新しいデバイス・アーキテクチャにより、再生可能電力を使用してCO₂からギ酸を合理的に製造が可能に(New Device Architecture Enables Streamlined Production of Formic Acid From CO₂ Using Renewable Electricity)

ad

2024-05-14 米国国立再生可能エネルギー研究所(NREL)

二酸化炭素(CO2)を再生可能な低炭素燃料や高価値の化学製品に変換する方法の研究が進められています。国立再生可能エネルギー研究所(NREL)の研究チームは、CO2を効率的にギ酸に変換する新しい経路を開発しました。この方法は高エネルギー効率と耐久性を持ち、特許申請中の有孔カチオン交換膜(CEM)を使用しています。経済分析では、再生可能電力のコストが2.3セント/kWh以下であれば、従来の工業的なギ酸生産とコスト競争力があることが確認されました。この技術は、再生可能エネルギーを利用した迅速な商業化を促進する可能性があります。

<関連情報>

CO2からギ酸への効率的な電気化学変換のためのスケーラブルな膜電極アセンブリアーキテクチャー A scalable membrane electrode assembly architecture for efficient electrochemical conversion of CO2 to formic acid

Leiming Hu,Jacob A. Wrubel,Carlos M. Baez-Cotto,Fry Intia,Jae Hyung Park,Arthur Jeremy Kropf,Nancy Kariuki,Zhe Huang,Ahmed Farghaly,Lynda Amichi,Prantik Saha,Ling Tao,David A. Cullen,Deborah J. Myers,Magali S. Ferrandon & K. C. Neyerlin
Nature Communications  Published:22 November 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-43409-6

新しいデバイス・アーキテクチャにより、再生可能電力を使用してCO₂からギ酸を合理的に製造が可能に(New Device Architecture Enables Streamlined Production of Formic Acid From CO₂ Using Renewable Electricity)

Abstract

The electrochemical reduction of carbon dioxide to formic acid is a promising pathway to improve CO2 utilization and has potential applications as a hydrogen storage medium. In this work, a zero-gap membrane electrode assembly architecture is developed for the direct electrochemical synthesis of formic acid from carbon dioxide. The key technological advancement is a perforated cation exchange membrane, which, when utilized in a forward bias bipolar membrane configuration, allows formic acid generated at the membrane interface to exit through the anode flow field at concentrations up to 0.25 M. Having no additional interlayer components between the anode and cathode this concept is positioned to leverage currently available materials and stack designs ubiquitous in fuel cell and H2 electrolysis, enabling a more rapid transition to scale and commercialization. The perforated cation exchange membrane configuration can achieve >75% Faradaic efficiency to formic acid at <2 V and 300 mA/cm2 in a 25 cm2 cell. More critically, a 55-hour stability test at 200 mA/cm2 shows stable Faradaic efficiency and cell voltage. Technoeconomic analysis is utilized to illustrate a path towards achieving cost parity with current formic acid production methods.

0505化学装置及び設備
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました