利用低成本顏料,實現高速、高效率、高耐久之CO2→CO轉換

 

刊登日期:2025/5/14
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日本東北大學與北海道大學、東北大學衍生新創企業AZUL Energy利用一種藍色顏料「苯二甲藍鈷(Cobalt Phthalocyanine; CoPc)」做為觸媒,並透過電化學手法「二氧化碳電解還原反應」,成功地以世界最高水準的效率將二氧化碳轉換為一氧化碳。透過此項技術,將可望實現以低成本、高效率的方式從二氧化碳生產合成燃料等原料用途的一氧化碳。

研究團隊開發了一項將CoPc溶液直接塗佈於氣體擴散電極上以形成結晶的方法,此方式無須使用接著劑即可固定觸媒,省略了乾燥或熱處理等過程,俾使觸媒層的形成時間大幅縮短至約15分鐘,相較既有方法大為簡化。

研究團隊將氣體擴散電極做為正極,並於鹼性電解質中進行二氧化碳電解還原反應,在每平方公分超過1安培的實用電流密度下,以90%以上的法拉第效率(即從電極流出的電子中,參與目標反應的比例)將二氧化碳成功轉換為一氧化碳。以往的CoPc類觸媒僅能在每平方公分0.5安培以下的電流密度下展現性能。

此外,在每平方公分150毫安培的電流密度下,二氧化碳電解還原反應的性能維持長達143小時。相較之下,既有觸媒的耐久時間僅約100小時,顯示新技術在耐久性方面也具有優勢。研究團隊也透過次世代放射光設施「NanoTerasu」進行結構解析與理論計算,並確認觸媒在結晶化後分子排列更加緊密,有助於提高表面電子的移動效率。


資料來源: https://chemicaldaily.com/archives/632777
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