通过低温电解产生可再生合成气：机遇与挑战

合成气（即 CO 和 H 的混合物）的生产2）通过电化学还原2水可以促进各个工业部门的绿色转型。在这里，我们提供了一个学术-工业联合视角，探讨并发（即 CO 和 H2在同一电解槽中产生）并分离（即 CO 和 H2在不同的电解槽中电发）合成气生产。编译 陈讲运

结合文献分析、实验数据和技术经济分析，我们证明，如果我们使用 CO 合成气的生产成本明显降低2CO 选择性模式下的电解槽，并将其与单独的 PEM 电解槽组合，用于 H2代。我们还得出结论，通过可再生电力成本的进一步降低和一氧化碳2排放税，如制备的可再生合成气将具有成本竞争力。

总结与展望

由于许多行业依赖于合成气的持续供应，因此电化学还原二氧化碳水到合成气有助于它们的转变，使其变得更加可持续，并最终实现负碳。(72)电化学方法还可以改变合成气市场的动态，因为可以出现更小的分散式解决方案部署在客户的设施中，从而将二氧化碳转化为将排放转化为价值，节省运输成本，同时减少排放。通过费托或其他催化工艺将合成气转化为合成燃料，可以将其集成到现有基础设施中，与其他电转气解决方案方法相比，显着降低投资成本。

在这个观点中，我们已经表明，从独立的 CO2 中生产合成气从技术角度来看，电解槽系统是可能的。然而，从精力充沛和经济的角度来看，这似乎是不合理的。通过结合实验数据和技术经济分析，我们表明，当二氧化碳电解槽的最终目标是仅将 CO 作为最终产品，然后与 PEM 电解槽耦合用于 H2供应。我们得出的结论是，未来的研究将侧重于实现高 CO Faradaic 效率（超过 98%）。这种选择性应在工业相关的电流密度（>400 mA/cm）下实现），并且必须进一步降低降解率。为了达到这些关键性能指标，多边环境协定和电解槽/电堆的研究和开发应齐头并进，因为它们相互影响其适用性。我们的研究还表明，下游分离 O2和残留 CO 中的 CO2对最终投资成本有重大贡献（约 7-14%）。因此，阳极侧和阴极侧气体处理的开发、优化和/或集成也将在进一步降低 CO 的总 TCO 方面发挥重要作用。在相关规模上获得丰富的作经验将是实现 CO2商业化的关键电解到 CO。因此，由资助机构支持的大型示范项目将是 CO2商业开发的下一个自然步骤与水电解相结合时，CO和合成气的电解。

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