อิเล็กโตรรีดักชั่นของเมทานอลจากคาร์บอนไดออกไซด์ : กรณีศึกษาการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโลหะคู่นาโน

ปฏิกิริยาการเกิดรีดักชันคาร์บอนไดออกไซด์ทางไฟฟ้าเคมี (Electrochemical CO2 reduction reaction: CO2RR) สู่รูปของเหลวไฮโดรคาร์บอนที่มีมูลค่า การลดของ CO2 เป็น CO เป็นเทคโนโลยีสู่ที่สร้างความยั่งยืนทางด้านการสร้างคาร์บอนเป็นศูนย์ในอุตสาหกรรม การเปลี่ยนแปลง CO2 เป็น CO ด้วยกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีจากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและความหนาแน่นของกระแสที่ประเมินได้จากค่าการถ่ายเทประจุเรียกว่า “ประสิทธิภาพฟาราเดย์ (Faraday efficiency: FE)” อธิบายถึงประสิทธิภาพของการถ่ายเทประจุในระบบที่ช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ในกรณีของอิเล็คโทรดสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์แสดงถึง ค่าการเลือกของผลิตภัณฑ์ (Selectivity) ที่ได้มาจากสารตั้งต้น CO2 ถ้าค่าการเลือกของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการต่ำ จะส่งผลให้การใช้ประโยชน์ของกระบวนการอิเล็กโทรไลต์จาก CO2 ต่ำ และทำให้ต้นทุนในการแยกผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเพิ่มขึ้นด้วย ปัจจุบันมีเพียง คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และ กรดฟอร์มิก (HCOOH) เท่านั้นที่สามารถผลิตได้ในอัตราผลตอบแทนที่สูง โดยมี FE สูงใกล้สมบูรณ์ (ร้อยละ 100) ในทางตรงกันข้าม ค่าการเลือกที่จะผลิตเป็นเอทิลีนสูงสุดยังน้อยกว่าร้อยละ 80 เอทานอลร้อยละ 52 และ 1-โพรพานอล (n-propanol) ร้อยละ 30 [12-14] ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้มาจากการใช้ CO2 การผลิตไฮโดรคาร์บอนสายยาวต้องดูดซึมโมเลกุลของ CO2 จำนวนมากบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาและการเปลี่ยนโมเลกุลเหล่านั้นให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าทางตลาด การนำ CO2 มาใช้ในอุตสาหกรรมนั้นเป็นกระบวนการที่น่าสนใจ แต่การจะนำมาประยุกต์ใช้นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความต้องการของตลาดและราคาผลิตภัณฑ์ และ
9
ต้นทุนขั้วของอิเล็คโทรดสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 electrolyzer) และต้นทุนการดำเนินงานสำหรับ
เก็บคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นสารตั้งต้น (CO2 feedstock) ด้วย