图 混合液流/固体电极电池体系CO2捕获与释放系统示意
在国家自然科学基金项目（批准号：22422803, 22101064, 22375167）等资助下，国科大杭州高等研究院季云龙团队与哈佛大学Michael J. Aziz、西湖大学王盼等合作，在电化学方法直接空气碳捕集研究方面取得进展。研究成果以“采用空间隔离吩嗪电极的电化学混合流动池直接空气碳捕集（Direct air capture of CO2 in an electrochemical hybrid flow cell with a spatially isolated phenazine electrode）”为题，于2025年8月22日在线发表于《自然•能源》（Nature Energy）上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41560-025-01836-3。
直接空气碳捕集技术正成为应对气候变化的关键负排放解决方案。电化学氧化还原介导的碳捕集技术反应条件温和、调变性强，捕集的高纯CO2可进一步转化为下游化学品，有望推进碳循环经济构建。现有系统往往将活性分子溶解于电解液，通过酸碱性调节，实现CO2捕获与释放。然而，还原态活性分子极易被空气氧化，导致系统失衡。
针对上述问题，该研究团队提出空间隔离策略，设计了电化学过程和气体吸收独立单元，发展新型混合液流/固体电极电池体系，将活性吩嗪分子固载于固态电极上，负极反应产生的碱性溶液被转移至气体吸收单元，实现了空气与还原活性分子的隔离，避免氧气等对电极反应的干扰。该系统在长时间循环测试中可保持优异的稳定性。该研究为电化学直接空气碳捕集技术提供了新思路。