电解质的作用是什么
石油、煤炭或天然气的燃烧会产生二氧化碳或 CO 2。这种著名的温室气体是全球变暖的主要驱动力，但它也是一种原材料。将 CO 2转化为有用的碳化合物在技术上是可行的，这一过程需要能源、水、合适的电极和特殊催化剂。CO 2可以电化学转化为一氧化碳、甲酸盐或甲烷，也可以转化为乙烯、丙醇、乙酸盐和乙醇。然而，工业过程必须设计得具有高度选择性和极其高效，以只生产所需的产品，而不是混合产品。
将 CO 2转化回燃料
“通过电解将 CO 2还原为有用的碳氢化合物，我们可以在不使用化石资源的情况下生产新燃料。因此，我们将 CO 2重新投入循环，就像回收一样，”亥姆霍兹青年研究小组负责人 Matthew Mayer 博士解释道。 HZB 的电化学转化”。电解的电能可以由风能或太阳能的可再生能源提供，使该过程具有可持续性。
零间隙电池：多层三明治
在学校，我们知道电解可以在一个简单的水烧杯中进行;进一步发展的是 H 电池，形状像字母 H。但是，这种电池不适合工业使用。相反，工业电解槽采用由几层组成的三明治结构设计：左右两侧是传导电流并涂有催化剂的电极、允许 CO 2 气体进入的铜基气体扩散层，以及分离膜。电解质(此处在阳极提供，称为阳极液)由溶解的钾化合物组成，并允许离子在电极之间移动。该膜旨在允许带负电的离子通过并阻止带正电的钾离子。
问题：钾晶体
尽管如此，电解液中的钾离子会穿过膜并在阴极形成微小的晶体，从而堵塞孔隙。“这不应该发生，”Matthew Mayer 团队的博士生 Flora Haun 说。使用扫描电子显微镜和其他成像技术，科学家们能够详细研究阴极的晶体形成过程。“通过能量色散 X 射线分析，我们能够定位单个元素并准确显示钾晶体形成的位置，”Flora Haun 解释说。
调查显示，电解液中的钾越多，阴极就越容易堵塞。但是没有简单的方法来解决这个问题：降低钾浓度一方面是好的，但另一方面是坏的，因为反应平衡也会发生变化：产生的不是所需的乙烯，而是一氧化碳。
电解质是关键
“最重要的观察结果是，阳离子仍然可以穿透阴离子交换膜，但在一定程度上取决于电解质的浓度。而且随着电解质的浓度，我们同时调节由 CO 2 形成的产物， ”该团队的博士后研究员 Gumaa El Nagar 博士说。Matthew Mayer 说：“在下一步中，我们希望使用 X 射线进行操作和原位测量，以详细了解细胞中的离子迁移如何影响化学反应过程。”
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