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香港中文大学（中大）化学系助理教授王莹教授领导的研究团队最近研发了一种新型电化学系统—酸性二氧化碳电解槽，可利用再生能源将二氧化碳（CO₂）与水（H₂O）转化成商用化工原材料，转化效率高达60%，有助化工产业实现低碳转型。研究成果最近已刊登在著名科学期刊《自然催化》上。

目前CO₂电解槽技术的碳利用效率什低

要减缓全球暖化的影响，除了减少温室气体排放外，降低大气中的CO₂含量同样重要。全球有近八成的CO₂排放量来自燃烧化石燃料，而日常生活中经常接触到的物品如化妆品、洗涤剂和塑胶等，皆由燃烧化石燃料后经化学合成得来的副产品。因此，发展「碳捕获和转化」技术，如电化学CO₂还原反应（CO₂ reduction reaction，CO₂RR），将燃烧化石燃料排放出来的CO₂回收转化为生产这些化工制品的原材料，被视为是减少对化石燃料依赖的重要方法之一。

目前电化学CO₂RR多在硷性条件下进行，转化过程中有逾85%的CO₂会被电解液消耗并产生碳酸盐，大量流失可使用的CO₂。故化工业界往往需要利用额外能源及成本回收CO₂并将其转化，碳利用率低至25%。

新型酸性CO₂电解槽加入钯铜催化剂提升碳利用率

为提高碳利用效率，王教授与多伦多大学电子与计算机工程系团队合作，研发一种新型酸性CO₂电解槽，有效抑制碳酸盐的形成，减少CO₂在转化过程中流失。团队更加入钯铜催化剂（Palladium-Copper catalyst，Pd-Cu catalyst），以抑制酸性环境下产氢反应（hydrogen evolution reaction，HER）所带来的竞争反应，将碳利用率提升，令更多CO₂转换成重要化工原料，如乙烯（Ethylene）。在电流密度为500 mA/cm² 的条件下，新型酸性CO₂电解槽系统能有效将CO₂利用率提升至60%。

王教授说：「此项目能够打破当前硷性CO₂RR电解槽碳利用率的上限。我们正在努力扩大原型制作，希望将技术产业化，为发展环保科技及绿色经济转型出一分力。」

研究论文全文：https://www.nature.com/articles/s41929-022-00788-1　

关于王莹教授

王教授于2019年加入中大。她的研究小组一直专注于研究电催化的理解和装置工程。是次研究获得研究资助委员会下的杰出青年学者计划支持。