如果驾驶电池驱动的商用飞机的想法让你紧张，你可以放松一下。研究人员已经找到了将二氧化碳转化为可持续液体燃料的实用起点，包括较重运输方式的燃料，如飞机、轮船和货运火车，这些燃料可能很难电气化。

二氧化碳的中性碳再利用已经成为将温室气体埋在地下的一种替代方法。在今天发表的一项关于自然能源的新研究中，来自斯坦福大学和数据传输单位(DTU)的研究人员展示了如何比传统方法更好地将电力和富含地球的催化剂一氧化碳转化为富含能源的一氧化碳。催化剂-氧化铈-更抗损坏。从二氧化碳中提氧产生一氧化碳气体是转化二氧化碳的第一步。几乎任何液体燃料和其他产品，如合成气体和塑料，都可以使用。向一氧化碳中加入氢气可以生产合成柴油和相当于喷气燃料的燃料。该团队设想使用可再生能源制造一氧化碳，然后转化为碳中和产品。

斯坦福大学材料科学与工程副教授的三位主要作者William Jue说：“我们发现，我们可以用电来降低CO 2和100%之间的选择性，而不会产生不需要的固体碳副产品二氧化碳。

觉知DTU在这一领域的研究，邀请DTU能源转换与存储系副教授克里斯托弗格雷夫斯和当时DTU的候选人泰斯斯卡夫特到斯坦福大学一起研究这项技术。

“我们多年来一直致力于高温CO 2电解，但与斯坦福大学的合作是这一突破的关键，”该研究的主要作者斯卡夫特说，他现在是DTU大学的博士后研究员。“我们已经实现了一些单靠自己无法实现的目标——既有对更强大材料的基本理解，也有对它们的实际演示。”

转化的障碍

可持续液体燃料用于运输电气化的一个优势是，它们可以使用现有的汽油和柴油基础设施，如发动机、管道和加油站。此外，对于能源密集型碳中和燃料，电气化和飞机电气化的障碍——长途驾驶和重型电池——将不会成为问题。

虽然植物可以自然地将二氧化碳还原成富含碳的糖，但是人工电化学途径还没有广泛商业化。问题：设备用电太多，将CO转化为2分子的百分比很低，或者产生纯碳，从而损坏设备。在这项新的研究中，研究人员首先研究了不同设备中二氧化碳电解的成功和失败。

基于获得的见解，研究人员制造了两种用于CO 2转化测试的电池：一种使用氧化铈，另一种使用传统的镍基催化剂。二氧化铈电极保持稳定，而碳沉积物损坏镍电极，这显著缩短了催化剂寿命。

“二氧化铈的这种非凡能力对二氧化碳电解设备的实际寿命有重大影响，”DTU格雷夫说，他是当时斯坦福大学的资深作者和访问学者。“在下一代电解槽中，用新的氧化铈电极代替目前的镍电极，可以延长设备的使用寿命。”

商业化之路

消除早期细胞死亡可以显著降低商业化生产一氧化碳的成本。对碳积累的抑制也使新设备能够将更多的二氧化碳转化为一氧化碳，这仅限于当今电池中一氧化碳产品浓度远低于50%。这样也可以降低生产成本。

“碳对二氧化铈的抑制机制是基于以稳定的氧化形式捕获碳。我们可以用高温下CO 2还原的计算模型来解释这种行为，然后用细胞的X射线光电子能谱来证实这一点。在操作上，”本文资深作者、SUNCAT界面科学与催化中心副研究员科学家Michal Bajdich说，该中心是SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学工程学院的合作伙伴。

收集二氧化碳的高成本一直是一个障碍，与地下大规模隔离，高成本可能是利用二氧化碳制造更可持续的燃料和化学品的障碍。然而，这些产品的市场价值与避免的碳排放支付相结合，有助于通过使用CO2技术更快地克服成本障碍2。

研究人员希望他们在揭示CO 2机理方面的初步工作能够帮助其他人通过光谱和模拟电解装置来调节氧化铈和其他氧化物的表面性质，进一步改善CO 2的电解。

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