CO2 mondial les émissions continuent de croître, atteignant 36,1 Gt en 2022, stimulant la mise en œuvre de taxes carbone et ayant un impact sur la consommation d’énergie. Le CO2 électrocatalytique réaction de réduction (CO2 RR) pour produire des produits chimiques et des carburants liquides à haute valeur ajoutée contribue à la construction d'une ingénierie chimique verte et à la neutralité carbone.
Des décennies de recherche, ainsi que des progrès dans la conception de catalyseurs et l'ingénierie d'électrolyseurs à l'échelle du laboratoire, promettent le déploiement à grande échelle du CO2 technologie d'électrolyse.
Pour des applications pratiques, le CO2 électrocatalytique RR doit être exécuté dans une cellule pleine, qui souffre malheureusement d'un faible taux de CO2 conversion, faible activité et stabilité à l'échelle du laboratoire sous des densités de courant pertinentes pour l'industrie (> 200 mA cm -2 ). Par conséquent, assurer une efficacité de production suffisante pour réduire les coûts de séparation des produits et la consommation d'électricité est un défi.
Pour établir davantage un système CO2 à grande échelle système d’électrolyse, deux dimensions doivent être considérées :augmenter la surface unitaire et la quantité d’électrode. Cependant, les deux font généralement ressortir un effet d’amplification prononcé, dicté par le couplage multi-champ complexe, incluant, mais sans s’y limiter, le champ électrique, le champ de réaction et le champ d’écoulement. Cet effet entraîne une diminution des performances et de la durée de vie de la réaction, limitant à terme la mise en œuvre du CO2 industriel. électrolyse avec des avantages économiques.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Ye Wang et le professeur Shunji Xie de l'Université de Xiamen, en Chine, a fourni des informations significatives sur la conversion électrocatalytique du CO2. pour un déploiement à grande échelle. Leurs travaux ont été publiés dans le Chinese Journal of Catalysis.
Cette étude offre un aperçu complet du processus de recherche interdépendant à plusieurs échelles, dans le but de faire progresser l'application commerciale du CO2 électrolyse. L'équipe met en évidence les défis liés à la réalisation d'un CO2 à haute efficacité conversion, en s'appuyant sur les derniers résultats de la recherche.
Ils examinent également les perspectives futures du CO2 électrocatalytique. conversion, en se concentrant sur les problèmes clés qui doivent être résolus pour son application commerciale.
Les travaux soulignent que même si l'électrolyse à grande échelle est actuellement irréalisable, le CO2 la technologie de conversion électrocatalytique et les installations qui la soutiennent progressent rapidement. Ces progrès s'accompagnent d'une diminution du coût de l'énergie électrique renouvelable.
Les chercheurs soulignent l’importance d’optimiser la technologie dans une perspective globale et de résoudre les problèmes clés à différentes échelles impliquant le catalyseur, l’interface, l’électrolyseur et la pile de cellules. Il est peu probable que se concentrer sur un seul aspect permette d'obtenir les résultats souhaités.
Une fois les obstacles surmontés, notamment en termes d'efficacité de conversion énergétique (ECE) et de durée de vie, le CO2 l'électrolyse sera bientôt disponible dans le commerce. Cependant, ils notent également que le CO2 La technologie de l'électrolyse en est encore à ses débuts d'applications à grande échelle.
Plus d'informations : Li Lin et al, Conversion électrocatalytique du CO2 vers un déploiement à grande échelle, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI :10.1016/S1872-2067(23)64524-3
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
