Низкотемпературный возобновляемый синтез химического сырья и спецхимии

Полное название: Возобновляемый синтез химического сырья и специальных продуктов с использованием низкотемпературного электрохимического восстановления CO2 Аннотация: Рентабельный возобновляемый синтез химических веществ и топлива является необходимым условием для его внедрения в современную экономику. Граничными условиями для последовательности синтеза являются наличие возобновляемой энергии в достаточном количестве и ее прерывистый характер. Рентабельность затруднена с учетом низких цен на ископаемые энергоносители и физических ограничений эффективности процессов. В презентации обсуждаются два варианта использования электрохимического восстановления CO2: процесс, наиболее близкий к промышленному применению, состоит из двух основных компонентов: во-первых, электроэнергия от ветра или солнца аккумулируется путем электролиза в энергоносители, такие как водород (H2) или монооксид углерода (CO). Будут рассмотрены плотность тока, фарадеевская и электрическая эффективность, а также долговечность этого процесса. Во-вторых, на следующем этапе гибкая смесь CO, CO2 и H2 подается в многоступенчатый процесс анаэробного брожения, где они первоначально преобразуются в уксусную кислоту и этанол с высокой углеродной эффективностью и, таким образом, практически без каких-либо нежелательных побочных продуктов. Сегодняшняя экономическая ценность достигается за счет дальнейшей конденсации продуктов C2 в специальные химические вещества C4 и C6 (карбоксилаты и спирты). В конечном итоге, при масштабировании до сотен мегаваттных диапазонов эти молекулы могут быть использованы в качестве топлива. В докладе рассматривается потенциальное решение с использованием коммерчески доступного газодиффузионного электрода на основе серебра (используемого в промышленном хлор-щелочном электролизе) в качестве катода в электролизере CO2. Была продемонстрирована плотность электрического тока до 300 мА·см² в течение более 1200 часов непрерывной работы. Фарадеевская эффективность процессов анаэробного брожения была практически количественной [1]. Компании Evonik и Siemens решили вывести эту технологию на промышленный уровень. Проект называется Rheticus [2]. В целом, такой подход называют искусственным или техническим фотосинтезом. В настоящее время на стадии исследований находится одностадийное прямое электрохимическое восстановление CO2 до углеводородов, таких как этилен или этанол. Будет представлена серия новых разработанных электрокатализаторов на основе медного минерала парамелаконита. Распределение продуктов можно регулировать, заменяя атомы меди атомами серебра и используя кристаллографическое расположение в качестве наношаблона. Ключевые слова: технический фотосинтез, прямое электрохимическое восстановление CO2, анаэробное брожение, наношаблонный электрокатализатор. Полная статья: https://www.proceedings.iaamonline.org/article/vpoam-2103159