热边缘碗状电极能有效将二氧化碳转换为碳基权衡

热边缘碗状电极能有效将二氧化碳转换为碳基燃料

曲新久：是这样 作者：University of Bath

来自巴斯大学、上海复旦大学和上海污染控制与生态安全研究所的研究小组设想催化剂的设计最终能够使用可再生电力将二氧化碳转化为燃料，而不产生额外的大气碳——本质上就像一片电化学“叶子”，把二氧化碳转化成糖。

利用这种被称为二氧化碳还原的反应，有着令人兴奋的潜力，但存在两个主要障碍是反应的转化效率低和对确切的反应途径缺乏详细的了解。

这种新的电极以更高的转化效率和对反应过程中产生的分子的灵敏检测来解决这些挑战——这得益于其创新的形状和结构。碗形电极的工作速度是标准平面或平面设计的六倍。

这种设计的碗状形状，在技术上被称为“逆蛋白石结构”，将电场集中在它的热边缘（碗的边缘），然后将带正电荷的钾离子集中在反应的活性部位，降低了对能量的需求。

铜-铟合金电极还可以通过测量拉曼信号来灵敏地研究反应过程，这比典型电极要高。

这项研究发表在《材料化学A》杂志上。

巴斯大学物理系的VentsilavValev教授说：“没有比呼吸更迫切的人类需求了。然而，对于数亿人来说，这种最基本的活动是降低预期寿命、提高儿童死亡率和气候变化的焦虑源。有证据表明，二氧化碳会增加地表臭氧、致癌物和微粒物质，从而增加死亡、哮喘、住院和癌症的发病率。因此，研究降低大气中二氧化碳含量的新方法至关重要。”

该小组希望继续研究开发最有效的催化剂来进行碳还原。

复旦大学的张立武教授说：“二氧化碳导致气候变化，使我们的地球变暖。通过使用清洁的电力，我们可以把二氧化碳转化为化学燃料，然后再利用。这就形成了一个CO2循环，没有二氧化碳浓度的增加，将有助于拯救我们的世界。

然而，为了提高CO2转化为化学燃料的效率，了解反应途径，找到最合适的催化剂是非常重要的。

“正如植物将二氧化碳转化为糖一样，我们正在寻找合适的电化学‘叶’来进行二氧化碳转化。”

这项研究由中华人民共和国科学技术部和国家自然科学基金、工程和物理科学研究理事会（EPSRC）凝聚物质物理学博士学位中心（CDT-CMP）和英国皇家学会资助。