催化剂在去除CO2的同时产生有用的碳氢化合物

时间：2021-09-13 10:52:01 来源：

在改进的电解槽中，反应发生在薄层中，该薄层将铜基催化剂与离子传导聚合物Nafion结合在一起。这些材料的独特排列提供了比以前的设计高10倍的反应速率。

水通过电解分解为氢和氧，但是如果还向混合物中添加二氧化碳，则可以生成化合物来制造纺织品，尿布甚至烈性酒。在西班牙人的带领下，美国科学家开发了一种催化剂，可以加速这一反应，同时还可以去除温室气体。

来自加拿大和美国的一组研究人员开发了一种催化剂，可快速有效地将二氧化碳转化为简单的化学物质。通过这种方式，他们将最重要的温室气体转化为工业有用的产品。

“水电解技术是众所周知的：它们将水和电转化为氢气和氧气，但在我们的案例中，我们向鸡尾酒中添加二氧化碳，而不是产生氢气，我们可以生成各种碳氢化合物，例如乙烯，加拿大多伦多大学的研究员F. PelayoGarcíade Arquer告诉SINC。

他解释说：“因此，我们可以获得用于制造产品的原材料，例如建筑材料，纺织品，油漆，电子设备部件，…尿布甚至酒精。”

多伦多大学的工程师正在操作新的催化装置。左到右：Adnan Ozden，Joshua Wicks和F. PelayoGarcíade Arquer是设计电解槽的团队成员，该电解槽将二氧化碳转化为有价值的产品的速度是以前版本的10倍。

新设备的关键是聚合物涂层，该涂层可促进CO2通过催化剂金属或电极表面的传输。一般来说，二氧化碳很难渗透水溶液并到达该材料的整个表面。因此，当增加电子流（电流）以进行反应时，将没有足够的CO2被转化。

但是，已经在《科学》杂志上发表了他们的研究的作者表明，可以克服这一局限性：“我们发现某种离聚物（将离子和水传导至催化剂的聚合物）的某些构型使我们能够大大提高二氧化碳在催化表面上分布的难易程度，从而使我们获得更高的生产率，”Garcíade Arquer指出。

该离聚物涂层包含疏水（拒水）和亲水（吸水）部分，并组合在一起形成约10纳米的超薄层，有助于维持反应，其中二氧化碳和氢气中的氢气水（H +质子）时，会生成碳氢化合物。

每平方厘米1安培以上

“大约两年前，二氧化碳电解系统仅限于每平方厘米数十毫安的电输出或电流，这意味着这种气体中只有少数分子可以转化为有用的东西，”研究人员说，“但我们的发现允许它们的工作电流高出一百倍，每平方厘米超过一安培。通过这种方式，可以转化更多的二氧化碳分子，达到几年前无法想象的活动。”

Garcíade Arquer强调的另一个好处是，该过程所需的电力“可以是完全可再生的，例如太阳能，风能或水能，因此也是一种构建可再生碳氢化合物的方式。”

研究人员正在致力于进一步提高该系统的效率及其稳定性，尽管目前大约需要数十小时，但距离电解水机的数千个工作小时仍很远。

有关此研究的更多信息，请阅读创新的“反向燃料电池”，将废二氧化碳转化为贵重化学品的速度提高了10倍。

参考：F. PelayoGarcíade Arquer，Cao-Thang Dinh，Adnan Ozden，Joshua Wicks，Christopher McCallum，Ahmad R.Kirmani，Dae-Hyun Nam，Christine Gabardo，Ali撰−写的“以大于1 A cm2的活性将CO2电解成多碳产物” Seifitokaldani，王学，李玉光，李凤旺，乔纳森·爱德华兹，李·里希特，史蒂芬·J·索普，戴维·辛顿和爱德华·萨金特，2020年2月7日，科学.DOI：
10.1126 / science.aay4217

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