解读从电解到CO 2电池定向CO 2转化的复杂机制

摘要 可再生电能存储与CO 2转化（电能转多元物，power‐to‐X）相结合，已成为协调能源需求与CO 2减排问题的绝佳途径。为了成功实施此类方法，定向CO 2转化是至关重要的先决条件，使其成为关键的研究领域。其中，CO 2直接电解（电能转化学品，power‐to‐chemicals）虽然远未实现商业化成功，但在特定化学品的选择性和转化率方面已取得实质性进展。金属–CO 2（M‐CO 2）电池可以整合多种能量转化途径（电能转金属与金属转电能和/或金属转化学品相结合）；然而，其进展仍然有限，特别是在高价值化学品的定向生成方面。同时，对材料和性能缺乏深入理解和基准测试，阻碍了M‐CO 2电池的合理评估与技术进步。在本文中，我们通过与直接电催化CO 2还原技术进行对比，从基础化学概念与问题、材料设计基础与产物选择性，到促进高实用能量密度与功率密度以及长效转化与存储的器件级考量，探讨了在M‐CO 2电池中实现定向CO 2转化所需的关键要素。重点在于如何为M‐CO 2电池合理设计精确的催化剂和构型，期望这些前瞻性见解能够启发顶尖研究并吸引社会各界的参与。