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  近日，英國皇家化學(xué)會(huì)能源領(lǐng)域旗艦期刊《能源環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science，影響因子30+）在線發(fā)表了武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院肖麗副教授/莊林教授課題組關(guān)于CO₂電化學(xué)轉(zhuǎn)化的最新研究進(jìn)展。

  將CO₂轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料或高附加值化學(xué)品是近年來非常熱門的研究領(lǐng)域，其中電化學(xué)方法是最被看好的途徑，因?yàn)殡娀瘜W(xué)可以直接利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源產(chǎn)生的電力。不過，電化學(xué)CO₂還原這項(xiàng)技術(shù)的前景一直存在爭議，有研究者擔(dān)心CO₂在水溶液中的溶解度低（約40 mmol/L），會(huì)限制此技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用規(guī)模。突破CO₂溶解度限制須借助氣體擴(kuò)散電極，特別是采用聚合物電解質(zhì)（polymer electrolyte）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)。然而，由于缺乏適用的高性能堿性聚合物電解質(zhì)（APE），目前多數(shù)CO₂電解器不得不采用流動(dòng)電解液的設(shè)計(jì)。

  武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院肖麗副教授、莊林教授課題組在堿性聚電解質(zhì)燃料電池（APEFC）方面開展了近二十年的研究，近年來在材料、催化和器件等方面不斷取得突破性進(jìn)展（Nature Commun. 2019, 10, 1506；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1442）。同時(shí)，他們積極探索將高性能APE應(yīng)用于CO₂電解器，終于取得重要突破。基于APE的CO₂電解器工作在溫和條件下（室溫至90℃），采用純水操作，無須加入任何液態(tài)電解質(zhì)。在60℃下，該電解器的電流密度高達(dá)500 mA/cm2 @ 3 V，與工業(yè)水電解的電流密度相當(dāng)，而且CO₂轉(zhuǎn)化為CO的法拉第效率達(dá)90%。

  這是一項(xiàng)極具工業(yè)應(yīng)用前景的研究成果。形象地講，使用一節(jié)鋰離子電池，便可實(shí)現(xiàn)CO₂的工業(yè)級(jí)轉(zhuǎn)化。這一進(jìn)展也將徹底打消工業(yè)界對(duì)CO₂電化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的顧慮，同時(shí)由于工作條件溫和（無須高溫高壓），技術(shù)成本可大幅降低。下一個(gè)研究目標(biāo)是將CO₂深度轉(zhuǎn)化為乙烯，以擺脫石油依賴。

  本論文的第一作者是博士生尹征磊和彭漢青，他們分別致力于CO₂電解器和高性能APE的研究。

  全文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE01204D