香港中文大學(xué)（港中大）化學(xué)系助理教授王瑩教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)最近研發(fā)了一種新型電化學(xué)系統(tǒng)—酸性二氧化碳電解槽，可利用再生能源將二氧化碳（CO2）與水（H2O）轉(zhuǎn)化成商用化工原材料，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60%，有助化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。研究成果最近已刊登在著名科學(xué)期刊《自然催化》上。
王教授研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的酸性二氧化碳電解槽，能有效回收及轉(zhuǎn)化二氧化碳，為化工制造業(yè)實(shí)踐碳中和目標(biāo)提供新路向。
目前CO2電解槽技術(shù)的碳利用效率甚低
要減緩全球暖化的影響，除了減少溫室氣體排放外，降低大氣中的CO2含量同樣重要。全球有近八成的CO2排放量來(lái)自燃燒化石燃料，而日常生活中經(jīng)常接觸到的物品如化妝品丶洗滌劑和塑膠等，皆由燃燒化石燃料后經(jīng)化學(xué)合成得來(lái)的副產(chǎn)品。因此，發(fā)展"碳捕獲和轉(zhuǎn)化"技術(shù)，如電化學(xué)CO2還原反應(yīng)（CO2 reduction reaction，CO2RR），將燃燒化石燃料排放出來(lái)的CO2回收轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)這些化工制品的原材料，被視為是減少對(duì)化石燃料依賴(lài)的重要方法之一。
目前電化學(xué)CO2RR多在鹼性條件下進(jìn)行，轉(zhuǎn)化過(guò)程中有逾85%的CO2會(huì)被電解液消耗并產(chǎn)生碳酸鹽，大量流失可使用的CO2。故化工業(yè)界往往需要利用額外能源及成本回收CO2并將其轉(zhuǎn)化，碳利用率低至25%。
新型酸性CO2電解槽加入鈀銅催化劑提升碳利用率
為提高碳利用效率，王教授與多倫多大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系團(tuán)隊(duì)合作，研發(fā)一種新型酸性CO2電解槽，有效抑制碳酸鹽的形成，減少CO2在轉(zhuǎn)化過(guò)程中流失。團(tuán)隊(duì)更加入鈀銅催化劑（Palladium-Copper catalyst，Pd-Cu catalyst），以抑制酸性環(huán)境下產(chǎn)氫反應(yīng)（hydrogen evolution reaction，HER）所帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，將碳利用率提升，令更多CO2轉(zhuǎn)換成重要化工原料，如乙烯（Ethylene）。在電流密度為500 mA/cm2 的條件下，新型酸性CO2電解槽系統(tǒng)能有效將CO2利用率提升至60%。
王教授說(shuō)："此項(xiàng)目能夠打破當(dāng)前鹼性CO2RR電解槽碳利用率的上限。我們正在努力擴(kuò)大原型制作，希望將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，為發(fā)展環(huán)保科技及綠色經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型出一分力。"
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