近日，英国皇家化学会能源领域旗舰期刊《能源环境科学》（Energy & Environmental Science，影响因子30+）在线发表了化学与分子科学学院肖丽/庄林课题组关于CO₂电化学转化的最新研究进展。
       将CO₂转化为液态燃料或高附加值化学品是近年来非常热门的研究领域，其中电化学方法是最被看好的途径，因为电化学可以直接利用太阳能、风能等可再生能源产生的电力。不过，电化学CO₂还原这项技术的前景一直存在争议，有研究者担心CO₂在水溶液中的溶解度低（约40 mmol/L），会限制此技术的工业应用规模。突破CO₂溶解度限制须借助气体扩散电极，特别是采用聚合物电解质（polymer electrolyte）代替传统的液态电解质。然而，由于缺乏适用的高性能碱性聚合物电解质（APE），目前多数CO₂电解器不得不采用流动电解液的设计。

       我院肖丽/庄林课题组在碱性聚电解质燃料电池（APEFC）方面开展了近二十年的研究，近年来在材料、催化和器件等方面不断取得突破性进展（Nature Commun. 2019, 10, 1506；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1442）。同时，他们积极探索将高性能APE应用于CO₂电解器，终于取得重要突破。基于APE的CO₂电解器工作在温和条件下（室温至90^oC），采用纯水操作，无须加入任何液态电解质。在60oC下，该电解器的电流密度高达500 mA/cm² @ 3 V，与工业水电解的电流密度相当，而且CO₂转化为CO的法拉第效率达90%。

       这是一项极具工业应用前景的研究成果。形象地讲，使用一节锂离子电池，便可实现CO₂的工业级转化。这一进展也将彻底打消工业界对CO2电化学转化技术的顾虑，同时由于工作条件温和（无须高温高压），技术成本可大幅降低。下一个研究目标是将CO₂深度转化为乙烯，以摆脱石油依赖。 

      本论文的第一作者是博士生尹征磊和彭汉青，他们分别致力于CO2电解器和高性能APE的研究。

 

2019.05