當(dāng)前，世界主要經(jīng)濟(jì)體都在加快CO₂RR技術(shù)研究，促進(jìn)“碳循環(huán)"發(fā)展。什么是CO₂RR，為什么要進(jìn)行測(cè)試研究？這篇文章告訴你。

電催化CO₂RR技術(shù)簡(jiǎn)介

電催化CO₂是利用水的氧化反應(yīng)和CO₂的還原反應(yīng)，將CO₂高效轉(zhuǎn)化為碳基燃料的技術(shù)。

電催化CO₂的還原產(chǎn)物精準(zhǔn)可控，借助過渡金屬催化劑的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控，可更好的把控C-C鍵的偶聯(lián)，提升多碳產(chǎn)品的產(chǎn)出效率，實(shí)現(xiàn)更加有效的利用CO₂，并減少污染。

電催化CO₂RR具體可分為3個(gè)關(guān)鍵步驟 ：

1、電子供應(yīng)與傳遞

根據(jù)不同的技術(shù)路線，如PEM（質(zhì)子交換膜）或AEM（陰離子交換膜），在陽極中，水電解產(chǎn)生的氫離子或氫氧根離子通過PEM或AEM交換膜定向遷移至陰極，驅(qū)動(dòng)CO₂還原。

2、CO₂活化與中間體形成

CO₂分子吸附在催化劑表面，通過與催化劑的化學(xué)鍵合形成穩(wěn)定的中間體

3、催化還原與產(chǎn)物生成

中間體進(jìn)一步接受電子和質(zhì)子，通過多步還原反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物。

電催化CO₂RR技術(shù)有單碳C1產(chǎn)物（如一氧化碳CO、甲酸HCOOH、甲醇CH₃OH、甲烷CH₄），以及更高的能量密度和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多碳C2或C2+產(chǎn)物（如乙烯C₂H₄、乙醇C₂H₅OH等）。

電催化CO₂RR技術(shù)挑戰(zhàn)

CO₂RR反應(yīng)機(jī)理非常復(fù)雜，比如，壓力依賴性調(diào)控CO₂RR選擇性的深層次機(jī)制、中間體的形成和轉(zhuǎn)化機(jī)理、質(zhì)子化優(yōu)化策略研究、催化材料演變控制等方面都需要進(jìn)一步研究。

在新型催化結(jié)構(gòu)研究中，既要具有較高的電化學(xué)活性，又要滿足產(chǎn)物高選擇性，且催化反應(yīng)穩(wěn)定。很多科學(xué)家都在這方面有過深入探索。

電催化CO₂RR測(cè)試研究

電催化CO₂RR測(cè)試研究需要用到電解池系統(tǒng)、氣液流量控制系統(tǒng)、產(chǎn)物分析系統(tǒng)、壓力/溫度調(diào)控系統(tǒng)等。

在研究中，評(píng)估電催化CO₂RR性能有3個(gè)重要參數(shù)：電流密度、法拉第效率（FE）和電池電勢(shì)。

電流密度越高，意味著電催化反應(yīng)速率越快；FE數(shù)值越高，意味著產(chǎn)物選擇性越高；電流電勢(shì)越低，代表著較高的能量利用率。

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