先进的太阳能驱动二氧化碳光热-电催化共还原系统设计与研究

《Catalysis Science & Technology》：Advanced solar-driven CO2 photothermal–electrocatalytic co-reduction system design and research

CO?高效还原面临热化学系统低效与电催化预热需求的双重挑战。本文创新设计热化学-电催化耦合系统，利用热化学反应器的高温副产预热催化剂，构建CO?同时电催化还原水与二氧化碳的协同体系。数值模拟显示，优化热化学参数可使该子系统效率达25.42%，电催化部分效率达99.21%，耦合后整体效率提升29%。

　　

高效地减少二氧化碳（CO?）对于实现碳中和和可再生燃料的合成具有重要意义。然而，传统的二氧化碳热催化系统受到能量利用效率的限制，而高温电催化则受到材料预热需求的限制。鉴于热催化过程中产生的高温热量未被有效利用，本文提出了一种结合热催化和电催化的二氧化碳还原系统。该系统可以利用热催化过程中产生的高温产物进一步进行氢气（H?O）和二氧化碳（CO?）的电催化共电解反应，同时解决了热催化效率低以及电催化还原需要预加热的问题。针对这两个子系统建立了数学模型，并进行了热力学分析。结果表明，通过优化反应参数可以提高热催化部分的效率，其最大效率可达25.42%；电催化部分的电解效率可达99.21%。当这两个系统耦合用于催化二氧化碳时，整个系统的整体效率可提升至95.80%，相比单独使用时提高了29.00%。