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二氧化碳的電化學(xué)還原是一個(gè)利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程,由于還原二氧化碳需要的活化能較高,這個(gè)過程需要加一定高電壓后才能實(shí)現(xiàn),而在陰極發(fā)生的氫析出反應(yīng)的程度隨電壓的增加而加大,會(huì)抑制了二氧化碳的還原,故二氧化碳的高效還原需要有合適的催化劑,以致二氧化碳的電化學(xué)還原往往是個(gè)電催化還原過程。這個(gè)過程的簡單機(jī)理為:⑴電解池陰極:在初始階段,二氧化碳被吸附在陰極催化劑表面,形成中間產(chǎn)物(反應(yīng)式①);然后電子在兩個(gè)電極間電勢差的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移數(shù)可能是2、4、6、8、12,還原產(chǎn)物隨電子轉(zhuǎn)移數(shù)的不同而可能是一氧化碳、甲酸根、甲酸等(反應(yīng)式②-④)。⑵電解池陽極:水溶液中發(fā)生析氫反應(yīng),產(chǎn)生氫氣(反應(yīng)式⑤、⑥)。
1896年,瑞典化學(xué)家阿累尼烏斯(即斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯,Svante August Arrhenius,1859年-1927年)通過計(jì)算指出,大氣中二氧化碳濃度增加一倍,可使地表溫度上升5~6℃。
1850年,愛爾蘭物理化學(xué)家安德魯斯(即托馬斯·安德魯斯,Thomas Andrews,1813年-1885年)開始對(duì)二氧化碳的超臨界現(xiàn)象進(jìn)行研究,并于1869年測定了二氧化碳的兩個(gè)臨界參數(shù):超臨界壓強(qiáng)為7.2MPa,超臨界溫度為304.065K(二者在2013年的公認(rèn)值分別為7.375MPa和303.05K)。
1823年,英國科學(xué)家法拉第(即邁克爾·法拉第,Michael Faraday,1791年-1867年)發(fā)現(xiàn)加壓可以使“碳酸氣”液化。同年,法拉第和戴維(即漢弗里·戴維,Humphry Davy,1778年-1829年,又譯“笛彼”)液化了“碳酸氣”。
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