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2018-12-01以炭黑製作特殊電極 二氧化碳可望成工業燃料 588 期

Author 作者 編輯部
哈佛大學(Harvard University)羅蘭研究中心(Rowland Institute)研究團隊研發 1種利用可再生電力將二氧化碳(CO2) 轉換為一氧化碳(CO)的系統。日前《焦耳》(Joule)期刊發布,未來有機會將 其它溫室氣體導入催化反應器中,並把 它們轉換為工業燃料或其它化學品。

該中心研究員汪淏田(Haotian Wang)與團隊,起初發現鎳原子催化劑對CO2 還 原為CO的反應具有相當不錯的選擇性, 然而其所使用的載體──石墨烯相當昂貴,難以進一步量產應用。因此,團隊退而求其次,以相對便宜的炭黑(carbon black)奈米顆粒取而代之。利用類似靜電吸引(electrostatic attraction)的技 術,將帶正電的鎳原子吸入帶負電炭黑中,對還原CO2 而言,其選擇性也不輸石墨烯系統。此外,團隊在反應器裡注 入97%的CO2,並以水蒸氣替代液態水,利用離子交換膜使離子仍能四處移動; 此舉不僅讓CO2 能在合理(有水)的環境 下進行還原,也能降低因電壓過高導致 的副反應(如水還原為氫跟氧),大幅提升反應效率。

汪淏田指出,該系統需運轉數以千計個小時,才能對經濟與環境造成影響,目 前團隊僅能運作十幾個小時,仍須想辦 法克服時間問題。此外,現階段所轉換 出的產物CO其應用價值較低,團隊也 積極開發銅基催化劑(copper-based catalysts),希望未來能將CO2 還原成更有用的產物。

Tingting Zheng et al ., Large-Scale and Highly Selective CO2 Electrocatalytic Reduction on Nickel Single-Atom Catalyst,  Joule, 2018.