科创中国

高新技术改造传统产业

工业烟道气是世界上排放的CO2的主要来源之一，其为煤或其他化石燃料经燃烧后所产生的气态物质，将烟道气中CO2进行捕集和利用，对降低大气中CO2浓度、减少温室效应具有重要意义。基于太阳能、风能、水力能等可再生能源电力，将工业类烟道气高效电催化转化为一氧化碳、合成气、甲酸、乙烯、乙醇和乙酸等基础化学品，进一步结合热催化转化、微生物发酵等技术，将其转化为长链多碳的高价值可再生化学品或者燃料，最终排出的CO2再被捕集，实现燃料合成-燃烧-碳排放-燃料合成的碳元素有效循环。

项目团队创新提出烟道气电化学捕集耦合转化的思路，通过捕集剂组分设计、电催化剂创制、催化界面调控以及原型电化学反应器开发，实现烟道气高效电催化转化与应用示范。对于捕集剂组分设计，本项目采用氢氧化物（MOH, M = Li+, Na+, K+和Cs+）和胺类试剂（如乙醇胺）作为复配捕集剂，兼顾高的捕集量和传荷效率；对于电催化剂创制，设计开发基于商用多孔金属，如泡沫银、铜及纳米粉末，利用湿化学或电化学刻蚀的方法，形成多级纳米结构，增强活性位点数量以及传质，提高一氧化碳、乙烯和乙醇等碳基产物的选择性；对于催化界面调控，通过催化剂与隔膜界面结构设计，在工况下原位脱附二氧化碳并完成催化转化，提升二氧化碳的利用效率；对于电化学反应器开发，开发了功率不小于1千瓦的电化学反应器，二氧化碳的单程利用率大于70%，在工业级电流密度下（> 200 mA cm-2）的碳基产物的法拉第效率大于60%，反应器稳定运行超过1000小时。

李春忠教授：英国皇家化学会会士，国际先进材料协会会士，2018-2022年科睿唯安跨学科领域全球高被引科学家，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才，纳米材料化工科技部重点领域创新团队负责人，上海市政协常委。入选国家百千万人才工程，国家有突出贡献中青年专家，全国优秀教师，全国优秀科技工作者，教育部跨世纪优秀人才，上海领军人才，上海市“五一”劳动奖章获得者，上海市自然科学牡丹奖，上海市青年科技英才，上海市优秀学科带头人，上海市曙光学者，上海市青年科技启明星。国家自然科学基金委员会第十二、十三届化学科学部专家评审组成员，第八届教育部科技委量子科学与柔性电子专委会委员。 江宏亮教授：国家优秀青年科学基金获得者，上海高校特聘教授“东方学者”。主要面向电解水制氢、二氧化碳电还原以及有机电合成等新能源技术，从事能源小分子电催化转化研究。近五年以第一作者/通讯作者在Natl. Sci. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Joule、Acc. Chem. Res.、Angew. Chem.、Adv. Mater等期刊发表论文40余篇。

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