用于二氧化碳回收的更高效电极

随着人们对可再生能源的兴趣日益浓厚，科学家们不断寻找新技术来储存能源。CO2电解是一种在回收二氧化碳的同时储存能量的有前景的方法。通过通电，CO2和水发生反应并产生更复杂的分子。

由代尔夫特理工大学的HugovanMontfort领导的一项发表在《自然通讯》上的研究提出了一种新的电极设计，可以提高CO2电解的效率。

目前广泛使用的膨胀聚四氟乙烯电极(ePTFE)是多孔的，这意味着它们的结构内部有孔。这使得气态CO2能够移动到发生反应的地方，从而导致流通池中快速形成产物;发生电解的装置。

“在电极上，使用催化剂(在本例中为铜)将施加的电流转化为化学键，”博士说。候选人范蒙特福特解释道。

“ePTFE电极已用于提高流通池的稳定性，但没有人真正考虑这些电极对设计的限制。我们研究了不同的催化剂负载量如何影响电流的分布。我们能够表明分配电流的另一种方法可以提高反应的总产率。”

“我们看到，如果这些电极上的催化剂层非常薄，电流就会集中在电极的边缘。这使得扩大这些系统的规模变得困难，因为更大的电极将需要越来越厚的催化剂层来将电流分散到电极上。通过对电流分布进行新的设计，我们展示了如何在不影响产品组合的情况下改进这种分布。”

这项研究确实提供了一种观察这些电极的新方法。“通过使用红外摄像机对其进行研究，我们可以看到电极的每个部分变得有多热。较热的部分会经历更高的电流，表明那里的反应发生得更快，”范蒙特福特补充道。

CO2电解作为一种能源生产技术具有两大优势。首先，它是一种生产乙烯和甲烷等复杂分子的碳中性方式。这些物质在化学工业中用于生产塑料、纺织品和其他材料。这些分子通常必须从天然气或石油中提取。

因此，该技术的扩展将减少化石燃料的使用。此外，这项技术仅依赖于水和二氧化碳，这是许多工业过程中作为废物产生的分子，大气中已经存在丰富的二氧化碳。

“尽管CO2电解是在不久的将来提供碳中性化学品的技术之一，但仍然存在严重的局限性，阻碍了其在化学工业中的广泛应用，”VanMontfort说。

“我们的新设计并不能解决与这项技术相关的所有问题。尽管如此，我们还是抱有很大希望，只要几十年的时间，它就能在工业规模上产生影响。”

“这项发表的研究是一项重大的国际合作，”范蒙特福特补充道。

“我们与澳大利亚的一个小组合作，该小组在使用扫描电子显微镜对非常小的物体进行成像方面经验丰富。这项工作是团队的努力，每一位合著者都为这篇文章做出了贡献。而且，另一方面，新闻似乎“在科学世界中快速旅行。我们被邀请就我们的发现进行演讲，人们要求我们解释我们的技术并与他们合作。”

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