以二氧化碳規(guī)模化利用技術(shù)為核心的碳減排方案
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面向未來的二氧化碳直接轉(zhuǎn)化利用技術(shù)
采用傳統(tǒng)化學(xué)方法還原?CO2需要同時消耗能量和?H2等還原性氣體，而采用光催化或者電催化?CO2轉(zhuǎn)化，采用太陽能或者可再生的風(fēng)電、太陽能發(fā)電或富余核電等潔凈電能為能源，在常溫、常壓條件下將?CO2直接一步轉(zhuǎn)化為?CO、HCOOH、CH3OH、碳?xì)浠衔锏热剂霞盎瘜W(xué)品，同時實現(xiàn)了?CO2的資源化利用和潔凈電能的有效存儲，表現(xiàn)出極具潛力的應(yīng)用前景（圖?6）。如何高效率地獲得高附加值的化學(xué)品是該領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的熱點課題。
圖 6 二氧化碳直接轉(zhuǎn)化利用技術(shù)路線圖
中國科學(xué)院上海高等研究院－上海科技大學(xué)低碳能源聯(lián)合實驗室在電催化?CO2還原轉(zhuǎn)化生成?HCOOH?和乙醇（C2H6O）方面均取得重要進(jìn)展，所制備的新型合金催化劑具有非常優(yōu)異的性能，只需施加非常低的電壓，該催化劑就能夠?qū)⑺斎腚娔艿?99％?用于驅(qū)動?CO2轉(zhuǎn)化生成?HCOOH，顯示出良好的應(yīng)用前景。此外，該研究團(tuán)隊在前期工作的基礎(chǔ)上，開發(fā)了新型納米催化劑，成功實現(xiàn)了?CO2直接轉(zhuǎn)化生產(chǎn)?C2H6O。此項研究工作為設(shè)計、創(chuàng)制高活性和高選擇性生成多碳產(chǎn)物的電催化體系提供了新思路，受到業(yè)內(nèi)專家的高度評價。大連化物所李燦團(tuán)隊長期致力于光催化和光電催化?H2O?和?CO2方面的研究，并針對一些含高濃度?CO2和硫化氫（H2S）的天然氣田，提出并實現(xiàn)了一種光電驅(qū)動的將?CO2和?H2S?協(xié)同轉(zhuǎn)化為化學(xué)品的策略。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏課題組與加拿大多倫多大學(xué)在電催化?CO2制備多碳醇燃料方面取得了重要進(jìn)展，首次提出在?CO2的電還原過程中，通過調(diào)控反應(yīng)步驟，實現(xiàn)高效多碳醇的選擇性制備。
盡管人們很早就開始了這一領(lǐng)域的研究，但是無論電催化或者光催化還原?CO2目前仍存在許多技術(shù)問題需要克服。由于該技術(shù)仍處于實驗室研究階段，所開發(fā)的光催化劑基本都存在光能利用效率很低的問題，因此該技術(shù)在未來一段時間內(nèi)都不具備經(jīng)濟(jì)競爭力。對于電催化，如何避免過多的能量浪費(fèi)、提升轉(zhuǎn)化效率和提高產(chǎn)物選擇性是其亟待解決的關(guān)鍵問題。光催化還原?CO2也存在太陽能利用率低、光催化材料對?CO2吸附性能差及碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)率低等問題。因此，CO2溫和轉(zhuǎn)化和直接利用實現(xiàn)商業(yè)化之路仍然任重道遠(yuǎn)。