图形摘要。鸣谢:自然催化(2022)。辛辛那提大学的工程师开发了一种很有前景的电化学系统，可以将化工厂和发电厂的排放物转化为有用的产品，同时应对气候变化。加州大学工程与应用科学学院助理教授Jingjie Wu和他的学生使用两步级联反应将二氧化碳转化为一氧化碳，然后转化为乙烯，这是一种用于从食品包装到轮胎等所有东西的化学物质。
“世界正在向低碳经济转型。二氧化碳主要来自能源和化学工业。我们将二氧化碳转化为乙烯，以减少碳足迹。”吴说。“这个研究想法是受活塞流反应器的基本原理的启发。我们在两段转化的分段电极设计中借鉴了反应器设计原理。”
这项研究由加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室合作发表在《自然催化》杂志上。
该研究的主要作者之一，加州大学工程和应用科学学院毕业生张天宇去年领导了一项类似的研究，研究如何将二氧化碳转化为甲烷，甲烷可用作火星探索的火箭燃料。
“两段转化的意义在于，我们可以在低成本战略的同时提高乙烯选择性和生产率，”张说。"由于电极结构通用而简单，这一过程可用于各种反应."
选择性意味着分离所需的化合物。生产率是反应器可以生产的乙烯量。
“我们有选择地将碳排放减少到一些被认为有价值的东西，因为它有许多下游应用，”张说。
UC化学工程师正在开发使用串联电极将二氧化碳转化为有用产品的新工艺。鸣谢:Jingjie Wu/UC应用包括从钢铁和水泥厂到石油和天然气行业的各种行业，他说。
“未来，我们可以利用这项技术减少碳排放，并从中获利。因此，减少碳排放将不再是一个昂贵的过程，”他说。
乙烯被称为“世界上最重要的化学品”它被用于一系列塑料制品中，从水瓶到PVC管、纺织品以及轮胎和绝缘材料中的橡胶。
吴教授说，他们生产的化学物质被称为“绿色乙烯”，因为它是从可再生资源中产生的。
“理想情况下，我们可以从环境中去除温室气体，同时制造燃料和化学品，”吴说。“发电厂和乙烯厂排放大量二氧化碳。我们的目标是捕获二氧化碳，并通过电化学转化将其转化为乙烯。”
到目前为止，这个过程需要的能量比乙烯产生的能量还多。吴说，通过使用串联电极，加州大学的工程师们能够提高生产率和选择性，这两者都是使该工艺对工业具有商业吸引力的关键指标。
吴说，控制和转化温室气体有巨大的环境优势。
“这是政府推动的。在未来，我们需要可持续发展，所以我们需要转换二氧化碳，”他说。
吴说，铜不一定是这种反应的最佳催化剂，因此行业专家有可能找到能进一步提高生产率和效率的替代品。
“我们的系统非常通用，但你可以使用首选的催化剂，”吴说。“但即使使用商用铜，我们也能将性能提高一倍以上。有了更好的催化剂，我们可以解决经济问题。”
吴去年为他们的设计申请了专利。
张说，这个系统要变得经济还需要一段时间。但是他们已经取得了巨大的进步，他说。
“10年来，这项技术进步很大。因此，在未来10年，我乐观地认为我们会看到类似的进步。这是一个游戏规则的改变，”张说。
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