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二氧化碳的捕獲、儲存和利用已被廣泛研究，以實現CO 2 零排放并解決氣候變化問題。熔鹽電解是一種很有前途的方法，可以以高電流效率同時捕獲CO 2并將其轉化 為有價值的碳材料和氧氣，從而提供有前景的正現金流。然而，這種方法仍需要對未來的放大應用進行研究。一組科學家審查了熔鹽CO 2 電解的工藝機制、鹽的選擇以及操作條件(包括溫度和電壓)的影響。該工作于2023年6月6日發表在《工業化學與材料》上 。
“碳捕獲、儲存和利用的研究對于當前的氣候變化危機至關重要，”加拿大安大略省倫敦西部大學教授鄭英說，“在這篇綜述中，我們梳理了CO 2 排放源，并討論 了新型熔鹽CO 2 電解以碳同時捕獲和轉化為最大排放場所的發電廠煙氣。總結了多種操作條件，以提供最新信息和指導。還提到了挑戰和缺點的展望未來的工作。”
這種熔鹽系統具有多種優點，包括高電流效率、所產生的碳的簡單固體分離、工程碳納米結構和正現金流。電解系統的主要組成部分是電解質、陰極和陽極。優選碳酸鹽作為電解質，以更好地保留 CO 2 與氯化物相比，吸收能力和更高的電流效率。為了避免金屬沉積副反應并實現較低的熔點，鋰、鈉和鉀的碳酸鹽被廣泛組合和使用。通常添加添加劑，特別是氧化物，以增加氯化物中的氣體吸附，并且還通過各種添加劑的材料和量影響碳納米結構。陰極材料也能夠影響碳的形態，常用的選擇是鐵、鎳、鉑、它們的金屬氧化物和合金。陽極通常采用耐久性和抗腐蝕能力強的材料，例如析氧金屬氧化物和合金。溫度和電壓是兩個重要的操作參數，因為它們控制電解的活化能。較高的溫度會抑制碳的形成，但會提高二氧化碳的產量。恒流或恒壓電解是電解系統使用的主要技術。電壓的研究不僅關注電解電勢，還關注能量消耗。
然而，熔鹽CO 2 電解留下了一些研究空白。第一個挑戰是系統規模擴大，因為當前的研究是在實驗室規模上進行的。此外，還應研究電解、高操作溫度和液態碳酸鹽下電極和設備的腐蝕。電解系統連續運行的耐久性和連續性尚未見報道。工程分析尚未進行徹底，無法為未來的商業化提供更多信息，包括整個工藝流程設計、質量和能量平衡、經濟分析等。其他挑戰包括電極表面積和形狀的設計、均勻的碳形貌、碳沉積速率研究、氣體雜質等。
鄭英教授表示：“這篇綜述的主要目標是更新當前熔鹽電解在CO 2 捕集和轉化領域的研究，涵蓋其目的、優勢、機制、新穎的研究成果以及未來的研究展望 。 ”
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