武漢大學的純水/CO2共電解制乙烯研究獲進展

近日，武漢大學的研究團隊開發了首例工業級電流密度純水/CO2共電解制乙烯的堿性膜電解器，通過設計兼具離子傳導和協同催化的雙功能聚合物電解質，實現了工業級電流密度、高選擇性、低電解槽壓(即高能量轉化效率)的CO2電解制乙烯過程。相關研究成果發表于《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品是實現碳循環的有效途徑。然而該技術面臨電流密度小、能量轉換效率低、產物選擇性差等問題。

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

該研究團隊在3.5 V電解槽壓下，采用聚合物電解質/純水體系制取乙烯。在不額外添加任何液態電解質的純水體系中，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設計提供了新思路，有望推動CO2電解轉化技術走向工業應用。