上海高等研究院二氧化碳电催化转化研究取得重要进展

时间：2022-11-10

近日，上海高研院魏伟、陈为研究员团队设计了铜中空纤维气体透散电极，向三相界面活性位点提供无限量CO2突破低CO2溶解度限制瓶颈，实现了在安培级电流密度下电还原CO2生成多碳产物。该研究成果以“Ampere-level CO2 reduction to multicarbon products over a copper gas penetration electrode”为题在线发表于重要期刊《能源环境科学》 （Energy & Environmental Science 2022, DOI: doi.org/10.1039/D2EE02121H）上。论文的第一作者为中国科学院上海高等研究院博士生朱畅，上述研究工作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预研专项以及内蒙古自治区科学技术厅重大项目等经费支持。 

由可再生电能驱动的CO2电化学转化为增值化学燃料在减少CO2净排放和满足能源需求方面具有双重作用。然而，由于多个质子-电子耦合和C-C耦合步骤的缓慢动力学，eCO2RR到C2+产物的电流密度仍然不足以用于工业规模实施。低CO2溶解度（25℃和1 atm下仅为34 mM）和厚的传质边界层阻碍了CO2传质，因此开发在高电流密度下高C2+产物产量化的高效电极尤为重要,而设计、发展新型电极构型是实现CO2向高价值多碳产物高效转化的重要研究方向。 

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，在合金、掺氮碳催化剂电催化CO2高效合成高附加值含氧化合物以及新型中空透散电极等方面取得了良好进展。目前，正在与宝武集团、申能集团、国家能源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.中空纤维铜电极高效电还原CO2示意图与电催化性能