中国科学家将二氧化碳“变身”成高价值液体燃料

  12月15日从中国科学技术大学获悉,该校曾杰教授与电子科技大学夏川教授、中国科学院大连化学物理研究所肖建平研究员合作,将温室气体二氧化碳高效转化为高价值、高纯度的液体燃料甲酸。

  该成果近日发表在国际顶级学术期刊《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。

  人类活动排放的二氧化碳等温室气体,带来全球变暖等一系列环境和生态问题。面对日益严峻的气候变化问题,中国提出了“碳达峰”与“碳中和”的重大战略目标,引发国际社会关注。

  利用风力、水力、太阳能等可持续能源的“绿电”,将温室气体二氧化碳电解转化为高价值的化学品,是二氧化碳利用的新兴技术,有望成为减少碳排放的重要手段。然而,这一过程得到的产物驳杂,既包括经济价值高的甲酸,还会得到一氧化碳、乙烯、乙醇等众多副产物,并且将液体产物从电解质溶液中提取和纯化将占用巨额生产成本。

  如何提高催化剂的选择性、降低产物分离成本,是实现二氧化碳电解产业化亟待解决的技术难题。联合团队研发出一种低成本、高活性的铜基单原子催化剂,实现了二氧化碳到甲酸的单一转化。与此同时,基于固态电解质还开发了一种新型电解装置,配合所研制的催化剂,以二氧化碳和水作为原料,可以直接连续制备得到无需分离的纯甲酸液体燃料。

  利用这一新技术,研究人员在实验室实现了浓度为0.1摩尔每升的纯甲酸水溶液的公升级制备。据介绍,这一成果有望大幅降低二氧化碳电解工艺中的产物分离成本,推动绿电驱动二氧化碳转化的产业化进程,对实现“碳中和”与“碳达峰”的战略目标具有重大意义。

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