新研究助力工业烟道气二氧化碳资源化利用|二氧化碳|中国科学院_新浪科技

本报讯（记者孙丹宁）中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员包信和，研究员高敦峰，副研究员张国辉等与复旦大学教授汪国雄合作，在二氧化碳电催化转化方面取得新进展。他们利用离聚物调控催化反应微环境，实现了碳酸氢盐介导的高效二氧化碳捕集-电解“一体化”制一氧化碳，为低能耗、大规模的工业烟道气二氧化碳资源化利用提供了新思路。近日，相关成果发表于《德国应用化学》。

工业烟道气二氧化碳捕集与转化是实现国家“双碳”目标的关键路径。传统工艺通常采用“捕集-释放-压缩-电解”的串联路线，流程复杂、能耗和成本高。碳酸氢盐介导的二氧化碳捕集-电解“一体化”路线是一种新兴的反应性碳捕集技术。该路线将二氧化碳的捕集过程与电催化转化过程耦合，可降低获取高纯二氧化碳原料气的能耗和成本，但如何实现高效的碳酸氢盐捕集液电解是其走向实际应用的瓶颈。

研究团队利用离聚物修饰酞菁钴（CoPc）电极来调控催化反应微环境，从而提高了碳酸氢盐电解性能。在基于阳离子交换膜的零间隙电解器中，全氟磺酸树脂修饰的电极在3.09伏的低电解电压下，实现了410毫安/平方厘米的一氧化碳分电流密度，与使用高纯原料气的二氧化碳电解性能相当。电极结构表征和有限元模拟结果表明，全氟磺酸树脂的质子传导性提高了CoPc催化剂附近原位生成二氧化碳的局部浓度，从而实现了优异的碳酸氢盐电解制一氧化碳性能。

团队进一步展示了捕集-电解循环过程，凸显了碳酸氢盐介导的二氧化碳捕集-电解“一体化”路线的应用潜力。