Hyödyllisiä kemikaaleja hiilidioksidista sähkökemiallisesti

Abstract

Hiilidioksidin sähkökemialliseen hyödyntämiseen on kasvavaa kiinnostusta uusiutuvan energian osuuden noustessa ja sen hinnan laskiessa. Suuri idea taustalla on ottaa hiilidioksidi talteen isoista päästölähteistä tai myös suoraan ilmasta, ja konvertoida se sitten useiksi hyödyllisiksi yhdisteiksi käyttäen uusiutuvaa energiaa. Jos hiilidioksidi konvertoidaan esimerkiksi etanoliksi ja poltetaan tuottamaan energiaa, voidaan hiilidioksidi ottaa jälleen talteen. Näin ylimääräistä hiilidioksidia ei pääse ilmakehään vaan se kiertää, mistä käytetään termiä syklinen hiilitalous (CCE, cyclic carbon economy). Yhdisteitä, joihin hiilidioksidin sähkökemiallisella pelkistyksellä päästään, on useita. Grim et al. esittävät artikkelissaan yhteensä 20 eri yhdistettä [1]. Tässä tutkielmassa otetaan muutamia tärkeämpiä yhdisteitä suurennuslasin alle, kuten esimerkiksi hiilimonoksidi ja etyleeni, ja tarkastellaan tutkimuksen etenemistä ja uusia havaintoja. Muuttujia on paljon, kuten esimerkiksi elektrolyytti, elektrodin materiaalit, elektrodin pinnan muokkaus ja kennon suunnittelu. Näitä prosesseja voidaan arvioida kolmella eri parametrilla, joita ovat faradinen tehokkuus (FE, Faradaic efficiency), virrantiheys ja ylipotentiaali. Nämä käytännössä kuvaavat selektiivisyyttä, nopeutta ja energiatehokkuutta.