CO₂ global as emissões continuam a crescer, atingindo 36,1 Gt em 2022, estimulando a implementação de impostos sobre carbono e impactando o uso de energia. O CO eletrocatalítico₂ reação de redução (CO₂ RR) para produzir produtos químicos e combustíveis líquidos de alto valor acrescentado contribui para a construção de uma engenharia química verde e para a neutralidade carbónica.



Décadas de pesquisa, bem como avanços no projeto de catalisadores e na engenharia de eletrolisadores em escala laboratorial, prometem a implantação em larga escala de CO₂ tecnologia de eletrólise.

Para aplicações práticas, CO eletrocatalítico₂ RR precisa ser executado em uma célula cheia, que infelizmente sofre de baixo CO₂ conversão, atividade fraca e estabilidade em escala de laboratório sob densidades de corrente relevantes para a indústria (> 200 mA cm ^-2 ). Consequentemente, garantir eficiência de produção suficiente para reduzir os custos de separação de produtos e o consumo de eletricidade é um desafio.

Para estabelecer ainda mais uma meta de CO₂ sistema de eletrólise, duas dimensões precisam ser consideradas:aumento da área unitária e quantidade de eletrodo. No entanto, ambos geralmente produzem um efeito de amplificação pronunciado ditado pelo complexo acoplamento multicampo, incluindo, mas não se limitando ao campo elétrico, campo de reação e campo de fluxo. Este efeito leva a uma diminuição no desempenho e na vida útil da reação, limitando em última análise a implementação de CO₂ industrial. eletrólise com benefícios econômicos.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Ye Wang e pelo Prof. Shunji Xie da Universidade de Xiamen, China, forneceu insights significativos sobre a conversão eletrocatalítica de CO₂ para implantação em grande escala. Seu trabalho foi publicado no Chinese Journal of Catalysis

Este estudo oferece uma visão abrangente do processo de pesquisa interligada em múltiplas escalas, com o objetivo de avançar na aplicação comercial do CO₂ eletrólise. A equipe destaca os desafios envolvidos na obtenção de CO₂ de alta eficiência conversão, com base nos resultados de pesquisas mais recentes.

Eles também examinam as perspectivas futuras do CO₂ eletrocatalítico conversão, focando nas questões-chave que precisam ser abordadas para sua aplicação comercial.

O trabalho aponta que embora a eletrólise em grande escala seja atualmente inviável, o CO₂ a tecnologia de conversão eletrocatalítica e suas instalações de apoio estão avançando rapidamente. Este progresso é acompanhado por uma diminuição do custo da energia eléctrica renovável.

Os pesquisadores enfatizam a importância de otimizar a tecnologia a partir de uma perspectiva abrangente e abordar questões-chave em diferentes escalas envolvendo catalisador, interface, eletrolisador e pilha de células. É improvável que focar em um único aspecto alcance os resultados desejados.

Uma vez superados os obstáculos, especialmente em termos de eficiência de conversão de energia (ECE) e vida útil, o CO₂ a eletrólise em breve estará disponível comercialmente. No entanto, eles também observam que o CO₂ a tecnologia de eletrólise ainda está em seu estágio inicial de aplicações em larga escala.

Mais informações: Li Lin et al, Conversão eletrocatalítica de CO2 para implantação em larga escala, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64524-3
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências