Photocatalytic carbon dioxide to methane Energy Closed-Loop System: Carbon Neutrality Potential and Cutting-Edge Advances

甲烷 碳中和 二氧化碳电化学还原 可再生能源 光催化 二氧化碳 太阳能 材料科学 碳纤维 二氧化碳重整 环境科学 碳中性燃料 太阳能燃料 能量载体 催化作用 化学能 纳米技术 能量转换 废物管理 燃烧 工艺工程 甲烷转化炉 化学工程 合成气 储能 化学
作者
Rui Duan
出处
期刊: 卷期号:8 (1): 75-80
标识
DOI:10.54097/r93mxh84
摘要

The photocatalytic conversion of carbon dioxide to methane represents a promising strategy for achieving carbon neutrality by integrating renewable solar energy with chemical fuel production and utilization.This review systematically examines recent advances in catalyst design,reaction mechanisms,and system integration for constructing efficient carbon dioxide to methane energy closed-loop systems.Key breakthroughs include the development of high-performance catalysts such as single-atom Ru/Niobium pentoxide (96% methane selectivity) and interface-engineered heterostructures (93% selectivity), which address the kinetic challenges of the 8-electron reduction pathway through precise active site control and oxygen vacancy engineering. Mechanistic studies reveal the critical role of proton-coupled electron transfer (PCET) processes and intermediate stabilization in determining reaction selectivity. The integration of photocatalytic carbon dioxide reduction with methane combustion enables complete carbon cycling, where methane serves as both an energy carrier and a carbon vector, while combustion-derived heat can be recycled to enhance overall energy efficiency. However, challenges remain in scaling these technologies, including improving catalyst stability, optimizing system-level energy efficiency,and reducing gas separation costs. Future research should focus on developing robust hybrid photothermal-photocatalytic systems and integrating them with renewable energy infrastructure to realize practical deployment. This work provides a comprehensive framework for advancing carbon dioxide to methane conversion technologies and their role in sustainable energy systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
sususu完成签到,获得积分10
刚刚
小鱼肖恩完成签到,获得积分10
1秒前
拼搏向上发布了新的文献求助10
1秒前
xiaoqiao的应助被高风亮节的人采纳,获得20
1秒前
一方发布了新的文献求助10
2秒前
SCC发布了新的文献求助10
2秒前
wjswift完成签到,获得积分10
2秒前
共享精神的应助被南风过境采纳,获得10
3秒前
ossidiana完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
田様的应助被看海采纳,获得10
4秒前
5秒前
耶椰耶发布了新的文献求助10
5秒前
慕青的应助被Estrella采纳,获得10
5秒前
小蘑菇的应助被uni采纳,获得10
6秒前
彭于晏的应助被My_magnum_opus采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
Lucas的应助被My_magnum_opus采纳,获得30
6秒前
fafafa完成签到 ,获得积分10
7秒前
王俊1314完成签到 ,获得积分10
8秒前
YanYingHaoComeon完成签到,获得积分10
9秒前
molinsky2006完成签到 ,获得积分10
9秒前
HAHA完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
炙热香发布了新的文献求助10
10秒前
fight发布了新的文献求助50
10秒前
上官若男的应助被闪闪的芷天采纳,获得10
11秒前
11秒前
荼蘼完成签到,获得积分20
12秒前
小小完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
爱笑的听云完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
踏实青枫完成签到,获得积分10
15秒前
南风过境发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
17秒前
炙热香完成签到,获得积分20
18秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Questions on Teacher Wellbeing 600
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7987469
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9445702
关于积分的说明 21100380
捐赠科研通 7561746
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3377680
关于科研通互助平台的介绍 2511559
邀请新用户注册赠送积分活动 2410866