科研人员利用废旧电池将二氧化碳变废为宝

华中科技大学化学与化工学院教授夏宝玉带领团队，利用废旧电池将二氧化碳转化为具有高经济价值的甲酸。相关研究成果于近日发表在国际学术期刊《自然》。

二氧化碳电解是在催化剂作用下，将二氧化碳转化为甲酸、甲醇等燃料和化学品的技术。作为电解二氧化碳的20余种产物之一，甲酸广泛应用于燃料电池、医药、化工等领域。

“要想高效地转化二氧化碳，必须在酸性体系中进行，因为二氧化碳不会溶解在酸里面。”夏宝玉介绍，但是在酸性较强的溶液中进行二氧化碳电解，催化剂通常会面临严重的析氢现象，同时也会加剧材料的腐蚀，影响系统稳定性。

受铅酸电池的启发，夏宝玉团队利用废旧铅酸电池，制备了耐酸腐蚀的二氧化碳还原电催化剂，该催化剂不仅可以显著抑制酸性电解系统中析氢的效率，还可以使二氧化碳在电解过程中，单一选择性地生产甲酸。

团队据此创建了质子交换膜二氧化碳电解系统。为避免质子交换膜受到酸性腐蚀，影响系统使用寿命，团队还创新提出“以氢气替换水”的策略。经过反复优化，该系统实现甲酸生成率超过93%，并能连续运行5000小时以上。

“这一技术具有可观的经济价值。”夏宝玉说，团队设计的二氧化碳电解反应器能在高效稳定运行的基础上实现面积与产量的40倍放大。按照当前市场成本估计，每电解产生1吨甲酸将获得244美元盈利，并有望实现工业化应用。