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电化学CO2捕集技术研究进展

洪兵 ,  史建忠 ,  张琪悦 ,  陈再明 ,  王保登 ,  熊日华

现代化工 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S2) : 63 -68.

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现代化工 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S2) : 63-68. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2025.S2.012
技术进展

电化学CO2捕集技术研究进展

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Research progress on electrochemical CO2 capture technology

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摘要

系统介绍了电化学介导胺再生路径、氧化还原活性捕集分子路径、pH调变路径的电化学CO2捕集的主要技术路径,以及基于3种路径衍生出的电化学CO2捕集转化一体化路径的工作原理,总结了近几年国内外电化学CO2捕集技术研究进展,并对比分析了各种技术路径的优缺点。结合我国电力系统发展趋势对几种电化学CO2捕集技术的进一步的发展方向提出了建议,为后续该技术的发展提供参考。

Abstract

This review introduces systematically the main technical pathways for electrochemical CO2 capture,including electrochemically mediated amine regeneration pathway,redox-active capture molecules pathway,pH-mediated pathway,as well as the working principles of the integrated electrochemical CO2 capture and conversion pathway derived from the above three pathways.Current research progress on electrochemical CO2 capture technology in China and in the world is summarized,the advantages and disadvantages of those four technological pathways are analyzed and compared.This study proposes further development directions for several electrochemical CO2 capture technologies based on the development trends of China’s power system,providing a reference for the advancement of these technologies in the future.

Graphical abstract

关键词

电化学CO2捕集 / CO2捕集转化一体化 / pH调变 / 氧化还原

Key words

electrochemical CO2 capture / integrated CO2 capture and conversion / pH-mediated / redox

Author summay

洪兵(1974-),男,本科,高级工程师,研究方向为大气环保、污染物治理、CCUS,

引用本文

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洪兵,史建忠,张琪悦,陈再明,王保登,熊日华. 电化学CO2捕集技术研究进展[J]. , 2025, 45(S2): 63-68 DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2025.S2.012

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CO2捕集处于CCUS(CO2 capture,utilization and storage)技术链的上游,负责为后续CO2的运输、利用和封存提供高浓度的CO2。捕集环节的成本占到了整个CCUS技术的70%,是影响CCUS大规模推广的决速步骤。目前工业化的燃烧后捕集技术为有机胺化学吸收法,已经被用在多个大规模的CCS项目中,如加拿大Boundary Dam 100万t/a CCS项目、美国Petra Nova 140万t/a CCS项目、中国国能泰州电厂50万t/a CCS项目。有机胺化学吸收法碳捕集技术已逐步走向商业应用,但有机胺吸收技术在运行过程中也暴露出一些缺点,包括有机胺对设备有较高的腐蚀性、易挥发、高温易降解且降解产物有毒,以及由于变温再生过程中较低的卡诺效率导致的较高能耗,该技术的成本和能耗水平进一步下降的空间有限,亟待开发新一代的CO2捕集技术。
目前正在开发中的CO2捕集工艺包括固相化学吸附、膜分离、固相物理吸附和电化学CO2捕集技术等,其中电化学CO2捕集技术作为一种利用电子转移反应驱动CO2分离的技术受到越来越多研究人员的关注。电化学CO2捕集在常温条件下,因此工作过程不受卡诺效率的限制,理论上能够达到100%的能量效率,实现较低的能耗水平[1],部分研究的CO2捕集能耗低至22~36 kJ/mol CO2[2-3],仅为有机胺吸收工艺能耗的20%左右。电化学CO2捕集技术对气源中CO2的浓度不敏感,因此该技术有希望应用于直接空气中捕集(direct air capture,DAC),实现碳的负排放。此外其运行由电力直接驱动,可以充分利用我国丰富的可再生能源,在风力和光伏发电等可再生能源的发电量超过了电网的接纳能力时消纳这部分过剩的能量,缓解目前的弃风弃光困境;部分电化学CO2捕集技术路线在捕集CO2的同时还实现了储能的功能,可以帮助电网调峰削谷。本文中综述了电化学CO2捕集领域在以上技术路径的原理和近年来的研究进展,并对该领域的进一步发展方向提出了建议。

1 电化学CO2捕集研究进展

电化学CO2捕集的技术路径有4种——电化学介导胺再生路径(electrochemically mediated amine regeneration,EMAR)、氧化还原活性捕集分子路径(redox-active capture molecules pathway)、pH调变路径(pH-mediated pathway)和基于以上3种路径衍生出的电化学CO2捕集转化一体化路径[1]。

1.1 电化学介导胺再生路径

电化学介导胺再生是一种新兴的CO2捕集技术,该技术路径结合了有机胺吸收的高捕集率和电化学系统的高效率,能够大幅度降低CO2解吸能耗,并通过在低温下运行系统避免有机胺吸收过程中有机胺热降解的问题。随着有机胺吸收成为CO2捕集的关键技术,研究者也最终发现了2价铜离子与胺能够形成稳定配合物这一现象的应用场景,即利用胺与2价铜离子的结合能力高于其与CO2的结合能力实现有机胺的高效再生。Stern等[4]于2013年率先提出了电化学介导的胺再生路径(图1),即首先通过有机胺吸收法捕集CO2,捕集了CO2的有机胺富液进入电化学反应器阳极室而不是热解吸塔,电化学反应器的电极采用Cu-Cu2+,通过电能特异性氧化/溶解铜来产生铜离子与进入阳极室的有机胺富液发生竞争反应驱动CO2的释放,最后通过还原铜离子为铜单质实现胺的再生。
由于该技术可以与有机胺吸收工艺结合起来,且胺再生通过电能直接驱动,而不是有机胺吸收通常依赖的高温蒸气加热,因此电化学介导的胺再生路径可以在某些不具备高温蒸气配套的应用场景实现CO2的高效捕集,受到越来越多研究人员的关注。与有机胺吸收法类似,对于电化学介导胺再生技术,吸收剂的选择、金属离子的选择及其相互作用关系直接决定了碳捕集过程的效率及能耗。现有研究发现,金属离子和有机胺的配合物稳定性普遍高于有机胺-CO2反应产物,其中,Cu离子由于不易氧化、价格较低、与有机胺络合生成的产物稳定性高等特点,综合性能明显优于其他金属离子,在电化学介导胺再生研究中被普遍应用。因此,有机胺吸收过程吸收剂的选择直接决定了电化学介导胺再生的效果。Stern等[4]筛选了14种不同的胺(包括单胺类、氨基酸类和多胺类),最终发现多胺在此应用场景的效果更好,其会与2价铜离子鳌合形成稳定的配合物并分散在电解质中,而剩余的10种单胺或者氨基酸会在通入CO2后形成沉淀,不利于反应的稳定运行。在选中的4种多胺中(乙二胺EDA、三乙烯四胺TETA、氨基乙基乙醇胺AEEA、二乙烯三胺DETA),乙二胺展现出了最高的CO2捕集效率和最低的再生能耗,成为电化学介导胺再生路径的标准胺。范会峰等[5]采用H型电解池研究了反应物浓度对反应的影响,发现阴、阳极的反应是分步进行的,且均由扩散和电荷传递共同控制,其中阴极反应为决速步骤。
电化学介导胺再生CO2捕集与其他电化学CO2捕集技术相比,以氧化态金属离子为作用介质,烟气中杂质气体如O2等对其影响较弱,适用面广,是一种极具发展前景的碳捕集技术。

1.2 氧化还原活性捕集分子路径

氧化还原活性捕集分子路径是通过电化学反应将活性分子进行还原或氧化以增强或减弱其与CO2的结合能力,实现CO2的捕集和释放,具体的运行机理见图2(a),在该循环中,处于静止态(R)的分子被还原为活性态载体(Rn-),其中n是转移的电子数。该载体对CO2具有高亲和力[K1(Rn-)],使其能够从低CO2浓度的烟气中捕集CO2,形成与CO2结合的加合物$\mathrm{R}\left(\mathrm{CO}_{2}\right)_{q}^{n-}$。其中,q表示与每个活性分子结合的 CO2分子的数量。解吸过程是通过$\mathrm{R}\left(\mathrm{CO}_{2}\right)_{q}^{n-}$氧化生成对CO2的亲和力[K2(R)]低得多的R(CO2)q,从而释放二氧化碳以改造活性分子(R)以完成循环。这种方法利用了载体(分别为R和Rn-)的氧化态[K2(R)]和还原态[K1(Rn-)]的结合亲和力之间的差异[6]。该技术路径运行所需要的电化学装置结构[图2(b)]与电化学介导胺再生路径所使用电化学装置结构极为相似。由于活性分子在还原和氧化状态下参与捕集和释放CO2分子时较快的反应动力学,氧化还原活性捕集分子路径具有较高的能量效率。该路径最早由Bell等[7]报道,所使用的活性分子为苯醌和过渡金属。之后更多具有类似功能的活性分子被开发出来,包括硫醚[8]和路易斯碱类[9]等,但更多的研究仍集中在不同种类的醌[10-13]。
醌类化合物能够作为氧化还原活性捕集分子是因为在CO2存在和不存在的情况下都可以发生可逆的还原和氧化,并且在活化形式下具有显著的CO2结合亲和力,而在失活形式下(被氧化)几乎没有与CO2结合亲和力,因此其CO2捕集工作容量较高。虽然醌类化合物的种类很多,但只有2,6-二叔丁基-1,4-苯醌(DtBBQ)、9,10-菲醌(PAQ)、四氯-1,4-苯醌(TCQ)、2,3-二氰基-1,4-苯醌、2,3-二氰基-5,6-二氯-1,4-苯醌(DDQ)、对苯醌(BQ)、四氟对苯醌(TFBQ)、四氯苯醌(TCQ)和聚蒽醌(p-AQ)等数种醌类与CO2分子之间拥有足够的亲和力,并能够实现CO2的可逆捕集与释放。在醌类化合物中掺入助剂可以进一步提升其性能。Liu等[10]发现高浓度的双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂(LiTFSI,离子液体)会抑制还原态p-AQ物种的质子化,从而导致p-AQ的电化学窗口显著延长,减少了溶剂或电解质的副反应,也降低了p-AQ对O2的敏感性;Barlow等[11]在TCQ的反应体系中加入了乙醇,发现乙醇分子能够通过分子间的氢键相互作用改善反应的还原电极电势和CO2的结合常数,而这2个参数是提高CO2捕集效率的关键,此外这种使用氢键供体添加剂的方法具有普适性,能够用于调控其他醌/醇组合捕集CO2体系的氧化还原性质。
过渡金属(TM)是和醌一起被Appel等[14]发现的氧化还原活性捕集分子,具有氧化还原活性的过渡金属中心必须与特定的配体配对才可以作为氧化还原活性捕集分子,例如[Cu2(tpmc)(μ-OH)]3+配合物具有良好的还原电位,在10%~75%的浓度范围内实现了CO2的电化学捕集和富集,但是镍与tpmc形成的配合物的还原电位太负,无法适用于该技术路径。硫醚在经过还原之后会形成亲核的硫酸酯,从而参与CO2的捕集。Stueber等[8]发现每摩尔苄基二硫醚(BDS)经2电子还原后会产生2摩尔的亲核苄基硫酸酯,每摩尔的亲核苄基硫酸酯可以与1个CO2分子反应形成S-苄基硫代碳酸酯,从而完成CO2的捕集。硫代碳酸酯的氧化会从氧化还原活性分子轨道中移除电子导致键的不稳定和CO2的释放。
吡啶类、吩嗪类和偶氮苯/吡啶等路易斯碱类在还原时也变得更加亲核,使其成为CO2捕集氧化还原载体的合适候选者。Li等[9]构建了一个具有sp2氮中心的氧化还原可调的路易斯碱库,发现其二氧化碳亲和力可以通过电化学电位来调节,即在其氧化形式中,这些具有sp2杂化氮的有机化合物具有比二氧化碳的最低未占分子轨道(LUMO)更低能级的孤对电子,因此无法捕集二氧化碳,当通过将1个电子填入p轨道进行电化学还原时,在更高的能量水平上产生新的孤对,使它们成为有效的二氧化碳吸收剂,以其中的1种路易斯碱4,4'-偶氮吡啶为例,其能耗仅为120 kJ/mol CO2,如果质子交换膜在有机电解质中的离子传导率能够有所提高,该能耗水平还有较大的下降空间。

1.3 pH调变路径

pH调变路径是目前研究最为广泛的电化学CO2捕集技术路径,第一套电化学CO2捕集的装置也是在1969年由Huebscher等[15]基于pH调变路径研制而成。pH调变路径的工作机理为利用电化学反应改变水相电解质或阴离子交换膜内的pH,由于CO2为典型的酸性气体,在高pH条件下,CO2与OH-的反应导致CO2以碳酸盐或碳酸氢盐的形式有效地“储存”在溶液中。在低pH条件下会发生逆碳酸化反应释放被捕集的CO2,机理示意图见图3[2]。实现该技术路径主要通过2种策略:活性分子氧化还原诱导pH变化策略和氧还原反应(ORR)诱导pH变化策略。
能够在电化学氧化或还原反应的影响下诱导溶液pH发生变化以进行CO2捕集和释放的活性分子应该具有高溶解性,并在氧化或还原过程中需要产生足够大的pH变化从而有利于CO2的捕集和释放,还需要在酸性和碱性条件或者原料气组分存在条件下保持稳定。目前已经被开发出的能够诱导pH变化的活性分子包括醌[16-17]、吩嗪类[2,18]和无机化合物[19]等。可以发现,这些活性分子的种类与氧化还原活性捕集分子的种类有一定的交叉,二者的本质区别是氧化还原活性捕集分子路径中捕集CO2分子的为还原后的活性分子,而活性分子氧化还原诱导pH调变路径中捕集CO2分子的为OH-。以醌为例,在水环境下还原后的醌更倾向于与H+发生反应而不是与CO2反应,这会造成溶液pH上升,水中产生的OH-可以与CO2反应生成碳酸盐或碳酸氢盐,实现CO2的捕集,而氢化的醌在被氧化后会释放H+造成pH下降,驱动逆碳酸化反应实现CO2的释放[17]。Huang等[16]利用一种正氢醌作为诱导溶液pH发生变化的活性分子实现了溶液的pH在9.2~5.7之间变化,并成功地从浓度为12% CO2的模拟烟气中捕集和释放二氧化碳,能耗仅为2.4 GJ/t CO2(105.6 kJ/mol CO2)。吩嗪类分子是另外一类能够通过氧化还原过程诱导pH发生调变的活性分子,相比醌类分子它能诱导pH在更宽的范围内发生变化。Jin等[18]发现3,3'[吩嗪-2,3-二(氧)]双(丙烷-1-磺酸盐)在氧化还原过程中能够诱导溶液的pH在4~13.5之间发生变化,基于该分子设计的CO2捕集系统可以在电解质pH为7.5~13.5之间稳定运行,且通过热力学估算其从空气中进行CO2捕集的理论能耗仅为30~75 kJ/mol CO2。
通过ORR反应将水分解为OH-可以提高溶液的pH实现CO2的捕集,并通过配套的氧析出反应(OER)或者氢析出反应(HER)产生的H+降低溶液的pH实现CO2的释放。该策略的关键在于设计碱性环境下高效的ORR催化剂。目前在开发中的其他种类的碱性ORR催化剂包括单原子催化剂、双原子催化剂、金属簇催化剂和碳基催化剂等[20]。其中碳基ORR催化剂由于制备成本低成为目前研究的热点,通过异质原子掺杂、构建缺陷、掺杂金属原子等措施可以显著提升碳基ORR催化剂的催化活性[21]。
虽然pH调变技术路径具有受烟气中杂质组分影响小、电流密度大、适用范围广等一系列优点,但仍存在一个在电化学介导胺再生路径和氧化还原活性捕集分子路径同样存在的问题,即该技术路径所使用的电化学装置需要通过频繁地切换正负极进行CO2的捕集和再生过程,无法进行连续性的操作,这会增加硬件投资成本,对设备的维护和运行也提出更高的要求[1]。但pH调变技术路径是耦合了双离子交换膜和固体电解质的电化学CO2捕集装置,可以实现从广泛的CO2源中连续地捕集CO2。与传统的pH调变技术路径所采用的电化学反应池不同的是:①该反应池的电解质用固体电解质取代传统的液体电解质,避免了杂质离子的引入和分离;②阴、阳极与固态电解质之间分别通过阴、阳离子交换膜隔绝开来,反应产生的碳酸根离子和H+在电场作用下可以源源不断地传输到中间的固态电解质区域,不会在阴、阳极的附近积累,实现CO2的连续性捕集。该电化学CO2捕集系统存在以下优点:①在捕集过程中没有特定的化学输入(水以外的其他物质)或消耗;②阴极产生的三相界面允许气相中的CO2快速扩散到催化剂-膜界面,使反应器能够在大电流密度下快速捕集CO2;③该电化学CO2捕集系统可以利用过去在燃料电池和电解水催化剂方面的进展,获得高能量效率和扩展性。

1.4 电化学CO2捕集-转化一体化路径

鉴于CO2捕集中CO2的脱附和压缩环节的能耗较高,如果将原料气中低浓度的CO2捕集的同时能够对其进行转化得到高附加值的产品,将极大地降低CO2捕集的成本[22]。电化学CO2捕集技术普遍对原料中CO2的浓度不敏感,而电化学催化CO2转化的技术成熟度越来越高,因此电化学CO2捕集-转化一体化路径被提出。根据所使用电解质的不同,目前的研究集中于3条不同的策略,分别是高温熔盐CO2捕集-转化体系、低温胺溶液CO2捕集-转化体系和pH调变CO2捕集-转化体系。
高温熔盐是最早被应用于电化学CO2捕集-转化一体化路径的电解质之一,主要包括碱金属碳酸盐、氯化物-(Li+/Ca2+)氧化物和碱金属碳酸盐-氯化物,因为它们在熔融状态下具有良好的导电性和捕集CO2的能力,原料成本也较低。CO2首先与熔盐中的O2-反应成为$\mathrm{CO}_{3}^{2-}$,然后$\mathrm{CO}_{3}^{2-}$在阴极被还原为CO或者单质碳材料。由于熔盐通常的工作温度在700℃及以上,因此早期的研究需要消耗大量的能量用于熔盐的加热熔融。Licht等[23]将太阳能用于加热熔盐大幅降低了该技术策略的能耗水平。Wu等[24]则是通过创新的熔盐配方降低反应体系所需要的温度,他们所采用的熔盐Li0.85Na0.61K0.54CO3/0.08LiOH能够在450℃完成CO2的捕集和转化,得到的CO、H2和CxHy的配比为31.1%,55.6%和13.3%,通过传统的热催化(甲烷重整、煤气化或者天然气转化)得到合成气(CO+H2)通常需要800℃以上的反应温度,该研究的反应温度与之相比下降了约50%。
低温胺溶液CO2捕集-转化体系是通过电化学将胺捕集CO2后生成的复合物还原为有价值的化合物,通常为CO和HCOO-。根据阴极催化剂和胺种类的不同,反应产物的种类和生产效率会有所不同。Chen等[25]使用了8种不同的多孔金属电极(In、Sn、Bi、Pb、Pd、Ag、Cu和Zn)与单乙醇胺(MEA)构建了低温胺溶液CO2捕集-转化反应池,发现反应得到了CO和HCOO-,但是不同种类的金属电极会导致截然不同的结果,其中In的整体法拉第效率最高,而Pd的HCOO-法拉第效率最高,Ag的CO法拉第效率最高。Abdinejad等[26]则研究了不同种类的胺对反应结果的影响,发现在所研究的3种胺中[MEA、乙二胺(EDA)和癸胺(DCA)],EDA的法拉第效率最高,是另外2种胺的近3倍,这可能是由于其具有2个CO2捕集位点,而MEA和DCA只有1个。
pH调变CO2捕集-转化体系主要是将OH-与CO2反应生成的$\mathrm{CO}_{3}^{2-}$或$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$还原为有价值的化合物,根据催化剂种类和操作条件的不同,其产物可能为HCOO-、CO、CH4、C2H4等。Prajapati等[27]通过迁移辅助水分梯度(MAMG)CO2捕集技术,利用溶剂将气态CO2转化为$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$,在电场作用下通过阴离子交换膜转移到水溶液中,通过$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$、CO2(溶解态)和$\mathrm{CO}_{3}^{2-}$之间的平衡,转化为溶解的CO2。结合电化学CO2还原技术,以铜为阴极催化剂在200 mA/cm2的电流密度下,将溶解的CO2高效还原为CO、CH4和C2H4。Zhao等[28]设计了一种集合了CO2捕集和转化功能的MOFs材料,实现了原位的CO2捕集和转化。他们所使用的Bi基MOFs(BiHHTP,HHTP=2,3,6,7,10,11-六羟基均苯)为微孔导电MOFs,可以在高湿度下有效地从稀薄的含CO2气体中捕集CO2。

2 电化学CO2捕集技术展望

电化学CO2捕集技术在不同技术路径中均取得了良好的研究进展,但不同技术路径由于原理、材料、工艺的限制,距离工业化应用还存在诸多待解决的问题。
(1)对于电化学介导的胺再生路径,尽管该技术路径具有较低的能耗水平,但是在运行过程中也暴露出电池的操作仍然受到较低的电流密度的限制和运行稳定性不足的问题,主要的原因可能是:电流密度在整个电极上分布并不均匀,导致金属铜在阴极上沉积和从阳极上剥离时空间分布同样不均匀,电极退化成为实际运行过程中的一个重大维护挑战;随着电流密度的增加和质量传输限制的出现,电镀过程中会出现铜枝晶的生长,在对流流动的情况下,这些结合更松散的沉积物可能被剪切离开表面,导致铜电极质量随时间的永久损失,铜离子进入吸收剂体系使得吸收剂捕集CO2的能力显著降低;从电极表面生长的铜枝晶可以刺破隔膜并与对电极接触,从而导致内部短路。这些问题与锂电池领域存在的问题较为相似,因此可以借鉴锂电池研究领域的研究经验来解决电化学介导的胺再生路径存在的技术难题。此外,在吸收剂的选择上,可以借鉴有机胺吸收技术的研究,选用混合胺-金属离子体系,并辅以一定量添加剂以进一步提高吸收效率,降低电化学再生过程的能耗,以降低系统运行成本,提高运行稳定性。
(2)氧化还原活性捕集分子路径的研究主要集中在寻找能够通过氧化还原调整与CO2亲和力的分子,这种分子除了需要具有合适的CO2结合亲和力,保持结合和释放步骤之间的最小电位差外,还需要拥有快速的电子转移动力学、高溶解性、载体物种对给定原料气成分(例如,氧气、水蒸气等)中存在的其他化合物的稳定性等。目前氧化还原活性捕集分子路径的实际应用仍然受限于较低的电流密度(通常<10 mA/cm2)和活性分子对O2气体的敏感性,找到更适配于该技术路径的氧化还原活性捕集分子是未来研究的重点方向。
(3)pH调变的技术路径对O2不敏感,并可以在较大的电流密度(约100 mA/cm2)条件下工作。然而pH调变的技术路径也存在一些缺点,例如在不同pH调变设计中产生的副产物如H2(从水分解)或Cl2(从NaCl电解)为分散式碳捕集增加了复杂性和挑战性。此外尽管通过电化学反应装置的创新设计能够实现烟道气中CO2的连续性捕集,但是在高气速条件下的CO2捕集率难以满足实际应用的需求,因此高性能的OER催化剂的设计是提升pH调变技术路径应用前景的重点。
(4)电化学CO2捕集-转化一体化技术路径是在前3种电化学CO2捕集技术路径的基础上发展而来,将捕集和转化环节耦合起来可以减少资本投入,能耗相比分步的捕集加转化技术方案能够下降约50%。但同时也存在一些问题,特别是电极/电解质界面处的CO2浓度较低是需要解决的主要问题,因为它限制了电化学CO2还原过程的动力学,目前已有研究通过使用碱金属离子添加或催化剂的结构工程实现局部CO2富集来尝试解决该问题。此外,由于该技术途径将2个功能耦合在一起,因此必须通过调整催化剂、操作条件(电流密度、电势、流速)以及环境条件(pH、压力、温度)实现二者的匹配,否则可能会导致整体性能的大幅下降。

3 结论

电化学CO2捕集技术作为新一代的CO2捕集技术具有较高的应用潜力。截至到目前所报道的基于电化学介导的胺再生路径、氧化还原活性捕集分子路径和pH调变路径的研究中,均有CO2捕集能耗明显低于有机胺吸收工艺的案例报道。基于以上3种路径衍生出的电化学CO2捕集转化一体化路径在集成捕集和转化2个重要环节后相比分步CO2捕集和转化能够实现能耗的进一步大幅下降。
鉴于该技术良好的应用前景,未来的研究工作应该更贴近于真实的应用场景,比如考虑实际烟气中杂质组分的影响,通过借鉴燃料电池、电解水和膜分离等行业成熟的相关技术以降低成本,通过调整催化剂的种类、反应器的构型和反应条件进一步提升电化学CO2捕集技术的性能水平和循环稳定性,构建包含CO2捕集率或者转化率等指标的更为科学的性能评价体系,针对完整的技术路径进行生命周期评价,并开展规模化的示范研究等。

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