以二氧化碳规模化利用技术为核心的碳减排方案
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面向未来的二氧化碳直接转化利用技术
采用传统化学方法还原 CO2需要同时消耗能量和 H2等还原性气体，而采用光催化或者电催化 CO2转化，采用太阳能或者可再生的风电、太阳能发电或富余核电等洁净电能为能源，在常温、常压条件下将 CO2直接一步转化为 CO、HCOOH、CH3OH、碳氢化合物等燃料及化学品，同时实现了 CO2的资源化利用和洁净电能的有效存储，表现出极具潜力的应用前景（图 6）。如何高效率地获得高附加值的化学品是该领域极具挑战性的热点课题。
图 6 二氧化碳直接转化利用技术路线图
中国科学院上海高等研究院－上海科技大学低碳能源联合实验室在电催化 CO2还原转化生成 HCOOH 和乙醇（C2H6O）方面均取得重要进展，所制备的新型合金催化剂具有非常优异的性能，只需施加非常低的电压，该催化剂就能够将所输入电能的 99％ 用于驱动 CO2转化生成 HCOOH，显示出良好的应用前景。此外，该研究团队在前期工作的基础上，开发了新型纳米催化剂，成功实现了 CO2直接转化生产 C2H6O。此项研究工作为设计、创制高活性和高选择性生成多碳产物的电催化体系提供了新思路，受到业内专家的高度评价。大连化物所李灿团队长期致力于光催化和光电催化 H2O 和 CO2方面的研究，并针对一些含高浓度 CO2和硫化氢（H2S）的天然气田，提出并实现了一种光电驱动的将 CO2和 H2S 协同转化为化学品的策略。中国科学技术大学俞书宏课题组与加拿大多伦多大学在电催化 CO2制备多碳醇燃料方面取得了重要进展，首次提出在 CO2的电还原过程中，通过调控反应步骤，实现高效多碳醇的选择性制备。
尽管人们很早就开始了这一领域的研究，但是无论电催化或者光催化还原 CO2目前仍存在许多技术问题需要克服。由于该技术仍处于实验室研究阶段，所开发的光催化剂基本都存在光能利用效率很低的问题，因此该技术在未来一段时间内都不具备经济竞争力。对于电催化，如何避免过多的能量浪费、提升转化效率和提高产物选择性是其亟待解决的关键问题。光催化还原 CO2也存在太阳能利用率低、光催化材料对 CO2吸附性能差及碳氢化合物的产率低等问题。因此，CO2温和转化和直接利用实现商业化之路仍然任重道远。