近日，武漢大學的研究團隊開發(fā)了首例工業(yè)級電流密度純水/CO2共電解制乙烯的堿性膜電解器，通過設(shè)計兼具離子傳導和協(xié)同催化的雙功能聚合物電解質(zhì)，實現(xiàn)了工業(yè)級電流密度、高選擇性、低電解槽壓(即高能量轉(zhuǎn)化效率)的CO2電解制乙烯過程。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·能源》雜志。

利用可再生電能將CO2電解為CO、乙烯、乙醇等高附加值燃料或化工產(chǎn)品是實現(xiàn)碳循環(huán)的有效途徑。然而該技術(shù)面臨電流密度小、能量轉(zhuǎn)換效率低、產(chǎn)物選擇性差等問題。

目前大電流密度CO2電解需要使用液態(tài)電解質(zhì)，存在電解質(zhì)消耗、電極易失活、器件維護難等問題，采用聚合物電解質(zhì)/純水體系能避免這些問題。類似的電化學技術(shù)(包括燃料電池、水電解器)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，但基于聚合物電解質(zhì)/純水體系的CO2電解技術(shù)仍鮮見研究。

該研究團隊在3.5 V電解槽壓下，采用聚合物電解質(zhì)/純水體系制取乙烯。在不額外添加任何液態(tài)電解質(zhì)的純水體系中，乙烯法拉第效率超過40%，凈電流密度超過420 mA/cm2，為目前非消耗性電解質(zhì)體系中CO2電解制乙烯過程的最高性能。

該研究為功能化聚合物電解質(zhì)設(shè)計提供了新思路，有望推動CO2電解轉(zhuǎn)化技術(shù)走向工業(yè)應(yīng)用。