Language
Country/Area
No result found
Будущее электролиза CO2: как преобразовать отработанный газ в полезные химикаты?
Столкнувшись с проблемой глобального изменения климата, научное сообщество ищет различные инновационные технологии для сокращения выбросов углекислого газа (CO2) в результате промышленной деятельности. Электролитическое восстановление диоксида углерода (CO2RR) — это новая технология, направленная на использование электроэнергии для преобразования CO2 в различные полезные химические вещества. Этот процесс может стать важным компонентом улавливания и утилизации углерода (CCU).
Согласно последним исследованиям, CO2RR может не только производить такие соединения, как муравьиная кислота (HCOO-), оксид углерода (CO), метан (CH4), этилен (C2H4) и этанол (C2H5OH), но и обеспечивать компании практически углеродно-нейтральный и соответствующие пути. Разработка этой технологии привлекла внимание многих компаний, включая Siemens, Dioxide Materials, Twelve и GIGKarasek, и вышла на пилотную стадию в 2021 году.
«Основными проблемами являются относительно высокая стоимость электроэнергии и тот факт, что CO2 часто смешивается с кислородом, который необходимо очищать перед восстановлением».
Историю электролитического восстановления углекислого газа можно проследить до 19 века, когда цинковые катоды использовались для восстановления CO2 до оксида углерода. Однако в 1980-х годах исследования активизировались из-за последствий нефтяного эмбарго 1970-х годов. В настоящее время разрабатывается несколько современных систем электролиза, которые способны улавливать CO2 непосредственно из воздуха или использовать сильные основания и абсорбенты на основе аминов для извлечения CO2 и проведения процесса восстановления с относительно низким потреблением энергии.
В этом процессе выбор катализатора имеет решающее значение. Различные металлические катализаторы обладают разной селективностью при производстве различных продуктов. Например, медные катализаторы могут производить различные восстановленные продукты, такие как метан, этилен или этанол, в то время как другие, такие как олово или висмут, предпочитают производить муравьиную кислоту. В промышленности некоторые химические вещества, такие как мочевина и метанол, уже производятся с использованием углекислого газа в качестве сырья.
Потенциал извлечения химикатов из CO2«Состав катализатора имеет решающее значение для производительности электролита, а газодиффузионный электрод считается ключом к повышению производительности».
В процессе фотосинтеза растения способны преобразовывать углекислый газ в сахара, которые служат сырьем для многих биосинтетических путей. Однако все еще существуют некоторые проблемы для промышленного внедрения. На сегодняшний день многие технологии, основанные на электролитическом восстановлении, еще не вышли на рынок, особенно электролизеры, работающие при комнатной температуре, которые по-прежнему требуют дальнейших технологических прорывов. Вместо этого твердооксидные электролизеры (SOEC) способны эффективно преобразовывать CO2 в CO при повышенных температурах и имеются в продаже.
Привлекательность технологии электролизного восстановления заключается в ее способности сочетаться с возобновляемой энергией для сокращения выбросов углерода и содействия достижению устойчивого развития. Некоторые технологии могут работать в условиях окружающей среды, что означает, что расширение и настройка проще, чем на традиционных химических заводах. В настоящее время конечной целью электролитического восстановления углекислого газа является его преобразование в более ценные химические вещества, такие как этилен и его производные.
«Производство правильного катализатора и контроль условий реакции будут иметь ключевое значение для дальнейшего применения технологии электролитического восстановления CO2».
Хотя в электролитическом восстановлении углекислого газа все еще существуют определенные технические проблемы, нельзя игнорировать потенциал его будущего развития. По мере того, как усиливается внимание к возобновляемым источникам энергии и целям углеродной нейтральности, все больше компаний, вероятно, начнут изучать потенциал этой технологии, и ожидается, что в ближайшем будущем больше продуктов будет производиться промышленным способом с использованием этой технологии.
Каким образом мы должны активно участвовать и продвигать электролитическое восстановление углекислого газа в этой тенденции, чтобы оно стало основной технологией для производства устойчивых химикатов в будущем?
