把汽车尾气中的二氧化碳变成有用材料的新突破

该研究的通讯作者崔元镛（Wonyong Choi）解释道：“这项研究表明，碳捕获和转化无需作为独立步骤处理。通过将这两种功能整合到单个电极中，我们展示了在实际气体条件下更简单的CO₂利用途径。”

为何CO₂转化如此困难
从空气中捕获二氧化碳看似简单，尤其是植物能自然做到这一点。但更大的挑战在于将捕获的气体转化为有用物质，这一步对碳捕获技术的广泛应用至关重要。在实际工业废气中，CO₂通常与氮气、氧气等其他气体混合。大多数现有转化系统只有在二氧化碳已被分离和浓缩后才能高效工作，这限制了它们的实用性。

为克服这一障碍，潘东来（Donglai Pan）、吴明焕（Myoung Hwan Oh）、崔元镛及其同事着手构建一个能在实际条件下运行的系统。他们的目标是制造一种设备，能够处理实际产生的烟道气，并将少量捕获的CO₂转化为有价值的产品。

三层电极的内部结构
研究团队设计了一种电极，能让气体通过、捕获二氧化碳并同时进行转化。该设备由三层组成：一层捕获CO₂的材料、一张透气碳纸和一层氧化锡（IV）催化层。这些组件共同作用，可将二氧化碳气体直接转化为甲酸。

甲酸是一种重要的化学品，广泛应用于燃料电池和其他工业流程。直接从废气中生产甲酸能让碳再利用更实用、更具成本效益。

实际条件下的优异结果
在纯CO₂气体测试中，新电极在类似实验室条件下的效率比现有碳转化电极高出约40%。当研究人员使用含有15% CO₂、8%氧气和77%氮气的模拟烟道气时，优势更加明显。在这些条件下，新系统继续产生大量甲酸，而其他技术几乎没有产出。

该电极还能在与大气中浓度相似的条件下捕获二氧化碳，表明它可以在环境空气中工作。研究人员表示，这种方法为将碳捕获整合到实际工业应用中提供了有前景的途径。他们还指出，类似设计最终可能被改用于捕获和转化其他温室气体，包括甲烷。

作者感谢韩国国家研究基金会的资助。