熔盐中二氧化碳捕获和电解技术概述操作参数及其影响

二氧化碳的捕获、储存和利用已被广泛研究，以实现CO2零排放并解决气候变化问题。熔盐电解是一种很有前途的方法，可以以高电流效率同时捕获CO2并将其转化为有价值的碳材料和氧气，从而提供有前景的正现金流。然而，这种方法仍需要对未来的放大应用进行研究。

一组科学家回顾了熔盐CO2电解的工艺机制、盐的选择以及操作条件(包括温度和电压)的影响。该工作发表在《工业化学与材料》杂志上。

“碳捕获、储存和利用的研究对于当前的气候变化危机至关重要，”加拿大安大略省伦敦西部大学教授郑英说，“在这篇综述中，我们梳理了CO2排放源，并讨论了新型熔盐CO2电解以碳同时捕获和转化为最大排放场所的发电厂烟气。总结了多种操作条件，以提供最新信息和指导。还提到了挑战和缺点的展望未来的工作。”

这种熔盐系统具有多种优点，包括高电流效率、所产生的碳的简单固体分离、工程碳纳米结构和正现金流。电解系统的主要组成部分是电解质、阴极和阳极。与氯化物相比，碳酸盐优选作为电解质，以保持更好的CO2吸收能力和更高的电流效率。为了避免金属沉积副反应并实现较低的熔点，锂、钠和钾的碳酸盐被广泛组合和使用。通常添加添加剂，特别是氧化物，以增加氯化物中的气体吸附，并且还通过各种添加剂的材料和量影响碳纳米结构。

阴极材料也能够影响碳的形态，常用的选择是铁、镍、铂、它们的金属氧化物和合金。阳极通常采用耐久性和抗腐蚀能力强的材料，例如析氧金属氧化物和合金。温度和电压是两个重要的操作参数，因为它们控制电解的活化能。较高的温度会抑制碳的形成，但会提高二氧化碳的产量。恒流或恒压电解是电解系统使用的主要技术。电压的研究不仅关注电解电势，还关注能量消耗。

然而，熔盐CO2电解留下了一些研究空白。第一个挑战是系统规模扩大，因为当前的研究是在实验室规模上进行的。此外，还应研究电解、高操作温度和液态碳酸盐下电极和设备的腐蚀。电解系统连续运行的耐久性和连续性尚未见报道。工程分析尚未进行彻底，无法为未来的商业化提供更多信息，包括整个工艺流程设计、质量和能量平衡、经济分析等。其他挑战可能是电极表面积的设计和形状、均匀碳形态、碳沉积速率研究、气体杂质等等。

郑英教授表示：“这篇综述的主要目的是更新当前熔盐电解在CO2捕集和转化领域的研究，涵盖其目的、优势、机制、新颖的研究成果以及未来的研究展望。”