2 les émissions et le développement d'énergies renouvelables abondantes sont des besoins et des défis urgents pour notre société.
CO 2 est non seulement l'un des principaux gaz à effet de serre, mais aussi un abondant, non toxique, ininflammable, et la ressource C1 renouvelable. Conversion électrochimique du CO 2 est un moyen attrayant de recycler le CO 2 en produits à valeur ajoutée et permettent de stocker l'énergie électrique sous forme chimique. En tant que composant important dans le processus d'électrocatalyse, l'électrolyte interagit avec les surfaces des électrodes, réactifs, et intermédiaires, qui joue un rôle clé dans le transport de charges. Différents électrolytes ont été explorés pour favoriser le développement du CO 2 technologie de conversion électrochimique.
Les liquides ioniques (IL) sont des sels organiques composés de cations et d'anions dont le point de fusion est inférieur à 100 °C. Beaucoup d'entre eux sont liquides même à température ambiante. Il a été démontré que les IL sont les électrolytes candidats très prometteurs pour la conversion électrochimique du CO 2 en raison de leurs caractéristiques structurelles et de leurs propriétés physiques uniques, par exemple., haute capacité d'absorption du CO 2 , conductivité ionique intrinsèque élevée, et de larges veuves de potentiel électrochimique.
Dans un nouvel aperçu publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Institut de chimie, Académie chinoise des sciences à Pékin, La Chine présente les dernières avancées en matière de transformation électrochimique du CO 2 en produits chimiques à valeur ajoutée dans les électrolytes à base d'IL. Co-auteurs Xingxing Tan, Soleil Xiaofu, et Buxing Han retracent l'histoire du développement du CO 2 transformation électrochimique en électrolytes à base d'IL; ils examinent également le système des IL représentatifs, électrocatalyseurs, et configurations de réacteurs utilisées dans le CO 2 transformation électrochimique.
Ces scientifiques décrivent également les directions potentielles de développement des électrolytes à base d'IL pour le CO 2 transformation électrochimique.
"Typiquement, CO 2 électroréduction (CO 2 ER) et CO 2 la transformation électroorganique (CO2EOT) sont deux voies importantes pour convertir le CO 2 en carburants carbonés et produits chimiques à valeur ajoutée. CO 2 l'électroréduction représente une approche essentielle pour le CO 2 utilisation, dans lequel CO 2 pourrait être transformé en de nombreux produits chimiques de plate-forme grâce à la construction de liaison C-H, comme les hydrocarbures, acides, et les alcools. En outre, CO 2 peut être utilisé comme l'un des réactifs pour réagir avec différents substrats (par exemple, alcènes, alcynes, cétones, époxydes, aziridines, ou amines propargyliques) pour synthétiser des acides carboxyliques, carbonates cycliques, et des dérivés d'oxazolidinone par la construction de C-C, CO, ou des liaisons C-N, " ils déclarent dans un article intitulé " Ionic Liquid-Based Electrolytes for CO 2 Electroréduction et CO 2 Transformation électro-organique."
"Le système typique pour le CO 2 Le RE se compose de compartiments anodique et cathodique séparés par une membrane échangeuse de protons. Les deux CO 2 réaction de réduction et HER ont lieu à la cathode entraînée par l'énergie électrique sur le catalyseur. CO 2 EOT est généralement effectuée dans des cellules non divisées, " ajoutent-ils. " L'électrolyte assume le rôle de transport d'espèces chargées. Des études ont démontré que les IL pouvaient réduire la barrière initiale de CO 2 conversion en diminuant l'énergie de formation du CO 2 - intermédiaire. De plus, la réaction concurrente d'évolution d'hydrogène (HER) pourrait être supprimée en présence d'ILs, ce qui pourrait être favorable à l'amélioration de la sélectivité du CO 2 conversion."
Le gaz de synthèse a été obtenu par électrolyse de CO supercritique 2 et de l'eau dans l'électrolyte 1-butyl-3-méthylimidazolium hexafluorophosphate ([Bmim]PF6) en 2004. La réduction du CO 2 au CO avec un rendement faradique (FE) de 96 % a été obtenu dans un système électrocatalytique avec une cathode en Ag et une solution d'électrolyte de 1-éthyl-3-méthylimidazolium tétrafluoroborate ([Emim]BF4) à 18 % en moles en 2011, qui a été marqué comme une percée importante dans le développement d'électrolytes IL pour le CO 2 ER.
Le DMC est presque le produit de CO2EOT le plus étudié qui implique l'utilisation d'IL. "La fixation électrocatalytique du CO 2 aux époxydes ou aux alcools pour produire des carbonates organiques via la formation de liaisons C-O peut éviter l'utilisation de phosgène ou de CO toxique, fournir une voie d'économie verte et atomique pour la synthèse de carbonates organiques, " déclarent-ils.
"Nouvelle amélioration des performances de conversion électrochimique du CO 2 peut être réalisé en concevant de nouveaux électrolytes fonctionnels à base d'IL et en explorant des électrocatalyseurs innovants et des configurations électrode/réacteur optimisées. Il sera également très important d'utiliser du CO 2 comme synthon C1 pour préparer des produits chimiques plus divers par la construction de différents types de liaisons C-X, comme C-Si, C-P, obligations C-S, ", prédisent les scientifiques.
« L'avancée actuelle de la transformation électrochimique du CO 2 devrait traiter la grande surtension, faible densité de courant, sélectivité produit insatisfaisante et rendement urgent, notamment pour les produits C2+ à valeur ajoutée, " ajoutent-ils. " Les IL sont considérés comme offrant un grand potentiel pour le CO 2 technologie de conversion. Transformation électrochimique du CO 2 dans l'électrolyte à base d'IL devrait intégrer du CO 2 fixation avec stockage d'électricité renouvelable, offrant une voie pour fermer le cycle du carbone anthropique. »
