固态电化学细胞将二氧化碳转换成有价值的液体燃料

研究人员在美国和沙特阿拉伯发展electrocatalytic细胞将二氧化碳转化为液体燃料和原料的化学物质,包括甲酸、乙醇和丙醇。的方法可以提供一种廉价和可持续的替代化石燃料的获得有价值的化学物质二氧化碳废物流。

的electrocatalytic减少二氧化碳为燃料和化学原料收集近年来对其的兴趣可能实现可持续,碳中和能源循环使用可再生能源。虽然eletrocatalytic方法将二氧化碳转化为有用的化学物质存在,他们通常涉及液体电解质,提供所需的产品不必要的溶解盐的混合物。分离是可以做到的,但它是昂贵的。

现在,领导的一个团队浩田王莱斯大学创建了一个二氧化碳电解槽使用固体电解质,而不是传统的液体。结果是纯粹的产品可以直接与没有不良的盐,消除需要昂贵的分离过程。我们可以显著减少二氧化碳的成本减少液体燃料解决方案不需要产品净化,”王说。

团队的electrocatalytic细胞组成一个阳极和阴极两端,每一个由气体扩散层涂有催化剂。相邻电极是一种膜,它只允许阳离子或阴离子通过的固态电解质是夹在中间。电解液由ion-conducting聚合物不同的官能团,他们流去离子水或惰性气体收集产品在解决方案或蒸汽。

研究者们首先关注生产甲酸(HCOOH)通过开发一个原子薄,二维铋催化剂。这有效地减少了二氧化碳转化为甲酸盐阴离子(HCOO供应^{- - - - - -})阴极一侧的细胞。与此同时,阳极侧细胞的流传与硫酸溶液生成氢离子(H⁺通过水氧化)。由此产生的阴离子和阳离子进行到固态电解质层,他们加入,形成一个纯粹的甲酸溶液,浓度的依赖于去离子水或气体的流量。

“当我们第一次闻到酸甲酸的气味来自我们的设备,我们知道它工作很兴奋,”王说。团队继续表明,细胞可能连续运行不稳定问题100小时生产1.6升0.1纯甲酸。更重要的是,通过切换到铜催化剂研究人员演示了系统的能力,使其他产品包括乙醇、乙酸和丙醇。我们希望将这一技术扩展到其他许多电化学过程除了二氧化碳减少在现实实践中,”王说。

这工作是一个重要的发展领域的二氧化碳电解还原,”评论冯娇电催化作用进行跟踪调查和减少二氧化碳在美国特拉华大学。这为社区提供了一个有前途的解决方案应对挑战产品分离,一个昂贵的过程在特定产品流高度稀释。