煤炭学报

作者：解佳乐, 张天宇, 彭章頔, 林日琛, 肖睿,

关键词：CO₂转化, 电催化, 微生物转化, 耦合电催化与微生物转化,

中国是世界上最大的二氧化碳(CO2)排放国和煤炭消费国，且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下，将CO2捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品，可减少对化石燃料依赖并同时降低CO2排放，为燃煤电厂和能源化工的绿色转型提供关键技术支撑。电催化和微生物转化是利用CO2生成可再生燃料及化学品的重要途径。电催化还原CO2反应速率快，但产物种类多限于C1和C2的产物。微生物固定CO2产物选择性高、多碳产物种类多，但电子传递和能量供给水平低导致反应周期长。将电催化还原CO2和微生物转化耦合，可充分发挥两者的优势，有望实现高效制备高价值的多碳产物。分别介绍了单一技术路线下电催化还原和微生物固定CO2的反应原理和典型产物，讨论了催化剂和反应器类型对电催化还原 CO2的影响，总结了微生物固定CO2的微生物种类和生物代谢路径；综述了原位耦合和异位耦合2种电催化–微生物转化技术的耦合方式，概括了其系统构成、工作原理、电极材料及高值产物类型等。最后，对比了不同耦合方式的技术成熟度，并从电催化还原CO2催化剂和反应器的开发和设计、高效工程菌种的构建、耦合体系的设计与集成和推动研究开发与产业联动4个方向进行展望。

来源：2024年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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