“電”一下 二氧化碳變?nèi)剂闲蔬_99%

如何將二氧化碳回收并轉(zhuǎn)化成有機燃料，是科學(xué)家一直在探索的世界性難題。近日，中科院上海高研院—上?？萍即髮W(xué)低碳能源聯(lián)合實驗室在二氧化碳電催化轉(zhuǎn)化研究方面取得重要進展。以潔凈的可再生電能為能源，在溫和的反應(yīng)條件下分別將二氧化碳一步轉(zhuǎn)化為甲酸和乙醇，電流效率分別高達99%和77%。相關(guān)成果均發(fā)表于國際知名期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》。

甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農(nóng)藥、皮革、染料、醫(yī)藥和橡膠等工業(yè)。據(jù)中科院上海高研院陳為研究員介紹，將二氧化碳通過電催化法高效率地轉(zhuǎn)變成甲酸，催化劑的選擇是關(guān)鍵。經(jīng)過近兩年不斷探索，陳為團隊篩選嘗試了大量金屬、合金催化劑，最終發(fā)現(xiàn)由金屬鈀、錫組成的Pd-Sn合金催化劑具有非常優(yōu)異的性能。只需施加非常低的電壓，并且在常溫、常壓條件下，該催化劑就能夠?qū)⒍趸嫁D(zhuǎn)化生成甲酸，電流效率高達99%，顯示出良好的應(yīng)用前景。

陳為說，風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電很大的一個問題是不穩(wěn)定，具有隨機性和季節(jié)性，使得利用效率大打折扣。該研究采用可再生的風(fēng)能、太陽能或富余核電等清潔能源，高效回收二氧化碳的同時，還能將不穩(wěn)定的新能源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能，實現(xiàn)潔凈電能的有效存儲。

此外，除了甲酸，研究團隊還通過電催化法生成了應(yīng)用最為廣泛的化學(xué)品之一——乙醇。該研究團隊在前期納米碳材料研究的基礎(chǔ)上，優(yōu)化、開發(fā)出了一種新型非金屬催化劑。這種催化劑是由氮摻雜的介孔碳材料制成，相比金屬催化劑成本要低得多。電催化乙醇的電流效率達到77%，遠高于國際上30%左右的平均水平。