変化した炭素が指し示す持続可能な製造(Altered carbon points toward sustainable manufacturing)

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2024-06-20 ワシントン大学セントルイス校

食品価格の高騰はバイオ製造に使用される糖にも影響を及ぼし、持続可能な製造方法の必要性が高まっています。ワシントン大学セントルイス校のFeng Jiao教授は、二酸化炭素(CO2)を有価な炭素材料に変換する二段階プロセスを開発しました。このプロセスにより、アセテートやエチレンが生成され、バイオ製造やプラスチック製造に利用されます。Jiaoの研究は、CO2電解装置が1日1キログラムの化学物質を高濃度で生成できることを示し、工業的実現可能性を示唆しています。この技術は、CO2排出削減に寄与し、循環型製造プロセスの確立を目指しています。次のステップでは、システムのさらなる拡大と改良が進められています。

<関連情報>

キロワットスケールのタンデムCO2電解でアセテートとエチレンの生産を強化 Kilowatt-scale tandem CO2 electrolysis for enhanced acetate and ethylene production

Bradie S. Crandall,Byung Hee Ko,Sean Overa,Luke Cherniack,Ahryeon Lee,Izak Minnie & Feng Jiao
Nature Chemical Engineering  Published:03 June 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s44286-024-00076-8

Abstract

The conversion of carbon dioxide (CO2) into valuable chemicals is a key strategy for carbon utilization. Although tandem CO2 electrolysis has shown promise, it has been largely confined to watt-scale studies and larger-scale studies are needed to accelerate commercialization. In this work, we demonstrate a tandem CO2 electrolyzer engineered for the production of multicarbon products, acetate and ethylene, at the kilowatt (kW) scale. Here, from insights gained at the watt scale, we have successfully designed and operated a 1,000 cm2 CO electrolyzer at 0.71 kW and a 500 cm2 CO2 electrolyzer at 0.40 kW. The kW-scale CO electrolyzer stack demonstrated a stable current of 300 A over 125 h, yielding 98 l of 1.2 M acetate at 96% purity. The system exhibited resilience against typical industrial impurities, maintaining high performance. These results mark a crucial advancement in scaling tandem CO2 electrolysis systems toward industrial feasibility. Finally, an experimentally informed techno-economic analysis is offered to provide a pathway for commercially viable tandem CO2 electrolysis at an industrial scale.

変化した炭素が指し示す持続可能な製造(Altered carbon points toward sustainable manufacturing)

1700応用理学一般
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