物理学 > 化学物理
[提交于 2025年2月3日
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标题: 电化学CO2捕获与pH无关的氧化还原化学
标题: Electrochemical CO2 capture with pH-independent redox chemistry
摘要: 捕获人为来源的CO2对于缓解气候变化至关重要,而降低能耗对于大规模部署是必不可少的。 无机碳在水溶液中的溶解度取决于pH值,而通过电化学调节pH已被研究作为CO2捕获和释放的方法。 然而,已报道的方法由于热力学惩罚而不可避免地产生能耗。 在本研究中,我们引入了一种与pH无关的氧化还原化学反应,通过改变pH而不直接改变[H+],显著降低了热力学能耗。 我们展示了TEMPO分子的氧化还原反应在流动电池中调节pH,以捕获和释放CO2,其能耗低至2.6 kJ/mol CO2,相当于0.027 eV/分子。 提出了一种分子模型,该模型得到了MD和DFT模拟的支持,说明了pH如何降低7.6,同时大大避免了增加[H+]相关的熵能成本。 我们认为,这项工作展示了与pH无关的氧化还原化学在实际和经济有效的CO2捕获中的潜力。
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