复旦大学化学系无机化学孙正宗

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最近，经过多年关于二氧化碳排放和气候变化的深入探讨，全球主要国家最终达成了巴黎协议，力争集体走向碳中和社会。其中，电催化二氧化碳还原技术，以光伏、风电等绿色电力为能源，可以把大气中的二氧化碳转化为高附加值化学品，已经受到了广泛的关注。在所有高附加值的化学品中，影响最大，最受欢迎的是有机大宗化学品。因为它们是其它化学品的基石，并且在能源消耗和碳排放中占据了很高的比例。此类碳中和化学品无论液体还是固体，都将对现有的能源结构和化工基础设施产生根本的影响。目前，不管是在电流密度还是选择性上，电合成催化剂的效率已经取得了长足进步。为了进一步满足工业化生产的需要，我们需要在标准化、成本和规模化等方面提高催化剂的竞争力，特别是在化学品的整个生命周期（包括合成、提纯和使用）中的总碳排放为净零。目前，仅在分离和提纯两项，就消耗了目前全球能源的15%。因此，我们亟需开发一种绿色和零碳的生产和提纯工艺，以实现真正意义上的碳中和。

        复旦大学孙正宗课题组近日在碳中和方法学上获得重大突破，开创性得使用六种世界上广泛流通的低成本硬币作为催化材料，演示了基于电催化二氧化碳还原碳中和化学品的合成与生产。这些硬币的面值都在0.1美元以下，不仅成本低，而且易于在现有工业体系中生产。同时，在提纯和使用碳中和化学品的过程中，不引入额外的碳足迹，进一步验证了将二氧化碳转化为固体和液体化学品的零碳经济的适用性。
       本课题组设计了一种闭环碳中和化学品生产路线：使用标准硬币为催化剂，生产出高浓度的甲酸和甲酸盐化学品。其中，硬币催化剂的甲酸法拉第效率可达95.3%，并且具有极佳的耐用性。这些化学品不仅可以被高效的合成，还可以在低能耗，绿色的条件下提纯，在零碳环境下使用。通过晒盐途径收获~45%的甲酸盐，进一步提纯获得~86.2%的甲酸，可以大批量用作防冻剂和驱动燃料电池汽车的绿色燃料。