再生可能な大規模電気化学的エネルギー変換プロセスで CO2 を低減

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(Lowering Atmospheric Carbon Dioxide in a Large-Scale Renewable Energy Electrochemical Process: The Future Is Here)

2020/6/22 アメリカ合衆国・国立再生可能エネルギー研究所(NREL)

Abstract Image

・ NREL が、CO2 をギ酸に電気化学的に還元するプロセスの向上に成功。同プロセスのスケールアップが期待できる。
・ 同研究所では、大気中に排出される CO2 を付加価値のある製品に変換する電気化学的還元プロセスの向上に注力してきたが、エネルギー効率、スケーラビリティーや選択性等の制限がデバイスの普及を阻んでいる。
・ 今回、ギ酸の高収率生成と高選択性を初めて達成。特に、高選択性は川下の高コストな分離プロセスの排除に不可欠。生成したギ酸は、有機体や酵素をによる処理を通じ、それぞれ高密度化学物質のエチレンと燃料のエタノールの製造に利用される。
・ 今回の研究結果は、平方メートルスケールの電気化学的転換試験実現の可能性につながるもの。このようなスケールでは、燃料電池や水素生成電解槽で実施されたレベルでの様々な現象の研究が可能となる。
・ 本研究のプログラムの最終的な目標は、高効率の電子の使用により、CO2 をより有用でエネルギー高密度な燃料やポリエチレン等の化学物質に転換する産業規模プロセスの実現。
・ 大局的には、廃棄分子の電気化学的な転換による有用な化学物質生成を重視。今回の結果は、CO2 排出への対処の取組における、より大規模なプラットフォームを可能にするものと考える。
・ 本研究は、米国エネルギー省(DOE)、エネルギー効率・再生可能エネルギー局(EERE)の水素・燃料電池技術室および NREL の Laboratory Directed Research and Development プログラムが一部支援した。
URL: https://www.nrel.gov/news/program/2020/lowering-atmospheric-carbon-dioxide-in-largescale-renewable-energy-electrochemical-process.html

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

ACS Energy Letters 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料)
A Robust, Scalable Platform for the Electrochemical Conversion of CO2 to Formate: Identifying
Pathways to Higher Energy Efficiencies
URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00860?ref=pdf&#

Abstract

 

This work demonstrated a robust, scalable cell architecture for electroreduction of CO2 (CO2R). An up to 90% faradaic efficiency for the conversion of CO2R to formate at 500 mA/cm2 was realized at a 25 cm2 gas diffusion electrode (GDE) with a carbon-supported SnO2 electrocatalyst. A 1.27 mm thick catholyte was used between the bipolar membrane and cathode GDE, which could be further reduced to tens of micrometers upon refinement. The deconvolution of the potential drop from each individual component/process guides the pathways to higher energy efficiencies of CO2R at this platform. Significant changes in the agglomerate size and aspect ratio on the electrode before and after an 11 h test were revealed by nano-CT, suggesting reduced CO2 accessibility from electrode degradation. The versatility of this CO2R testing platform enables the ability to assess materials, components, and interactions at scales more in line with future devices.

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