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用于二氧化碳轉化的高效電化學電池

作者:宋檢 時間:2022-12-05 來源:互聯網

斯坦福大學(Stanford University)的科學家已經開發出一種電化學電池,可以將從二氧化碳中提取出來的一氧化碳(CO)轉化為比現有技術更有效、更高效的商業上可行的化合物。

從排放源捕獲二氧化碳是緩解氣候變化的一種有吸引力的選擇,但要收獲一種沒有商業價值的產品,這是一個昂貴的過程。然而,科學家們可以通過電解(一種利用電流分解化合物的技術)為捕獲的二氧化碳增加價值,將其轉化為更理想的產品,如用于聚合物生產的乙烯或用作化學合成試劑的醋酸鹽。

像乙烯、醋酸鹽和乙醇這樣的C2類產品本質上比甲烷等C1類產品更有價值,因為它們是多功能的化學原料。

雖然將二氧化碳轉化為CO在商業上已經成為可能,但開發能夠在工業規模上從CO生產出有需求的C2化學品的技術仍然是一個挑戰。電解必須以高速率、低總能量需求的方式將CO轉化為產品,以使其具有可行性。以前的電化學電池需要大量過量的CO才能達到高的電解率,這導致稀產品必須濃縮和凈化——這一過程需要更多的能量。

研究團隊發明了一種電化學電池,通過改進的設計可以產生濃縮的乙烯氣體和醋酸鈉溶液,其濃度是之前電池的1000倍。該電池采用氣體擴散電*(GDE)結合精心設計的流場,大大提高了CO向電*表面的傳遞和產品的去除。該團隊還通過直接將GDE與膜連接,消除了對細胞內電解質溶液的需求。結果,乙烯和濃縮的醋酸鹽溶液都在電*上產生,并以一股蒸氣流從電池中噴出。

在這項工作之前,高電解率、高CO轉換和集中產品流的組合還沒有實現。

該小組目前正在擴大他們的原型,以確定是否需要修改設計才能在工業規模上取得成功,希望他們*終能夠將他們的CO電解槽與現有的將CO2轉化為CO的技術結合起來。該裝置還可用于空間探索,特別是在無法從地球再補給的深空飛行任務中。該團隊正致力于將電化學合成與微生物合成結合起來,將宇航員呼出的二氧化碳轉化為食物和營養物質。

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