二氧化碳還原的實(shí)現能帶來(lái)哪些好處

　　二氧化碳還原是指在催化劑的作用下，使濃縮的二氧化碳氣體與氫氣在高溫下反應轉化為水的技術(shù)。要實(shí)現氧回路的閉合，二氧化碳還原為水的環(huán)節是關(guān)鍵技術(shù)。

　　能源短缺和環(huán)境污染是人類(lèi)社會(huì )發(fā)展面臨的嚴峻問(wèn)題。當前世界的能源消耗仍是以化石能源為主。日益增多的人類(lèi)活動(dòng)不僅會(huì )加快化石燃料的消耗，還會(huì )造成大氣中以CO2為主的溫室氣體排放量增加，打破自然界的碳平衡。自19世紀末期以來(lái)，大氣中CO2的濃度已從280 ppm增加至目前的400 ppm。在此背景下，探索有效的降低大氣中CO2濃度的技術(shù)已成為各國政府和科學(xué)家的重點(diǎn)研究方向。在幾種可行的策略中，通過(guò)電化學(xué)或光化學(xué)手段進(jìn)行二氧化碳還原并使之轉變成對人類(lèi)有益的碳氫化合物燃料的技術(shù)尤其具有吸引力。因為這兩種方法可以在常溫常壓下進(jìn)行，所需的能量可以直接或間接地由太陽(yáng)能等可再生能源提供，真正實(shí)現碳元素的循環(huán)使用。雖然二氧化碳還原和光催化還原這兩種策略的技術(shù)路線(xiàn)不同，但是其本質(zhì)是一樣的：即如何激活惰性的 CO2 分子并促使進(jìn)其還原轉化。此外，光催化過(guò)程的電子遷移和CO2活化過(guò)程本質(zhì)上就是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程，并且可以通過(guò)適當的助催化劑來(lái)增強。

　　化石能源的大量消耗伴隨著(zhù)溫室氣體二氧化碳（CO2）的加劇排放，而CO2作為儲量豐富的化工原料，可用于合成多種精細化學(xué)品及C1化學(xué)燃料。倘使人們能夠利用CO2作為儲氫介質(zhì)，將其轉化為特定的燃料物質(zhì)，例如甲醇（CH3OH）、甲烷（CH4）等，不僅可以有效緩解能源需求的壓力，從凈結果來(lái)看還可以減少溫室氣體的排放，達到一箭雙雕的效果。二氧化碳還原是吸熱過(guò)程，反應中利用可再生能源提供的能量是完成這一轉化的必要條件。

　　為了解決所述問(wèn)題，人們采用電解法將氧氣的生成反應與二氧化碳還原反應在不同電極上分開(kāi)進(jìn)行的方式，兩側均進(jìn)行催化光照，然而此時(shí)不僅生成氧氣的陽(yáng)極(光化學(xué)電極)需要進(jìn)行催化光照，陰極也要進(jìn)行催化光照，因不同的光觸媒需要的光照波長(cháng)不一致而導致設備上的光照效率分散，至少有一側產(chǎn)生的電量不足，因而至少一個(gè)電極需要將太陽(yáng)能電池與傳統電源等外部電源進(jìn)行并用。