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庄林/王功伟团队在《自然能源》发表CO2电解研究新进展
发布时间:2022-08-19 15:25  作者:  来源:化学与分子科学学院  阅读:

新闻网讯(通讯员何剑超)近日,《自然能源》(Nature Energy)在线发表化学与分子科学学院庄林/王功伟团队在CO2电解转化方面的最新研究进展。

论文题为“双功能离聚物用于工业级电流密度纯水CO2共电解制乙烯”(Bifunctional ionomers for efficient co-electrolysis of CO2 and pure water towards ethylene production at industrial-scale current densities)。《自然能源》是能源领域的顶级期刊,每月只刊登约6篇研究论文。庄林教授和王功伟副研究员为共同通讯作者,博士生李文正和高等研究院已毕业博士生尹征磊为共同第一作者,武汉大学为论文的唯一署名单位。

CO2电解能够利用可再生能源产生的电能,将温室气体CO2转化成为燃料或高附加值化工产品,是达成我国双碳战略目标的重要技术途径。然而,该技术的实际应用仍面临着电流密度小、能量转换效率低、以及产物选择性差等挑战。目前,虽然开始有大电流密度CO2电解转化的报道,但大都需要使用液态电解质,存在电解质消耗、电极易失活、器件维护困难等不利影响。采用聚合物电解质/纯水体系则能够有效规避这些问题。类似的电化学技术(包括燃料电池、水电解器)经过多年的发展,都已经完成从液态电解质到聚合物电解质/纯水体系的技术革新。但是,基于聚合物电解质/纯水体系的CO2电解技术仍鲜见报道。

庄林/王功伟团队通过设计兼具离子传导和协同催化两种功能的聚合物电解质,成功实现首例工业级电流密度、高选择性、低电解槽压(即高能量转化效率)的CO2/纯水共电解制备高附加值化工产品乙烯。在3.5 V电解槽压下,产生乙烯的法拉第效率超过40%,乙烯净电流密度超过420 mA/cm2,为目前非消耗性电解质体系中CO2电解制乙烯的最高性能报道。该研究不仅为功能化聚合物电解质设计提供了新思路,同时有力推动了CO2电解转化技术走向实际应用。

庄林教授研究团队一直致力于基于碱性聚合物电解质的电化学能量/物质转化技术研究(http://zhuang.whu.edu.cn),包括燃料电池、水电解和CO2电解转化。目前承担着科技部重点研发计划项目、基金委重大项目和重大研究计划集成项目,研究进展多次发表在高水平学术期刊,同时不断推动此先进技术走向实用化。目前,具有自主知识产权的碱性聚合物电解质关键材料已实现商品化生产(注册商标Alkymer®)。

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41560-022-01092-9

(编辑:肖珊)


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