二氧化碳回收：电解质的作用是什么

石油、煤炭或天然气的燃烧会产生二氧化碳或一氧化碳2.这种臭名昭著的温室气体是全球变暖的主要驱动力，但它也是一种原材料。从技术上讲，转换一氧化碳是可能的2转化为有用的碳化合物，这个过程需要能量、水、合适的电极和特殊的催化剂。

一氧化碳2可电化学转化为一氧化碳、甲酸盐或甲烷，也可转化为乙烯、丙醇、乙酸盐和乙醇。然而，工业过程必须设计为具有高度选择性和极高的效率，以仅生产所需的产品，而不是产品的混合物。

“通过电解还原一氧化碳2对于有用的碳氢化合物，我们可以在不使用化石资源的情况下生产新燃料。因此，我们将 CO2回到循环中，就像回收一样，“亥姆霍兹青年研究者小组”电化学转化“负责人Matthew Mayer博士解释说。用于电解的电能可以由风能或太阳能的可再生能源提供，使该过程可持续。

零间隙电池：多层三明治

从学校开始，我们知道电解可以在一个简单的水杯中进行;它的进一步发展是H细胞，其形状像字母H。然而，这种电池不适合工业用途。相反，工业电解槽采用由几层组成的三明治结构设计：左右是传导电流的电极，并涂有催化剂，催化剂是一种铜基气体扩散层，可让 CO 进入2气体和分离膜。

电解质(此处在阳极供应，称为阳极电解液)由溶解的钾化合物组成，并允许离子在电极之间移动。该膜旨在允许带负电荷的离子通过并阻止带正电荷的钾离子。

问题：钾晶体

然而，来自电解质的钾离子穿过膜并在阴极形成微小的晶体，堵塞孔隙。“这不应该发生，”Matthew Mayer团队的博士生Flora Haun说。

使用扫描电子显微镜和其他成像技术，科学家们能够详细研究阴极晶体形成的过程。“通过能量色散X射线分析，我们能够定位单个元素并准确显示钾晶体形成的位置，”Flora Haun解释说。

研究表明，电解质含有的钾越多，阴极堵塞的越多。但是没有简单的方法可以解决这个问题：一方面降低钾浓度是好的，但另一方面是坏的，因为反应平衡也会发生变化：产生一氧化碳而不是所需的乙烯。

电解液是关键

“最重要的观察结果是阳离子仍然可以穿透阴离子交换膜，但在一定程度上取决于电解质的浓度。并且随着电解质的浓度，我们同时调节哪些产品是由一氧化碳形成的2，“ 该团队的博士后研究员Gumaa El Nagar博士说。

“在下一步中，我们希望使用操作和使用X射线的原位测量来详细了解细胞中的离子迁移如何影响化学反应过程，”Matthew Mayer说。