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江蘇化工網(wǎng) 行業(yè)資訊 科技創(chuàng)新 重大突破!二氧化碳電解制乙烯
重大突破!二氧化碳電解制乙烯
  發(fā)布日期:2023-02-06

光明日?qǐng)?bào)北京1月30日電 記者齊芳從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)獲悉,該所包信和院士、汪國雄研究員、高敦峰研究員團(tuán)隊(duì)在二氧化碳/一氧化碳電解制備燃料和化學(xué)品研究中取得新進(jìn)展,可實(shí)現(xiàn)鋼廠尾氣或者化工尾氣的高值化利用,為二氧化碳/一氧化碳電解技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然—納米技術(shù)》上。

通過利用可再生能源產(chǎn)生的電能使二氧化碳電解,從而生成高附加值燃料和化學(xué)品——乙烯、乙酸和乙醇等多碳產(chǎn)物,其具有較高的能量密度和市場需求,是理想的電解產(chǎn)物。然而,在工業(yè)級(jí)電流密度下,二氧化碳電解反應(yīng)并不總是那么聽話,高選擇性生成多碳產(chǎn)物仍然存在很大挑戰(zhàn)。

在這項(xiàng)研究中,團(tuán)隊(duì)揭示了堿性膜電解器中二氧化碳/一氧化碳電催化還原反應(yīng)覆蓋度驅(qū)動(dòng)的選擇性變化機(jī)制,并基于鋼鐵工業(yè)排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合尾氣這一現(xiàn)狀,通過改變進(jìn)料氣組成來調(diào)變堿性膜電解器陰極氧化銅催化劑的微環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)級(jí)電流密度下高效二氧化碳/一氧化碳電解制備多碳產(chǎn)物。隨著進(jìn)料氣中一氧化碳?jí)毫Φ脑黾樱娊庵鳟a(chǎn)物逐漸由乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜幔译娏髅芏蕊@著增加。為進(jìn)一步驗(yàn)證電解過程的可行性,團(tuán)隊(duì)還組裝出千瓦級(jí)電堆,其電解性能是目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高值。

“團(tuán)隊(duì)在電化學(xué)器件上進(jìn)行了創(chuàng)新,研制了高性能堿性膜電解器件來電解二氧化碳/一氧化碳。同時(shí),通過改變反應(yīng)氣中一氧化碳分壓來調(diào)控電極催化劑微環(huán)境,揭示了反應(yīng)覆蓋度驅(qū)動(dòng)的選擇性轉(zhuǎn)變機(jī)制。”汪國雄說,“我們將進(jìn)一步開展放大研究,研制大規(guī)模的堿性膜電堆和系統(tǒng),提高在實(shí)際工況下的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域的示范運(yùn)行。”

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