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8月19日，從武漢大學(xué)傳出消息，該校莊林教授團(tuán)隊(duì)在二氧化碳(CO?)電解轉(zhuǎn)化方面取得最新研究進(jìn)展。他們通過(guò)設(shè)計(jì)兼具離子傳導(dǎo)和協(xié)同催化兩種功能的聚合物電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)首例工業(yè)級(jí)電流密度、高選擇性、低電解槽壓(即高能量轉(zhuǎn)化效率)的二氧化碳/純水共電解制備高附加值化工產(chǎn)品乙烯。
他們?cè)?.5伏特電解槽壓下，采用聚合物電解質(zhì)/純水體系制取乙烯，法拉第效率超過(guò)40%，乙烯凈電流密度超過(guò)420毫安/平方厘米，為目前非消耗性電解質(zhì)體系中二氧化碳電解制乙烯的最高性能。這一研究成果為功能化聚合物電解質(zhì)設(shè)計(jì)提供了新思路，推動(dòng)了二氧化碳電解轉(zhuǎn)化技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用。
利用可再生能源產(chǎn)生的電能進(jìn)行二氧化碳電解，將二氧化碳轉(zhuǎn)化成為燃料或高附加值化工產(chǎn)品，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的重要技術(shù)途徑。然而，該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用面臨著電流密度小、能量轉(zhuǎn)換效率低、產(chǎn)物選擇性差等挑戰(zhàn)。
目前的大電流密度CO?電解轉(zhuǎn)化的研究，大都需要使用液態(tài)電解質(zhì)，存在電解質(zhì)消耗、電極易失活、器件維護(hù)困難等問(wèn)題。采用聚合物電解質(zhì)/純水體系則能夠有效規(guī)避這些問(wèn)題。類似的電化學(xué)技術(shù)(包括燃料電池、水電解器)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已完成從液態(tài)電解質(zhì)到聚合物電解質(zhì)/純水體系的技術(shù)革新。但是，基于聚合物電解質(zhì)/純水體系的CO?電解技術(shù)仍鮮見(jiàn)研究。
莊林教授研究團(tuán)隊(duì)一直致力于基于堿性聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)能量/物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)研究，包括燃料電池、水電解和二氧化碳電解轉(zhuǎn)化。目前，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的堿性聚合物電解質(zhì)關(guān)鍵材料已實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。
