電気化学：電気化学的固体電解質反応装置における連続的な炭素捕捉

エネルギー入力として再生可能電気を用いる電気化学的な炭素捕捉技術は、炭素管理に有望だが、捕捉速度が低い、酸素に対して敏感、システムが複雑であるといった問題をいまだに抱えている。今回我々は、酸素/水（O₂/H₂O）酸化還元対とモジュール式固体電解質反応装置を組み合わせることによって、連続的な電気化学的炭素捕捉の設計を実証する。今回の装置は、酸素還元反応（ORR）と酸素生成反応（OER）という酸化還元電気分解を行うことによって、高アルカリカソード–膜界面で希薄な二酸化炭素（CO₂）分子を効率よく吸収でき、炭酸イオンを形成した後、アノードからのプロトンフラックスによる中和過程を経て、中間固体電解質層から連続的に高純度（> 99％）のCO₂流を放出する。この炭素吸収/放出過程全体では、化学物質の投入は必要なく、副生成物も生じなかった。今回の炭素捕捉固体電解質反応装置において、高い炭素捕捉速度（440 mA cm⁻²、0.137 mmol_CO2 min⁻¹ cm⁻²すなわち86.7 kg_CO2 day⁻¹ m⁻²）、高いファラデー効率（炭酸を基準にして> 90％）、模擬煙道ガスにおける高い炭素除去効率（> 98％）、低いエネルギー消費（約150 kJ/mol_CO2から開始）が実証されたことから、有望な実用的用途が示唆される。

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