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Integrated CO2 capture and conversion to form syngas
Joule ( IF 38.6 ) Pub Date : 2024-11-11 , DOI: 10.1016/j.joule.2024.10.010 Yongwook Kim, Eric W. Lees, Chaitanya Donde, Andrew M.L. Jewlal, Christopher E.B. Waizenegger, Basil M.W. de Hepcée, Grace L. Simpson, Akshi Valji, Curtis P. Berlinguette
Joule ( IF 38.6 ) Pub Date : 2024-11-11 , DOI: 10.1016/j.joule.2024.10.010 Yongwook Kim, Eric W. Lees, Chaitanya Donde, Andrew M.L. Jewlal, Christopher E.B. Waizenegger, Basil M.W. de Hepcée, Grace L. Simpson, Akshi Valji, Curtis P. Berlinguette
To convert waste carbon dioxide (CO2) into valuable chemicals and fuels, electrolyzers must be integrated with an upstream CO2 capture step. However, this integration has not been demonstrated due to the mismatched rates between CO2 capture and conversion. We present an integrated CO2 capture-conversion system that produces syngas with a 1.7:1 H2 to CO ratio at steady state, where the capture rate matches the release rate in the electrolyzer. The system uses a packed-bed absorber where K2CO3 solutions react with CO2 from simulated flue gas to form (bi)carbonate-enriched solutions, which are then fed into an electrolyzer to produce CO and OH−. The alkaline product is recycled to the absorber, completing the CO2 capture-conversion loop. With glycine as a CO2 capture promoter, the system captures 30% of carbon from simulated flue gas with a Faradaic efficiency of 30% for CO2 conversion to CO at 100 mA cm−2 over 30 h.
中文翻译:
集成 CO2 捕获和转化以形成合成气
为了将废弃的二氧化碳 (CO2) 转化为有价值的化学品和燃料,电解槽必须与上游的 CO2 捕获步骤集成在一起。然而,由于 CO2 捕获和转化之间的速率不匹配,这种集成尚未得到证明。我们提出了一种集成的 CO2 捕获转化系统,该系统在稳态下生产 H2 与 CO 比率为 1.7:1 的合成气,其中捕获速率与电解槽中的释放速率相匹配。该系统使用填充床吸收器,其中 K2CO3 溶液与模拟烟气中的 CO2 反应形成富含(双)碳酸盐的溶液,然后将其送入电解槽以产生 CO 和 OH−。碱性产物被回收到吸收器中,完成 CO2 捕获-转化循环。使用甘氨酸作为 CO2 捕获促进剂,该系统从模拟烟气中捕获 30% 的碳,在 30 小时内以 100 mA cm-2 将 CO2 转化为 CO 的法拉第效率为 30%。
更新日期:2024-11-11
中文翻译:
集成 CO2 捕获和转化以形成合成气
为了将废弃的二氧化碳 (CO2) 转化为有价值的化学品和燃料,电解槽必须与上游的 CO2 捕获步骤集成在一起。然而,由于 CO2 捕获和转化之间的速率不匹配,这种集成尚未得到证明。我们提出了一种集成的 CO2 捕获转化系统,该系统在稳态下生产 H2 与 CO 比率为 1.7:1 的合成气,其中捕获速率与电解槽中的释放速率相匹配。该系统使用填充床吸收器,其中 K2CO3 溶液与模拟烟气中的 CO2 反应形成富含(双)碳酸盐的溶液,然后将其送入电解槽以产生 CO 和 OH−。碱性产物被回收到吸收器中,完成 CO2 捕获-转化循环。使用甘氨酸作为 CO2 捕获促进剂,该系统从模拟烟气中捕获 30% 的碳,在 30 小时内以 100 mA cm-2 将 CO2 转化为 CO 的法拉第效率为 30%。