打印近日，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）研究员魏伟、陈为团队在强酸性环境下高效电催化二氧化碳转化取得重要进展，研究成果以“Selective CO2 Electroreduction to Multicarbon Products Exceeding 2 A cm-2 in Strong Acid via a Hollow-Fiber Cu Penetration Electrode”为题在线发表于国际著名学术期刊《Energy & Environmental Science》 （DOI:10.1039/D3EE02867D）。论文第一作者为上海高研院朱畅博士和博士研究生吴钢锋（共同一作）。上述研究得到了科技部催化科学重点专项、中国科学院洁净能源先导专项、上海市科技委员会碳中和项目以及内蒙科技厅重大项目等经费支持。
由可再生电力驱动的CO2电化学转化在关闭碳循环的同时减少对化石燃料的依赖方面具有巨大的潜力。目前的研究大多是在碱性或中性电解质中进行的，虽然具有一定的应用前景，但由于碳酸盐形成导致的”盐析现象”会造成严重的CO2损失。在强酸性电解水液中电还原CO2则可消除此现象，但面临着较为严重的析氢副反应。在此前期研究的基础上，研究团队设计了一种铜中空纤维透散电极多孔结构，实现Cu位点处的充足CO2强制供给，极大提高了CO2覆盖率，促进了CO2活化、*CHO和*CO生成及其耦合。在pH为0.71的强酸溶液中实现了C2+产物73.4%的法拉第效率与2.2 A cm-2分电流密度，并且单程碳效高达51.8%，超过了碱性或中性CO2电解的极限。该策略实现了在酸性介质中高效、稳定的CO2转化，为CO2电催化转化制高值化学品应用提供了新思路。
研究团队长期专注于电催化CO2转化研究，开展了一系列基础与应用研究，目前，正在与国家能源集团、宝武集团、河钢集团以及中国建材集团等企业合作进行不同规模技术验证与工程放大，推动CO2电还原相关研究成果尽快从实验室走向实际应用，有望形成具有完全自主知识产权和重要影响力的二氧化碳电还原工程技术。(图/文 朱畅、陈为)
图1.中空纤维铜透散电极强酸性环境电催化CO2还原