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隨著世界持續(xù)向低碳能源系統(tǒng)的過渡，電催化二氧化碳還原技術(shù)（ECO₂R）由于可以將化學(xué)品和燃料的生產(chǎn)從化石原料中分離出來，從而關(guān)閉碳循環(huán)，被認(rèn)為是在工業(yè)層面上實(shí)現(xiàn)CO₂減排和碳中和最具前景的技術(shù)之一。然而，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室層面上對(duì)催化劑的設(shè)計(jì)和對(duì)ECO₂R工藝的見解還未帶來高的工業(yè)化部署率。

基于此，香港理工大學(xué)Shu Ping Lau教授聯(lián)合英國牛津大學(xué)Shik Chi Edman Tsang教授系統(tǒng)總結(jié)、討論并展望了ECO₂R技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向，包括電解池、離子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散電極和反應(yīng)機(jī)理。此外，還詳盡地闡述了上游CO₂的供應(yīng)鏈、下游產(chǎn)品的市場進(jìn)入壁壘、電解系統(tǒng)的輔助設(shè)施以及將ECO₂R技術(shù)與目前能源系統(tǒng)集成的協(xié)同效應(yīng)。具體而言，為了加速推進(jìn)ECO₂R從研發(fā)階段進(jìn)入工程示范階段（R&D）的進(jìn)程，應(yīng)主要圍繞以下幾個(gè)方面：

（1）由于優(yōu)化ECO₂R系統(tǒng)的單個(gè)組件并不能直接轉(zhuǎn)化為更好的整體系統(tǒng)性能，因此電解池、離子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散電極以及電解系統(tǒng)的輔助設(shè)施等的研發(fā)需要同步進(jìn)行。新一代電解池需要對(duì)其性能指標(biāo)及其可擴(kuò)展性、工業(yè)部署潛力等進(jìn)行基準(zhǔn)測試和評(píng)估；高性能離子交換膜（尤其是陰離子交換膜）的發(fā)展需要被持續(xù)推進(jìn)；高性能催化劑的設(shè)計(jì)需要被進(jìn)一步驗(yàn)證；氣體擴(kuò)散電極的優(yōu)化需要考慮CO₂的化工傳質(zhì)及反應(yīng)中間體的覆蓋度等；電解系統(tǒng)的輔助設(shè)施需要融合人工智能化的技術(shù)，為下一代化工工業(yè)4.0做技術(shù)儲(chǔ)備。

（2）ECO₂R技術(shù)的發(fā)展不僅依賴其自身的發(fā)展，還強(qiáng)烈依賴整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)與同步。上游CO₂的供應(yīng)、下游產(chǎn)品的生產(chǎn)和純化以及能源的供應(yīng)等需要考慮CO₂二次排放的風(fēng)險(xiǎn)。理想情況下，ECO₂R需要與傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)相兼容，以便與現(xiàn)有的能源基礎(chǔ)設(shè)施相融合或在后期進(jìn)行升級(jí)。

（3）在ECO₂R技術(shù)發(fā)展的早期階段，需要世界各國官方的政策支持以顯著降低ECO₂R產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入門檻，從而加快CO₂減排進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)碳中和。此外，應(yīng)穩(wěn)步推行并建立ECO₂R示范工廠，以便將這種先進(jìn)技術(shù)從研發(fā)階段推進(jìn)到示范階段（R&D）。

ECO₂R技術(shù)是服務(wù)于復(fù)雜、成熟且高度相關(guān)的石化能源行業(yè)，而不是取代它。因此，作者強(qiáng)調(diào)了ECO₂R技術(shù)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于工業(yè)部署的重要性，并展望了在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上的進(jìn)展引導(dǎo)ECO₂R技術(shù)的工業(yè)化部署，從而緩解氣候變化帶來的最壞的影響。