“采用水 电将二氧化碳转化为一氧化碳”

伊利诺伊大学芝加哥分校和人造光合成联合中心的研究人员明确了电催化利用水和电能将二氧化碳转换成一氧化碳的方法。 这个发现用于促进高效电催化的开发，大规模生产合成气-一氧化碳和氢气的混合物。

二氧化碳向燃料的电化学还原是一个值得关注的主题。 这是为了提供通过化学键储藏风能和日照等能源的方法。 化学工程助理教授meenesh singh说。 这项研究的第一作者发表在美国国家科学院刊上。

在加州大学伯克利分校的博士后研究期间，singh是研究人造光合成和开发人工羽毛的团队的一部分，暴露在阳光直射下，人工羽毛可以将二氧化碳转换为燃料。

在他的最新研究中，辛格开发了先进的多尺度模型，结合了反应路径的量子化学分解； 反应动力学的微小动力学模型使用用于在电解质中输送物质的连续模型，正确地知道二氧化碳是如何通过催化剂(在这种情况下是银)被电化学还原，生成一氧化碳的。

singh说，一般来说，从最低自由能途径的量子化学计算中明确了最合理的反应途径，但在吸附物种覆盖率明显较低的情况下，这种做法可能会引起误解。 因此，有必要将来自原子级催化剂的电子态影响与连续体级电解质中的物质动态相结合，准确预测电催化反应途径。

这个多尺度模型是电化学行业最大的成果之一，他说。

明尼苏达大学化学助理教授jason goodpaster说，要了解燃料电池和电化学电池的电催化是如何工作的，科学家首先需要检测电子和量子能级，这在电场存在时非常困难。 其中一人。 singh和goodpaster花了一年多的时间对模型进行了单独生产和基准测试，并将它们集成到一个多尺度框架中，全面模拟了电化学反应。

辛格说，这是第一次科学家根据第一性原理进行定量预测，一氧化碳和氢气现在的密度是二氧化碳施加电位和压力的函数。

一旦知道了这些反应是如何由电催化发生的，就可以控制催化剂的结构和操作条件，比较有效地产生一氧化碳。 辛格说。 因为它们是生成气体，一氧化碳和氢气不溶于水性电解质，很容易作为合成气体分离，可以转化为甲醇、二甲醚、烃等燃料的混合物。

根据singh的研究，已知金、银、锌、钯、镓等催化剂根据施加的电压以各种比例产生二氧化碳和氢的混合物。 他说，由于黄金和白银在减少二氧化碳的活动中最高，而且白银比黄金丰富和廉价，所以银是比大规模生产一氧化碳更有前途的电催化。

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