“电”有效提高二氧化碳变燃料效率

如何将二氧化碳回收并转化成有机燃料，是科学家一直在探索的世界性难题。近日，中科院上海高研院—上海科技大学低碳能源联合实验室在二氧化碳电催化转化研究方面取得重要进展。以洁净的可再生电能为能源，在温和的反应条件下分别将二氧化碳一步转化为甲酸和乙醇，电流效率分别高达99%和77%。相关成果均发表于国际知名期刊《德国应用化学》。

甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。据中科院上海高研院陈为研究员介绍，将二氧化碳通过电催化法高效率地转变成甲酸，催化剂的选择是关键。经过近两年不断探索，陈为团队筛选尝试了大量金属、合金催化剂，最终发现由金属钯、锡组成的Pd-Sn合金催化剂具有非常优异的性能。只需施加非常低的电压，并且在常温、常压条件下，该催化剂就能够将二氧化碳转化生成甲酸，电流效率高达99%，显示出良好的应用前景。

陈为说，风能、太阳能等新能源发电很大的一个问题是不稳定，具有随机性和季节性，使得利用效率大打折扣。该研究采用可再生的风能、太阳能或富余核电等清洁能源，高效回收二氧化碳的同时，还能将不稳定的新能源转换成稳定的化学能，实现洁净电能的有效存储。 此外，除了甲酸，研究团队还通过电催化法生成了应用最为广泛的化学品之一——乙醇。该研究团队在前期纳米碳材料研究的基础上，优化、开发出了一种新型非金属催化剂。这种催化剂是由氮掺杂的介孔碳材料制成，相比金属催化剂成本要低得多。电催化乙醇的电流效率达到77%，远高于国际上30%左右的平均水平。