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        二氧化碳電化學還原概述

        2017-09-08 06:09:22張琪許武韜劉予宇張久俊
        自然雜志 2017年4期
        關(guān)鍵詞:法拉第單質(zhì)電催化

        張琪,許武韜,劉予宇②?,張久?、??

        ①上海大學理學院,上海 200444;②上海大學可持續(xù)能源研究院,上海 200444

        二氧化碳電化學還原概述

        張琪①,許武韜①,劉予宇①②?,張久?、佗??

        ①上海大學理學院,上海 200444;②上海大學可持續(xù)能源研究院,上海 200444

        在過去的幾十年里,二氧化碳(CO2)電化學還原技術(shù)的迅猛發(fā)展越來越引起國際國內(nèi)的廣泛關(guān)注。此技術(shù)可以利用太陽能、風能、潮汐能等可再生能源及核電/水電的棄電,將溫室氣體CO2還原為低碳燃料和有經(jīng)濟價值的化學品。這一技術(shù)可以促進廢棄物(氣體)利用以實現(xiàn)能源儲存與轉(zhuǎn)換,變廢為寶,被認為是一種綠色環(huán)保、有發(fā)展?jié)摿Φ腃O2處置方法。使用的催化劑和電解質(zhì)不同,CO2電化學還原過程給出的產(chǎn)物也不盡相同。本文概述了CO2電化學還原的原理以及催化劑、電解質(zhì)和反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀。

        CO2電化學還原;催化劑;電解質(zhì);反應(yīng)器

        大氣中天然二氧化碳(CO2)一般通過化石燃料的燃燒、動植物的呼吸作用、有機物的腐爛等過程產(chǎn)生,而近年大氣中CO2濃度快速增加是工業(yè)革命以來社會飛速發(fā)展所引發(fā)的后果,源于化石燃料的大量使用[1]。從2017年5月美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)公布的過去60年大氣中CO2的濃度變化趨勢(圖1)可以看出,大氣中CO2濃度一直處于急速增長之中。一個需要關(guān)注的事實是,在2015年4月到5月期間,大氣CO2濃度首次突破了400 ppm(parts per million, 10-6)。CO2濃度的增加對環(huán)境造成了顯著的負面影響,使地面吸收的太陽光的熱量不易散失,導(dǎo)致全球變暖,進而引起兩極冰川融化、海平面上升等。有研究表明,目前的CO2濃度即使不再增加,靠地球的自身消化能力,也要近1 000年才能消除從前所累計的溫室效應(yīng)的影響[2]。因此,CO2減排和有效的回收利用,成為當前一個重要的熱點話題。

        隨著人口數(shù)量急劇增長與經(jīng)濟高速發(fā)展,能源需求急劇上升,全球能源短缺問題會變得日漸突出。把目前因無法直接并入?yún)^(qū)域電網(wǎng)而利用率不高的可再生能源(風能、太陽能、潮汐能等)儲存和利用起來,是緩解這種危機的有效途徑之一。利用可再生能源將CO2還原成低碳燃料和有經(jīng)濟價值的化學品,不僅能達到CO2減排和保護地球環(huán)境的目的,還能將閑散的非常規(guī)能量加以儲存,從而可以極大地緩解能源危機[3]。

        圖1 大氣中CO2濃度變化趨勢(圖片來源:www.esrl.noaa.gov/ gmd/)(紅線表示月平均數(shù)據(jù),黑線表示修正后數(shù)據(jù))

        CO2是碳的最高氧化態(tài)產(chǎn)物之一,其標準摩爾生成焓為-394.38 kJ/mol。它也是C1家族中最為廉價和豐富的碳資源,其化學性質(zhì)穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)不易被破壞。目前,有很多CO2處置方法還在探索中,例如:①地下儲存,即將分離回收之后的CO2注入到即將耗竭的油氣儲層和不可開發(fā)的甲烷煤層。通過向油田中注入CO2,可以提高石油回采率。這是一種非常有前景的碳埋存技術(shù)。②深海封存,也就是把CO2注入到深海中進行長時間的存儲。目前深海封存在全世界還未被真正采用,也未開展試點示范,仍處于研究階段[4]。實際上,這些方法只能把CO2轉(zhuǎn)移,并不能真正地將CO2消減,治標不治本。于是,人們把目光轉(zhuǎn)向CO2的轉(zhuǎn)化和利用技術(shù),包括化學法、電催化法、光催化法和光電催化法等方法。

        電催化CO2還原方法實際上有高溫和低溫兩種,本文著重介紹的是低溫還原技術(shù)。這種技術(shù)因以下優(yōu)點受到廣泛關(guān)注:①整個還原過程的電勢電壓可控,易于操作;②整個還原過程幾乎無廢水產(chǎn)生;③整個還原過程所需要電能可來自太陽能、風能、地熱能、潮汐能等可再生能源,以及核電站、水電站低谷用電時的棄電,沒有新的CO2排放;④系統(tǒng)可根據(jù)需要進行任意調(diào)整。因此,電化學轉(zhuǎn)化技術(shù)很適合不同規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用[5]。

        CO2電化學還原就是一個利用電能將CO2在電解池的陰極上還原的過程,而OH-在陽極上被氧化成氧氣。由于還原CO2需要的活化能較高,施加一定高電壓后才能實現(xiàn),而作為陰極過程的競爭氫析出反應(yīng)(hydrogen evolution reaction,HER)也同時隨電壓的增高而變得越發(fā)嚴重,抑制了CO2的還原,導(dǎo)致過多的能量消耗。因此,尋找合適的催化劑,降低CO2還原活化能和抑制氫析出是實現(xiàn)高效還原的關(guān)鍵。CO2電化學還原的流程如圖2所示。從圖中看出,整個CO2電化學還原過程是利用太陽能、風能、地熱能、潮汐能等可再生能源提供的電能以及用電高峰期以外的所發(fā)多余核能/水電能把CO2電化學還原生成燃料和有經(jīng)濟價值的化學品,從而實現(xiàn)CO2資源的高度回收與利用,達到減排的目的??梢?,CO2電化學還原是一種綠色環(huán)保、變廢為寶的處理CO2的方法。

        在介紹低溫CO2電化學還原技術(shù)之前,有幾個首先需要明確的概念:①產(chǎn)物的選擇性(selectivity),指特定還原產(chǎn)物的量占總還原產(chǎn)物的量的比率(%);②催化劑的穩(wěn)定性(stability),指在催化過程中催化活性的持久時間(小時);③法拉第效率(Faradaic efficiency),指實際生成物和理論生成物的百分比(%);④電流密度(currentdensity),指單位面積所通過的電流(mA·cm-2),和催化劑的活性有一定的關(guān)系。

        圖2 CO2電化學還原的流程圖

        1 電化學還原CO2的原理

        CO2電化學還原及其競爭H2逸出反應(yīng)在水溶液中進行時的部分陰極反應(yīng)機理簡單描述如下:

        在電化學還原反應(yīng)的初始階段,CO2將首先被吸附在陰極催化劑表面,形成中間產(chǎn)物由于超電勢和電阻損耗的存在,往往施加至少2V的陰極電勢,才能使電解反應(yīng)實際進行。出的電解產(chǎn)物也不同,如一氧化碳(CO)、甲酸(HCOOH)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)和乙烯(C2H4)等。由于是在水溶液中,反應(yīng)式(9)和(10)表示的析氫反應(yīng)也會發(fā)生,從而產(chǎn)生氫氣。如果還原電勢過高,產(chǎn)生氫氣也越多。因此,在CO2電化學還原中,一般會使用合適的催化劑來降低電化學還原CO2反應(yīng)的過電勢,促進電催化還原,提高產(chǎn)物選擇性和電流效率。表1給出在CO2還原過程中不同得失電子數(shù)所對應(yīng)的產(chǎn)物以及對應(yīng)的還原電勢[6]。

        表1 根據(jù)反應(yīng)中反應(yīng)物的標準吉布斯能計算得到的CO2在水溶液中部分標準電勢(1.0 atm,25℃)[6]

        2 CO2電化學還原技術(shù)的幾個關(guān)鍵問題

        2.1 催化劑

        電催化過程中,具有碳氧雙鍵(C=O)結(jié)構(gòu)的CO2將會與催化劑的核心元素(主要是有空原子d軌道的金屬元素)發(fā)生配位作用,使C原子和O原子之間的鍵能減小,CO2分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性減弱,即降低CO2分子斷裂反應(yīng)的能壘,最終催化整個電化學還原過程[7]。圖3給出了在元素周期表中可用于制作電化學還原CO2催化劑的核心元素的分布。

        圖3 可用來制作電化學還原CO2催化劑的金屬元素

        目前,被開發(fā)的CO2電化學還原催化劑大致可分為4類:①金屬單質(zhì)和金屬氧化物催化劑;②合金催化劑;③有機金屬絡(luò)合物催化劑;④其他新型催化劑。

        2.1.1 金屬單質(zhì)和氧化物催化劑

        金屬單質(zhì)和氧化物催化劑,主要是由金屬單質(zhì)和/或金屬氧化物構(gòu)成,很多時候被附著在電極支持體(supporting)上使用。該類催化劑制備簡單,導(dǎo)電性強。此類催化劑的性能受制備條件和方法以及其在電極表面上的形貌影響較大,因此通過制備方法及其電極結(jié)構(gòu)調(diào)控可以提高催化活性、穩(wěn)定性及選擇性。此類催化劑是CO2電化學還原研究領(lǐng)域研究和應(yīng)用最廣泛的一類。電極制作使用不同金屬材料,則產(chǎn)物、轉(zhuǎn)化率和電流效率也不相同?;诖呋阅芎徒?jīng)濟等方面考慮,常用的元素有銅(Cu)、錫(Sn)和鋅(Zn)等。

        Cu是少數(shù)可以抑制析氫反應(yīng)的金屬之一,被廣泛地用作電化學CO2還原催化劑。用Cu單質(zhì)作催化劑時得到的產(chǎn)物,除了CH4、C2H4、CO、HCOOH等低碳碳氫化合物以外,還出現(xiàn)過含有6個碳原子的高碳化合物[8-9]。生產(chǎn)這些產(chǎn)物的法拉第效率,受溫度、電解質(zhì)濃度、施加電壓、溶液酸度甚至電極材料純度的影響。例如:使用純度高達99.999%的Cu作為陰極在CO2飽和的0.5 mol/L KHCO3電解質(zhì)中還原CO2時,Hori等人發(fā)現(xiàn),升高溫度(從0到40℃),CH4的法拉第效率會從65%降到接近0%,而C2H4的法拉第效率增幅則達到了20%。他們還發(fā)現(xiàn),當施加電壓為-1.2 V(vs. NHE)或者更正時,得到的主要產(chǎn)物是CO;當施加電壓為-1.2 V(vs. NHE)或者更負時,還原產(chǎn)生的CO就會和H+離子結(jié)合生成CH4、C2H4等碳氫化合物,CO的法拉第效率就會降低[10]。

        金屬Sn同樣以無毒、價格低廉、高選擇性等優(yōu)點在CO2電化學還原中得到了廣泛研究。據(jù)報道,在水溶液中,Sn電極是CO2電化學還原生產(chǎn)甲酸最具活性的電極。Sn的化學形態(tài)對甲酸的選擇性有影響,已有多種形貌的Sn單質(zhì),如多孔錫和錫金屬線等[11-12],被探索用于CO2電化學還原制備甲酸。相比之下,在非水溶液中,用Sn電極得到的主要產(chǎn)物是CO和少量的甲酸、草酸等[13-14]。也有最新研究報道,Sn金屬的CO2電還原活性是因為Sn金屬表面有Sn氧化物。如果去除Sn的氧化物,單質(zhì)Sn就顯示不出明顯的電催化活性[15]。

        在早期電化學還原CO2的研究中,Pb、Zn、Hg和Cd等金屬元素由于有很高的析氫電位,也被嘗試用作電極材料,并展現(xiàn)出不同的催化活性和產(chǎn)物選擇性。如在0.1 mol/L KHCO3水體系中,用Zn、Cd和Hg陰極還原CO2生產(chǎn)甲酸和CO,法拉第效率分別是20%、39%和94%,而CO的法拉第效率分別是39.6%、14.4%和0.0%[16]。用Zn單質(zhì)作電極材料時,CO2電化學還原產(chǎn)物主要是CO。原因可以推斷是,CO2在電化學還原的過程中,先形成中間體,此中間體可以吸附在Zn電極表面,繼續(xù)轉(zhuǎn)化為CO(反應(yīng)式(2))。由于Zn金屬對CO的吸附能力很差,CO一經(jīng)形成,便傾向于脫離Zn電極表面,成為主要還原產(chǎn)物。如果電極對CO吸附能力較強,CO可能會繼續(xù)被還原下去,得到其他還原產(chǎn)物。此外,金屬Pb、Hg和Cd的毒性很大,已經(jīng)不被用作電極和催化劑材料。

        2.1.2 合金催化劑

        每種單質(zhì)金屬都有各自的電化學氧化還原特性,用它們制備合金材料,金屬元素比例會影響產(chǎn)物的法拉第效率和電流密度。表2比較了單質(zhì)Cu和Cu-Au合金在0.5 mol/L KHCO3水溶液中催化CO2還原的產(chǎn)物(醇類和甲酸)及法拉第效率。實驗的Cu-Au合金被電沉積在納米級多孔Cu膜(nanoporous Cu film,NCF)上??梢钥闯觯珻u-Au合金和單質(zhì)Cu還原CO2產(chǎn)物的法拉第效率明顯不同[17]。

        表2 單質(zhì)Cu和Cu-Au合金的電催化CO2還原產(chǎn)物和法拉第效率[17]

        通過不斷調(diào)整合金的比例,尋找出性能最好的合金催化劑,就可能得到性能好于元素單質(zhì)的催化劑。比如,當利用Sn-Pb合金作電極材料電化學還原CO2產(chǎn)生甲酸時,2 h電解的平均電流密度和法拉第效率分別達到了45.7 mA?cm-2和79.8%,明顯高于單一的Sn或Pb金屬的相應(yīng)指標[18]。

        最近,有研究報道,具有核殼結(jié)構(gòu)的催化劑對CO2電化學還原有良好的催化作用。圖4顯示一種核殼結(jié)構(gòu),內(nèi)心是Ag3Sn,外殼是SnOx的Ag-Sn雙金屬催化劑。這種新型結(jié)構(gòu)的催化劑,在-0.8 V (vs. RHE)電勢下電催化還原CO2生成甲酸,選擇性高達80%[19]。

        圖4 Ag-Sn雙金屬催化劑核殼結(jié)構(gòu)[19]

        2.1.3 有機金屬絡(luò)合物催化劑

        除了金屬單質(zhì)及其合金材料,金屬絡(luò)合物也一直被嘗試用作CO2電還原催化劑。圖3中標識出的金屬元素,大多數(shù)可以用作絡(luò)合物催化劑的核心金屬原子,其中過渡金屬,特別是貴金屬元素最常見。圖5給出了幾個有代表性且可以和金屬形成有機金屬絡(luò)合物催化劑的含氮有機配體,其中氮位是配位齒,可以是四齒、三齒、二齒或者單齒,比如卟啉(porphyrin)、酞菁(phthalocyanine)、三吡啶(terpyridine)、二吡啶(2,2’-bipyridine)以及吡啶(pyridine)。實際上這些配體通過某個位置上置入官能團或者元素置換,還衍生出了更多結(jié)構(gòu)上相似的配體。形成的絡(luò)合物與配體對應(yīng)絡(luò)合物相比,電催化性能也將有一定區(qū)別[5]。使用有機金屬絡(luò)合物催化劑得到的CO2還原產(chǎn)物主要是CO[20-24]。

        圖5 幾種有代表性的有機配體

        2.1.4 新型催化劑

        MOF是指金屬有機框架(metal-organic frameworks),是具有高比表面的新型催化劑。通過對這種催化劑結(jié)構(gòu)的調(diào)整可優(yōu)化催化性能。這類催化劑是將有催化活性的催化劑單元,通過原子層沉積方法進行合成。方法類似于砌墻,將催化劑一層一層地連接起來。這種CO2電還原催化劑的還原產(chǎn)物通常是CO,具有施加的電壓低、法拉第效率高、工作壽命相對較長等優(yōu)點[25-26]。Kornienko等人[26]曾利用鈷卟啉MOF(Al2(OH)2TCPP-Co)作催化劑,選擇性地把CO2催化還原成CO,選擇性超過76%,而且催化活性可以保持約7 h。結(jié)構(gòu)和催化過程如圖6所示,A是催化劑活性單元,B是形成的MOF結(jié)構(gòu),C是整催化過程。

        圖6 MOF的結(jié)構(gòu)和催化過程[26]

        近年來出現(xiàn)了一種以微生物作為陰極催化劑對CO2進行還原的電化學技術(shù)。在這種技術(shù)中,混合菌群直接在電極上轉(zhuǎn)化為氫氣獲得電子。利用獲得的電子,將CO2分別轉(zhuǎn)化為CH4和CH3COOH。生物陰極群落構(gòu)成包括醋酸桿菌屬、甲烷桿菌屬和甲烷微粒菌屬等功能微生物[27]。

        除了含有金屬的催化劑可以用來電化學還原CO2以外,一些非金屬電極/催化劑也有良好的電催化性能。例如:導(dǎo)電聚合物電極(conducting polymer electrodes)、芳香族胺催化劑(aromatic amine catalysts)、自由基陰離子催化劑(radical anion catalysts)等。以導(dǎo)電聚合物為例,Koleli 等人[28]在甲醇中用聚苯胺(polyaniline)電極電化學還原CO2,產(chǎn)生CH3COOH和HCOOH,法拉第效率分別是78%和12%。Aydin等人[29]發(fā)現(xiàn),聚吡咯(polypyrrole)電極在甲醇中高壓下也能很好地催化還原CO2,對HCHO、HCOOH和CH3COOH的最大的法拉第效率分別是1.9%、40.5%、62.2%。

        2.2 電解質(zhì)

        在電化學還原CO2過程中,除了電極材料以外,電解質(zhì)也會對還原產(chǎn)物有影響。目前,電化學還原 CO2體系的電解質(zhì)主要分為水溶液體系和非水溶性體系兩大類。非水溶性介質(zhì)的研究方向主要有甲醇(CH3OH)等有機溶劑和離子液體。其中離子液體有良好的導(dǎo)電性,對CO2的溶解能力良好,因此目前受到了廣泛的關(guān)注。在水溶液中電化學還原CO2可在室溫和常壓下進行,通過選擇不同電極和電極電勢來改變產(chǎn)物,調(diào)控反應(yīng)速率和選擇性,因此對電化學CO2還原有著更好的利用價值。

        在水溶液中電化學還原CO2,法拉第效率受電解質(zhì)中陽離子的影響。Murata和Hori[30]在測試了幾種0.1 mol/L MHCO3溶液(M=Li、Na、K和Cs)后發(fā)現(xiàn),Na+、K+和Cs+對還原CO2有促進作用。此外,他們還發(fā)現(xiàn)C2H4的生成效率與陽離子的半徑大小有關(guān),順序是Li+> Na+> K+> Cs+。Kyriacou和Anagnostopoulos[31]也發(fā)現(xiàn)了同樣的規(guī)律。在用Fe(0)TPP作催化劑,二甲基甲酰胺(DMF)和四烷基銨(TAA)鹽作電解質(zhì),電化學還原CO2時,將Mg2+離子加入溶液,他們發(fā)現(xiàn)CO2還原速率顯著提高,催化劑穩(wěn)定性也被改善,同時生成CO的法拉第效率超過94%。

        非水溶液體系的使用可以增加CO2的溶解度和抑制氫析出,從而提高電流效率。非水體系應(yīng)用最多的就是有機溶劑,如乙腈、N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF)等。因非水體系有機溶液毒性大、電流密度低等缺點,后來人們開始利用離子液體作電解質(zhì)。離子液體又被稱為室溫熔融鹽,是一種全部由正負離子組成的液體,在室溫附近很寬的溫度范圍內(nèi)均為液態(tài)[32]。離子液體因具有穩(wěn)定性好、蒸氣壓小、毒性小等優(yōu)點,最近引起了廣泛的關(guān)注。將離子液體用于電化學還原CO2時,由于離子液體能夠很好地溶解CO2,可以增加電化學轉(zhuǎn)化的速率。離子液體也存在一些不足之處:①合成工藝復(fù)雜,產(chǎn)生廢水;②生產(chǎn)成本較高;③穩(wěn)定性及循環(huán)再生利用問題有待解決。

        2.3 反應(yīng)器

        電解池的設(shè)計直接關(guān)系到CO2電還原反應(yīng)的優(yōu)化,實驗人員一般都會根據(jù)自己的需求來設(shè)計電解池。目前,在實驗室中使用的CO2電化學還原反應(yīng)裝置主要是如圖7所示的H型電解池。其特點是制作過程相對容易、操作簡單。在實驗過程中,CO2氣體先通過陰極室,使陰極的電解質(zhì)溶液中的CO2始終處于飽和狀態(tài),以促進與催化劑表面的充分接觸。但一般CO2在水溶液中的溶解度低,為了解決這一問題,研究人員常使用氣體擴散電極(gas diffusion electrode)。它是一種多孔的復(fù)合電極,可以加快CO2氣體向電極的擴散速度,使得CO2在這種多孔電極上充分反應(yīng);同時還可以抑制析氫反應(yīng),提高法拉第效率[33]。Wang等人[34]發(fā)現(xiàn),Sn的氣體擴散電極在0.5 mol/L KHCO3溶液中可以選擇性地把CO2催化還原成HCOOH(HCOO-),法拉第效率高達73%。

        圖7 實驗用電解池構(gòu)造實例圖[35]

        在實際運行中,更要選擇穩(wěn)定性相對高的陰極材料,根據(jù)具體的情況設(shè)計合適的反應(yīng)器。到目前為止,CO2電化學還原技術(shù)雖然還沒有實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用,但已經(jīng)報道出了一些接近工業(yè)應(yīng)用的反應(yīng)裝置。圖8所示是一個大型反應(yīng)系統(tǒng)。純CO2或者CO2/N2混合物與0.45 mol/L KHCO3的陰極電解液混合后,從陰極一端進入陰極室,1 mol/L KOH的陽極電解液向上通過陽極室,在反應(yīng)器中進行CO2的電化學還原。圖9是反應(yīng)器部分的局部放大。

        圖8 反應(yīng)系統(tǒng)圖[36]

        圖9 反應(yīng)裝置圖[36]

        3 問題和挑戰(zhàn)

        CO2電化學還原技術(shù)在達到實用化和工業(yè)化規(guī)模之前,仍然有很多關(guān)鍵問題亟需解決。首先,催化劑活性低。在電化學還原CO2時,需要更高地提高電勢來推動反應(yīng)進行,因而帶來更多的氫析出。其次,產(chǎn)物選擇性差。目前有些催化劑得到的產(chǎn)物常是混合物[37-39]。再者,催化劑穩(wěn)定性低。在文獻中報道的催化劑的穩(wěn)定性都在十數(shù)小時之內(nèi)。在電化學還原CO2的過程中,金屬電極有時會逐漸地被還原的中間體所覆蓋,堵塞催化劑的活性位點,導(dǎo)致催化劑的快速失活[36]。另外,在施加高槽電壓的情況下,電解質(zhì)溶液容易被分解。最后,反應(yīng)器的放大是實現(xiàn)該技術(shù)成功的必要步驟。盡管有些科技工程專家已經(jīng)做了一些嘗試,但目前還不夠成熟,而且催化劑不耐用,易失活。因此,在反應(yīng)器方面,我們要優(yōu)化系統(tǒng);同時也要開發(fā)耐用的催化劑[40]。

        (2017年6月14日收稿)

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        (編輯:沈美芳)

        An overview of electrochemical reduction of carbon dioxide

        ZHANG Qi①, XU Wutao①, LIU Yuyu①②, ZHANG Jiujun①②
        ①College of Sciences, Shanghai University, Shanghai 200444, China; ②Institute of Sustainable Energy, Shanghai University, Shanghai 200444, China

        Over the past decades, electrochemical reduction of CO2(ERC) has

        widespread attentions due to its ability to store renewable energy from solar, wind, tidal and so on as well as abandoned electricity energy nuclear/hydroelectricity power plants in the forms of low-carbon fuels and valuable chemicals. This technology can promote energy storage and the utilization of waste (gas). It is considered to be a green and promising CO2disposal method. When using different catalysts, electrolytes and reactor design for ERC, the products and system energy efficiency obtained would be different. Here, we give a brief overview of the ERC fundamentals and the current state of this technology.

        ERC, catalyst, electrolyte, reactor

        10.3969/j.issn.0253-9608.2017.04.002

        ?通信作者,E-mail: liuyuyu@shu.edu.cn

        ??加拿大工程院院士,研究方向:電化學、電催化、光電化學、電化學能源儲存與轉(zhuǎn)換

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