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          上海高等研究院二氧化碳電催化轉化研究取得重要進展



          時間:2022-11-10


          近日,上海高研院魏偉、陳為研究員團隊設計了銅中空纖維氣體透散電極,向三相界面活性位點提供無限量CO2突破低CO2溶解度限制瓶頸,實現了在安培級電流密度下電還原CO2生成多碳產物。該研究成果以“Ampere-level CO2 reduction to multicarbon products over a copper gas penetration electrode”為題在線發表于重要期刊《能源環境科學》 (Energy & Environmental Science 2022, DOI: doi.org/10.1039/D2EE02121H)上。論文的第一作者為中國科學院上海高等研究院博士生朱暢,上述研究工作得到了科技部催化科學重點專項、中國科學院潔凈能源先導預研專項以及內蒙古自治區科學技術廳重大項目等經費支持。 

          由可再生電能驅動的CO2電化學轉化為增值化學燃料在減少CO2凈排放和滿足能源需求方面具有雙重作用。然而,由于多個質子-電子耦合和C-C耦合步驟的緩慢動力學,eCO2RR到C2+產物的電流密度仍然不足以用于工業規模實施。低CO2溶解度(25℃和1 atm下僅為34 mM)和厚的傳質邊界層阻礙了CO2傳質,因此開發在高電流密度下高C2+產物產量化的高效電極尤為重要,而設計、發展新型電極構型是實現CO2向高價值多碳產物高效轉化的重要研究方向。 

          研究團隊長期專注于電催化CO2轉化研究,開展了一系列基礎與應用研究,在合金、摻氮碳催化劑電催化CO2高效合成高附加值含氧化合物以及新型中空透散電極等方面取得了良好進展。目前,正在與寶武集團、申能集團、國家能源集團等企業合作進行不同規模技術驗證與工程放大,推動CO2電還原相關研究成果盡快從實驗室走向實際應用,有望形成具有完全自主知識產權和重要影響力的二氧化碳電還原工程技術。(圖/文 朱暢、陳為) 

           

          圖1.中空纖維銅電極高效電還原CO2示意圖與電催化性能  


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