/一氧化碳电解技术从实验室到实际应用提供了技术基础。相关成果日前发表在国际学术期刊《自然—纳米技术》上。

  通过利用可再生能源产生的电能使二氧化碳电解，从而生成高附加值燃料和化学品——乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物,其具有较高的能量密度和市场需求，是理想的电解产物。然而，在工业级电流密度下，二氧化碳电解反应并不总是那么听话，高选择性生成多碳产物仍然存在很大挑战。

  在这项研究中，团队揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制，并基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合尾气这一现状，通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境，实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加，电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸，且电流密度显著增加。为进一步验证电解过程的可行性，团队还组装出千瓦级电堆，其电解性能是目前文献报道的最高值。

  “团队在电化学器件上进行了创新，研制了高性能碱性膜电解器件来电解二氧化碳/一氧化碳。同时，通过改变反应气中一氧化碳分压来调控电极催化剂微环境，揭示了反应覆盖度驱动的选择性转变机制。”汪国雄说，“我们将进一步开展放大研究，研制大规模的碱性膜电堆和系统，提高在实际工况下的稳定性，实现在工业领域的示范运行。”