可再生电力驱动的二氧化碳电还原过程经济性分析与环境影响评价--离子液体清洁过程北京市重点实验室

　　电催化二氧化碳转化（CO2R）是实现碳循环闭环和储存可再生能源的有效途径，同时为一系列工业应用急需的化学品的可持续生产提供可能性，在国际上受到广泛关注。随着基础研究的不断深入，CO2R反应选择性及速率得到显著提升，部分目标产物已显现出可商业化生产的前景。在此背景下，为加速CO2R成为规模化生产化工产品的可行方式，对该体系的实际应用及经济方面的考量同样需要予以重视。

　　近期，斯坦福大学和多伦多大学的Jaramillo及Sargent等人在Science上发表了题为"What would it take for renewably powered electrosynthesis to displace petrochemical processes "的文章，对CO2R制化学品的各过程进行评价分析并对该技术在商业化方面的进展进行综述。

　　研究通过对电解水制氢气及CO2R制一氧化碳、乙醇及乙烯过程进行分析，提出当可再生电力成本低于4美分/kWh且电能转化率高于60%时，上述电还原过程能够比肩现有化工生产过程，并进一步发现由核能及地热能转化的电能成本更具优势。

图1. 基于电催化合成不同化学品过程的生产成本分析

(图片来源：Science.)

　　随后研究对CO2R制甲酸、一氧化碳、乙烯及乙醇过程进行碳排放量分析，结果显示当电能碳密度低于0.11kg CO2e/kWh时各过程可达到碳减排的目的。上述结论从定量的角度展示了CO2R在兼具实现经济效益与环境保护方面的潜质。同时，文章全面总结了CO2R未来实际应用中有待解决的技术挑战及经济壁垒，并提出电催化与生物催化耦合制化学品的思路，为该领域的后续技术发展提供参考。

图2. 基于电催化合成不同化学品过程的碳排放量分析

(图片来源：Science.)

原文链接：

https://doi.org/10.1126/science.aav3506

原文作者：

Phil De Luna, Christopher Hahn, Drew Higgins, Shaffiq A. Jaffer, Thomas F.Jaramillo*, Edward H.Sargent*