二酸化炭素変換効率を向上させる新しい電力制御法を開発(Reducing Power Temporarily Improves Carbon Dioxide Conversion)

2026-07-22 ワシントン大学セントルイス校

米国ワシントン大学セントルイス校(Washington University in St. Louis)の研究チームは、二酸化炭素(CO₂)の電気化学還元反応において、電力を一時的に低下させる「パワーパルス」を加えることで、触媒性能と生成物の選択性を向上できることを明らかにした。通常、電解装置は一定電力で運転されるが、本研究では短時間だけ電圧・電流を下げることで触媒表面の局所環境が回復し、反応中間体やイオン濃度が再調整されるため、CO₂からエチレンなど有用化学品への変換効率が改善することを示した。この手法は触媒材料を変更せずに性能を高められるため、再生可能エネルギー由来の変動電力とも相性が良く、CO₂資源化技術の実用化に有望である。研究は、変動する電力供給を欠点ではなく触媒性能向上に活用できる可能性を示し、カーボンリサイクル技術の発展に新たな視点を提供している。

<関連情報>

銅触媒を用いた動的運転下での一酸化炭素電解 Copper-catalysed carbon monoxide electrolysis under dynamic operation

Wanyu Deng,Ahryeon Lee,Soonho Kwon,Zhaoxi Wang,Yifei Xu,Siyang Xing,Bingjun Xu,Ryan Rasmussen,William Andrew Goddard III & Feng Jiao
Nature Catalysis  Published:08 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-026-01574-z

二酸化炭素変換効率を向上させる新しい電力制御法を開発(Reducing Power Temporarily Improves Carbon Dioxide Conversion)

Abstract

Electrochemical reduction of carbon monoxide (CO) into valuable multicarbon products offers a promising pathway for carbon utilization. However, most CO electrolysers are developed for steady-state operation, whereas integration with intermittent renewable electricity may pose technical challenges. Here we show that repeated cycling between power-on and power-off modes rapidly degrades copper(Cu)-based cathodes, either through carbonate accumulation under CO-rich conditions or oxidation to Cu2O under Ar environments. To circumvent these Cu degradation issues, we introduce a controlled power-down strategy where the Cu cathode is kept at a slightly more negative potential than open-circuit potential, effectively preventing carbonate formation and Cu oxidation. This strategy enables stable dynamic operation of a CO electrolyser for more than 750 h without any significant performance loss. Techno-economic analysis indicates that dynamic operation can lower the acetic acid production cost by up to 26%, leveraging periods of lower electricity prices and thus improving viability for integrating with intermittent renewable electricity.

0402電気応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました