二氧化碳电催化耦合生化转化制备多碳产物研究进展

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收稿日期：2023-09-04 修回日期：2023-09-28 接受日期：2023-10-23

DOI:10.20078/j.eep.20231002

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摘要：二氧化碳还原制备高附加值化学品及燃料是实现零碳排放的重要技术手段,但如何高效、可持续地将二氧化碳转化为更高值的长链分子仍是巨大挑战。相较于传统热化学等技术手段,电催化还原可以在更温和条件下实现产物的高选择性,并且可与生物转化技术耦合,将短... 展开+

摘要：

二氧化碳还原制备高附加值化学品及燃料是实现零碳排放的重要技术手段,但如何高效、可持续地将二氧化碳转化为更高值的长链分子仍是巨大挑战。相较于传统热化学等技术手段,电催化还原可以在更温和条件下实现产物的高选择性,并且可与生物转化技术耦合,将短碳链分子转化为具有更高附加值的长碳链产物。本文系统综述了二氧化碳电还原过程中电极、催化剂、离子交换膜和电解质四个方面的研究现状,并探讨了影响其性能的关键因素。通过调整铜基催化剂的电子结构、表面结构和配位环境,可以有效强化碳-碳偶联反应,从而可显著提高安培级别的电流密度下 C2+产物的法拉第效率。随后介绍了电还原二氧化碳耦合生物发酵延长碳链方面的研究进展,主要从原位耦合和异位耦合两个角度阐释了该耦合技术的优势与挑战。

收起-

作者：

张天宇^1,2
何晓满^1,2
章斐然³
解佳乐^1,2
刘丽敏^1,2
林日琛^1,2,*
肖睿^1,2

作者简介

作者简介：张天宇(2000—),男,河北南宫人,硕士,主要研究微生物电化学转化CO2。E-mail:zhang_ty@foxmail.com
通讯作者：林日琛(1988—),男,山东烟台人,教授,主要研究生物质和CO2生物/电化学转化。E-mail:richenlin@seu.edu.cn

单位

1. 东南大学能源与环境学院
2. 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室
3. 江苏省工程咨询中心有限公司

关键字

二氧化碳
电催化
微生物转化
高值化学品

基金项目

国家自然科学基金(52276177);中央高校基本科研业务费专项资金资助(3203002213A1)

引用格式

张天宇, 何晓满, 章斐然, 等. 二氧化碳电催化耦合生化转化制备多碳产物研究进展[J]. 能源环境保护,2023, 37(5): 159-173.

ZHANG Tianyu, HE Xiaoman, ZHANG Feiran, et al. Research progress on the production of multi-carbon products from CO_2 by integrating electrochemical and microbial conversion [ J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 159-173.

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