生物-电催化转化二氧化碳的高值化利用研究进展
解佳乐
张天宇
彭章頔
林日琛
肖睿
东南大学能源与环境学院,江苏南京 211102;能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,江苏南京 211102
摘要：中国是世界上最大的二氧化碳(CO2)排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变.在"碳达峰"和"碳中和"背景下,将CO2 捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO2 排放,为燃煤电厂和能源化工的绿色转型提供关键技术支撑.电催化和微生物转化是利用CO2 生成可再生燃料及化学品的重要途径.电催化还原CO2 反应速率快,但产物种类多限于C1 和C2 的产物.微生物固定CO2 产物选择性高、多碳产物种类多,但电子传递和能量供给水平低导致反应周期长.将电催化还原CO2 和微生物转化耦合,可充分发挥两者的优势,有望实现高效制备高价值的多碳产物.分别介绍了单一技术路线下电催化还原和微生物固定CO2 的反应原理和典型产物,讨论了催化剂和反应器类型对电催化还原CO2的影响,总结了微生物固定CO2 的微生物种类和生物代谢路径;综述了原位耦合和异位耦合 2种电催化-微生物转化技术的耦合方式,概括了其系统构成、工作原理、电极材料及高值产物类型等.最后,对比了不同耦合方式的技术成熟度,并从电催化还原CO2 催化剂和反应器的开发和设计、高效工程菌种的构建、耦合体系的设计与集成和推动研究开发与产业联动4个方向进行展望.
关键词：CO2转化电催化微生物转化耦合电催化与微生物转化
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(52276177)
论文发表日期：2024-05-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：18( 2472-2489 )
英文信息