@ 2017.06.22 , 12:30

分解二氧化碳的低成本系统

利用地球上的富集材料,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家建造了首个将二氧化碳分解为一氧化碳的低成本系统,该反应是将可再生能源转换为燃料的必要一环。

清洁能源的未来依赖于我们从可再生源有效存储能源并在后期使用的能力。一个流行的方式是将二氧化碳电解为一氧化碳,然后与氢气混合产生诸如汽油或煤油等可用作燃料的液烃。然而,针对最初一步将二氧化碳分解为一氧化碳和氧气,我们缺乏有效并且地球上富集的催化剂,使得可再生能源的制造代价昂贵。EPFL的科学家提出了一种基于氧化锡改性氧化铜纳米线的地球富集催化剂。该系统分解二氧化碳的效率为13.4%,已发表在自然能源上,有助于全球从二氧化碳和水合成碳基燃料的研究工作。

分解二氧化碳的低成本系统
credit: 煎蛋画师Dealter

该研究是由EPFL的Michael Grätzel的实验室进行的。Grätzel由于发明了首个染料敏化太阳能电池而闻名于世(或者叫“Grätzel电池”)。这种由博士研究生Marcel Schreier和博士后Jingshan Luo研发的催化剂是通过将一层氧化锡原子镀在氧化铜纳米线上制造的。通过使用这种地球富集的材料,这种设计的成本很低,并同时相比其他从二氧化碳电催化作用的产品显著增加了一氧化碳产出。

这种催化剂被集成到二氧化碳电解系统中,与三联结太阳能电池(GaInP/GaInAs/Ge)相连接,形成二氧化碳电解器。该系统将这种催化剂用作双功能电极,通过所谓的“析氧”反应将二氧化碳变为一氧化碳并同时产生氧气。两种产物被双极性膜所分离。

该系统使用太阳能,能以13.4%的效率选择性将二氧化碳转换为一氧化碳,法拉第电流效率为90%。法拉第电流效率描述了电催化系统中电荷的传递效率。Luo说道:“本工作为太阳能驱动二氧化碳还原建立了一个新的基准。”

Schreier补充道:“这是首次提出的双功能低成本催化剂。除了类似金和银等昂贵的催化剂,很少有催化剂能够能在水中选择性转换二氧化碳为一氧化碳,这对于工业应用至为关键。”

论文原文: doi:10.1038/nenergy.2017.87

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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