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日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授與電子科技大學(xué)夏川教授、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所肖建平研究員合作，基于固態(tài)電解質(zhì)開發(fā)了一種新型電解反應(yīng)器。他們利用可持續(xù)的清潔電能，配合所研發(fā)的銅基單原子催化劑，將溫室氣體二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為高價(jià)值、高純度的液體燃料甲酸，無需進(jìn)一步產(chǎn)物分離。該成果12月14日在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》雜志上發(fā)表。

人類活動(dòng)排放的二氧化碳等溫室氣體，帶來全球變暖等一系列環(huán)境和生態(tài)問題。面對(duì)日益嚴(yán)峻的氣候變化問題，我國(guó)提出了“碳達(dá)峰”與“碳中和”的重大戰(zhàn)略目標(biāo)，在國(guó)內(nèi)國(guó)際社會(huì)引發(fā)關(guān)注。

利用風(fēng)力、水力、太陽能等可持續(xù)能源的“綠電”，將溫室氣體二氧化碳電解轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的化學(xué)品，是二氧化碳利用的新興技術(shù)，有望成為減少碳排放的重要手段。然而，這一過程得到的產(chǎn)物駁雜，既包括經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的甲酸，還會(huì)得到一氧化碳、乙烯、乙醇等眾多副產(chǎn)物，并且將液體產(chǎn)物從電解質(zhì)溶液中提取和純化將占用巨額生產(chǎn)成本。如何提高催化劑的選擇性、降低產(chǎn)物分離成本，是實(shí)現(xiàn)二氧化碳電解產(chǎn)業(yè)化亟待解決的技術(shù)難題。

曾杰教授聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種低成本、高活性的銅基單原子催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到甲酸的單一轉(zhuǎn)化。令人興奮的是，他們基于固態(tài)電解質(zhì)還開發(fā)了一種新型電解裝置，配合所研制的催化劑，以二氧化碳和水做為原料，可以直接連續(xù)制備得到無需分離的純甲酸液體燃料。利用這一新技術(shù)，研究人員在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了濃度為0.1摩爾每升的純甲酸水溶液的公升級(jí)制備。

審稿人認(rèn)為，這一研究集原理創(chuàng)新突破、機(jī)理深度發(fā)掘、催化性能卓越于一體，是一項(xiàng)杰出的工作。這一成果有望大幅降低二氧化碳電解工藝中的產(chǎn)物分離成本，推動(dòng)綠電驅(qū)動(dòng)二氧化碳轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳中和”與“碳達(dá)峰”的戰(zhàn)略目標(biāo)具有重大意義。(記者 陳婉婉)

關(guān)鍵詞： 反應(yīng)器 電解 新型 燃料