二氧化碳电化学还原反应

二氧化碳的电化学还原，也称为二氧化碳的电解，是利用电能将二氧化碳 (CO_{2) 转化为还原度更高的化学物质。 这是广泛的碳捕获和利用方案中的一个可能步骤，但它被认为是最有前途的方法之一。}

二氧化碳电化学还原反应代表一种可能的生产化学品或燃料的方法，将二氧化碳 (CO_{2) 转化为有机原料，如甲酸 (HCOOH)、一氧化碳 (CO)、甲烷 (CH4)、乙烯 (C2H4) ) 和乙醇 (C2H5OH)。 该领域中选择性更高的金属催化剂包括用于甲酸的锡、用于一氧化碳的银和用于甲烷、乙烯或乙醇的铜。 甲醇、丙醇和 1-丁醇也已通过 CO2 电化学还原生产，尽管产量很小。}

二氧化碳电化学还原的xxx个例子来自 19 世纪，当时使用锌阴极将二氧化碳还原为一氧化碳。 继 1970 年代的石油禁运之后，该领域的研究在 1980 年代得到加强。 截至 2021 年，Siemens、Dioxide Materials、Twelve 和 GIGKarasek 等多家公司正在开发中试规模的二氧化碳电化学还原技术。 最近进行了技术经济分析，以评估在接近环境条件下二氧化碳电解技术的关键技术差距和商业潜力。

在碳固定过程中，植物将二氧化碳转化为糖，许多生物合成途径都源于糖。 负责这种转化的催化剂 RuBisCO 是地球上最常见的蛋白质。 一些厌氧生物利用酶将 CO2 转化为一氧化碳，从中可以制造脂肪酸。

在工业中，一些产品是由 CO2 制成的，包括尿素、水杨酸、甲醇以及某些无机和有机碳酸盐。 在实验室中，二氧化碳有时用于在称为羧化的过程中制备羧酸。 在室温下运行的电化学 CO2 电解槽尚未商业化。 用于将 CO2 还原为 CO 的高温固体氧化物电解槽 (SOEC) 已在市场上销售。 例如，Haldor Topsoe 提供用于 CO2 减排的 SOEC，据报道每生产 Nm3 CO 需要 6-8 kWh，并且 CO 纯度高达 99.999%。

氢硅烷将二氧化碳还原（生成甲烷）：不幸的是，此类反应是化学计量的，仅供学术研究。

二氧化碳电化学还原成各种产物通常描述为：

这些反应的氧化还原电位类似于水性电解质中析氢的氧化还原电位，因此 CO2 的电化学还原通常与析氢反应竞争。

电化学方法受到了极大的关注：1）在环境压力和室温下； 2) 与可再生能源相关（另见太阳能燃料） 3) 具有竞争力的可控性、模块化和规模化相对简单。

CO2的电化学还原或电催化转化可生产甲烷、乙烯、乙醇等高附加值化学品，产品主要取决于所选择的催化剂和操作电位（施加还原电压）。

已经评估了多种均相和非均相催化剂。 许多这样的过程被认为是通过金属二氧化碳络合物的中介作用进行的。 许多工艺都存在过电势高、电流效率低、选择性低、动力学缓慢和/或催化剂稳定性差的问题。

电解质的成分可能是决定性的。 气体扩散电极是有益的。