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一氧化碳电还原在高选择性乙烯生产中的应用

by Wiley

(乙烯)Ethylene, 或者 ethene是化学工业的主要原料,包括作为生产各种塑料的原料。在《 Angewandte Chemie》杂志上,科学家们现在介绍了一种新的电化学技术,用于从一氧化碳中选择性地和高能效地生产乙烯,而一氧化碳可以从可再生资源和废物中获得。

从经济和环境角度来看,通过节能方法将一氧化碳(CO)转化为乙烯是使用非石化原料的关键过程。如今,乙烯通常是通过将石油精炼厂生产的石脑油进行蒸汽裂化来生产的。在此过程中,长链碳氢化合物在800至900°C时会分解成较短的链。或者,可以从合成气(从煤气化获得的CO和氢气的混合物)中生产乙烯,尽管也可以从沼气,木材和作为碳源的废物中获得乙烯。

费-托工艺可用于将合成气转化为碳氢化合物(包括乙烯)的混合物。该方法的缺点是200至250°C,5至50 bar压力的高能耗条件以及宝贵的氢气消耗。另外,最多30%的产物是优选的C 2烃(乙烯和乙烷)。无法防止形成更长的链,分离乙烯的过程很复杂,还会产生30-50%的CO2,这是不希望的排放,代表了碳的浪费。

与厦门大学的 Dehui Deng 和中国科学院大连化学物理研究所合作的研究人员现在已经提出了一种新的直接电催化工艺以高选择性生产乙烯的新方法。在这种方法中,使用铜催化剂和电流在室温和标准压力下用水还原CO。

通过优化气体扩散电极的结构,研究人员能够实现无与伦比的法拉第效率(电化学反应中的电荷转移效率)为52.7%,并突破了30%的C2选择性极限。没有二氧化碳排放发生。该方法的成功取决于具有最佳调节疏水性的碳纤维微孔层,该疏水性可作为催化活性铜颗粒的载体,并在水相中具有最佳的氢氧化钾浓度。这增加了电极处的CO浓度并增加了碳原子之间的耦合。该反应的副产物乙醇,正丙醇和乙酸为液体,易于分离气态乙烯。

原文链接:https://phys.org/news/2019-12-electroreduction-carbon-monoxide-highly-production.html

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