co2能源化利用技术：从捕集到利用的新路径
co2捕集、利用与封存（ccus）技术在推动大气co2净减排方面起到了重要作用。该技术面临的挑战包括低效率、高能耗和高成本等问题。最新的研究指出，深度、直接的co2能源化利用应关注co2自身的能量转化。
co2矿化反应的特点在于其热力学吉布斯自由能降低，这一特征为将co2转化为电能提供了新的途径。基于这一原理，co2矿化电池技术应运而生。这种电池利用酸性气体co2和碱性固废形成h 浓差电池，将co2矿化反应中的化学能转化为电能。
第一代co2矿化电池的开路电压和最大输出功率密度已经达到一定的水平。而最新的第二代电池设计进一步增强了产电性能，通过改进反应介质和电池结构，实现了更高的功率密度和稳定的产电过程。预计矿化1吨co2可产生大量的电能。
该技术仍面临一些挑战，包括缓慢的动力学速率和需要贵金属催化等问题。为了克服这些难题，研究团队受到自然界生物体内高效质子耦合电子转移反应的启发，采用了仿生质子耦合电子转移的水相反应，实现了第三代co2矿化发电方法的技术突破。
除了基本的矿化发电技术，该研究团队还提出了一种近零碳排放的煤炭清洁发电理念。通过将直接煤燃料电池与co2矿化发电技术相结合，实现了煤炭发电的清洁利用，并将co2转化为具有高附加值的碳酸盐产品。
研究人员指出，为了取得显著的技术突破，应加快推进co2电化学还原和金属储能电池技术的多重协效发展。以“节能”为目标的工艺系统设计应综合考虑全生命周期的co2净减排。未来的研究方向之一是设计“co2排放—捕集—利用”一体化综合能量回收系统。未来的co2矿化发电技术应从电解质体系、催化材料等方面进行研究突破，同时综合考虑碱性矿物活化、废渣综合处理等关键环节。
这项研究得到了自然科学的资金支持，对于推动co2能源化利用技术的发展具有重要意义。co2能源化利用技术从基础研究到工业扩试的全过程，展示了煤炭清洁发电和近零碳排放的潜力。通过不断的技术创新和研究突破，我们有望在未来实现煤炭的清洁高效利用，同时实现co2的减排目标。
