Language
Country/Area
No result found
Таинственные катализаторы: почему медь может образовывать различные углеродные соединения, а цинк — нет?
В контексте сегодняшнего обсуждения устойчивого развития энергетики все большее внимание уделяется электрохимическому восстановлению углекислого газа (CO2RR). Эта технология не только преобразует углекислый газ в различные химические вещества, но и помогает сократить выбросы парниковых газов. Однако почему среди многих катализаторов медь может эффективно производить различные соединения углерода, а цинк не может?
Любой технологический прогресс неотделим от выбора и применения катализаторов. Различия в катализаторах будут напрямую влиять на эффективность реакции и виды получаемых продуктов.
CO2RR использует электрическую энергию для преобразования углекислого газа в более восстанавливающие химические вещества. Ее продукция включает муравьиную кислоту (HCOO-), окись углерода (CO), метан (CH4), этилен (C2H4) и этанол (C2H5OH). Технические проблемы этого процесса включают высокие затраты на электроэнергию и тот факт, что углекислый газ часто содержит примеси, которые необходимо очищать перед восстановлением. В первых экспериментах по сокращению выбросов CO2 в 19 веке цинк использовался в качестве катода для восстановления углекислого газа до монооксида углерода, а последующие исследования резко возросли в 1980-х годах, особенно после нефтяного эмбарго 1970-х годов.
В настоящее время многие компании разрабатывают технологию электрохимического восстановления углекислого газа, в том числе Siemens, Dioxy Materials, Twelve и GIGKarasek. Хотя пока не существует электролизера, работающего при комнатной температуре, который можно было бы коммерциализировать, многие компании выпустили на рынок высокотемпературные твердооксидные электролизеры (SOEC) и добились успеха в процессе снижения CO2 окиси углерода.
Коммерческая жизнеспособность высокотемпературных твердооксидных электролизеров продемонстрировала производство 6-8 кВтч на кубический метр CO чистотой 99,999%.
В процессе электрохимического восстановления CO2 роль катализатора имеет решающее значение. Хотя многие металлические катализаторы не показывают идеальных результатов в восстановлении углекислого газа, большинство из них предпочитают стимулировать выработку водорода. Катализаторы можно разделить на различные категории в зависимости от продукта. К ним относятся селективные катализаторы, такие как олово или висмут, которые способствуют производству муравьиной кислоты, серебро или золото, которые ориентированы на производство окиси углерода, и медные катализаторы, которые могут производить различные катализаторы. продукты восстановления, такие как метан, этилен и этанол.
Медные катализаторы уникальны своей способностью производить многоуглеродные соединения из углекислого газа, включая этилен, этанол и другие продукты более высокого порядка.
Однако, хотя цинковый катализатор хорошо показал себя в ранних экспериментах, его применение постепенно ограничивалось развитием науки и технологий. Основная причина заключается в том, что цинк склонен к побочным реакциям в процессе восстановления, что приводит к низкой селективности по продукту. В то же время цинк не обладает способностью образовывать карбонатные комплексы металлов, подобные меди, что значительно ослабляет его потенциал в эффективном катализе многоуглеродных соединений.
Чтобы лучше понять это явление, мы можем отметить, что в процессе CO2RR на селективность и эффективность катализатора часто влияют многие факторы, включая производительность катализатора, состав электролита и условия процесс реакции. Исследователи работают над оптимизацией этих факторов, повышением общей эффективности снижения выбросов CO2 и поиском новых катализаторов для замены цинка, чтобы повысить обогащенность продукта.
В этой постоянно развивающейся области научных исследований инновации в области катализаторов и технологические прорывы будут сильно влиять на устойчивое производство различных химических веществ, способствуя тем самым двойной реализации защиты окружающей среды и экономических выгод.
Нельзя отрицать, что каталитический потенциал меди открывает нам блестящее будущее в процессе изучения конверсии CO2. Однако, благодаря углубленному изучению селективности катализатора, можем ли мы раскрыть тайну большего количества катализаторов и позволить Повторно. появление таких металлов, как цинк, которые изначально не могли участвовать?
