我国学者在二氧化碳/一氧化碳电解研究方面取得进展

图 （a）乙烯和乙酸法拉第效率随进料气组成的变化；（b）0.6 MPa CO条件下产物法拉第效率和电解电压；（c）碱性膜电堆实物图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22125205、92045302、22002155）等资助下，中国科学院大连化学物理研究所包信和院士和汪国雄研究员团队在基于碱性膜电解器的CO₂/CO电解制C₂₊产物研究方面取得进展。研究成果以“高电流密度CO₂/CO电解中覆盖度驱动的乙烯向乙酸选择性转变（Coverage-driven selectivity switch from ethylene to acetate in high-rate CO₂/CO electrolysis）”为题，于2023年1月12日发表在《自然•纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-022-01286-y。

　　CO₂电解反应利用可再生能源产生的电能将CO₂转化为高附加值燃料和化学品，是近年来快速发展、具有应用前景的负碳技术。然而，在工业级电流密度下高选择性生成乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物仍然存在很大挑战。

　　该团队通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境，发现随着进料气中一氧化碳压力增加，电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸（图a），且电流密度显著增加。在 0.6 MPa CO条件下乙酸法拉第效率为48%，总电流密度达到3 A cm⁻²（图b）。机理研究表明，产物选择性变化受到催化剂*CO覆盖度和局部pH值影响。为进一步验证电解过程的可行性，团队组装了4节100 cm²的碱性膜电堆（图c），其电解功率最高达到2.85 kW。

　　该研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考，而且为CO₂/CO电解从实验室走向实际应用提供了技术基础。