使用一節(jié)鋰離子電池，便可實現(xiàn)二氧化碳(CO2)的工業(yè)級轉(zhuǎn)化。這是化學與分子科學學院肖麗、莊林課題組關(guān)于CO2電化學轉(zhuǎn)化的最新研究進展。這將徹底打消工業(yè)界對CO2電化學轉(zhuǎn)化技術(shù)的顧慮，同時由于工作條件溫和，無須高溫高壓，技術(shù)成本可大幅降低。

英國皇家化學會能源領(lǐng)域旗艦期刊Energy&EnvironmentalScience(《能源環(huán)境科學》，影響因子30+)近日在線發(fā)表了這一成果，博士生尹征磊和彭漢青是論文共同第一作者。

將CO2轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料或高附加值化學品是近年來非常熱門的研究領(lǐng)域，其中電化學方法是最被看好的途徑，因為電化學可以直接利用太陽能、風能等可再生能源產(chǎn)生的電力。不過，電化學方法還原CO2這項技術(shù)的前景一直存在爭議。由于CO2在水溶液中的溶解度低(約40mmol/L)，會限制此技術(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散電極，特別是采用聚合物電解質(zhì)(polymerelectrolyte)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電解液的設(shè)計。

肖麗、莊林課題組在堿性聚合物電解質(zhì)燃料鋰電池(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展。同時，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攝氏度)，采用純水操作，無須加入任何液態(tài)電解質(zhì)，該電解器的電流密度高達500mA/cm2@3V，與工業(yè)水電解的電流密度相當，而且CO2轉(zhuǎn)化為CO的法拉第效率達90%。