以二氧化碳規模化利用技術為核心的碳減排方案
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面向未來的二氧化碳直接轉化利用技術
采用傳統化學方法還原?CO2需要同時消耗能量和?H2等還原性氣體，而采用光催化或者電催化?CO2轉化，采用太陽能或者可再生的風電、太陽能發電或富余核電等潔凈電能為能源，在常溫、常壓條件下將?CO2直接一步轉化為?CO、HCOOH、CH3OH、碳氫化合物等燃料及化學品，同時實現了?CO2的資源化利用和潔凈電能的有效存儲，表現出極具潛力的應用前景（圖?6）。如何高效率地獲得高附加值的化學品是該領域極具挑戰性的熱點課題。
圖 6 二氧化碳直接轉化利用技術路線圖
中國科學院上海高等研究院－上?？萍即髮W低碳能源聯合實驗室在電催化?CO2還原轉化生成?HCOOH?和乙醇（C2H6O）方面均取得重要進展，所制備的新型合金催化劑具有非常優異的性能，只需施加非常低的電壓，該催化劑就能夠將所輸入電能的?99％?用于驅動?CO2轉化生成?HCOOH，顯示出良好的應用前景。此外，該研究團隊在前期工作的基礎上，開發了新型納米催化劑，成功實現了?CO2直接轉化生產?C2H6O。此項研究工作為設計、創制高活性和高選擇性生成多碳產物的電催化體系提供了新思路，受到業內專家的高度評價。大連化物所李燦團隊長期致力于光催化和光電催化?H2O?和?CO2方面的研究，并針對一些含高濃度?CO2和硫化氫（H2S）的天然氣田，提出并實現了一種光電驅動的將?CO2和?H2S?協同轉化為化學品的策略。中國科學技術大學俞書宏課題組與加拿大多倫多大學在電催化?CO2制備多碳醇燃料方面取得了重要進展，首次提出在?CO2的電還原過程中，通過調控反應步驟，實現高效多碳醇的選擇性制備。
盡管人們很早就開始了這一領域的研究，但是無論電催化或者光催化還原?CO2目前仍存在許多技術問題需要克服。由于該技術仍處于實驗室研究階段，所開發的光催化劑基本都存在光能利用效率很低的問題，因此該技術在未來一段時間內都不具備經濟競爭力。對于電催化，如何避免過多的能量浪費、提升轉化效率和提高產物選擇性是其亟待解決的關鍵問題。光催化還原?CO2也存在太陽能利用率低、光催化材料對?CO2吸附性能差及碳氫化合物的產率低等問題。因此，CO2溫和轉化和直接利用實現商業化之路仍然任重道遠。