記者從華中科技大學獲悉，該校化學與化工學院夏寶玉教授團隊創建的質子交換膜二氧化碳電解系統，可將廢舊鉛酸電池“變廢為寶”，用于幫助二氧化碳高效轉化為具有高經濟價值的甲酸產物。相關研究成果近日發表在國際學術期刊《自然》上。

“在電解二氧化碳獲得的20余種產物中，甲酸具有顯著的經濟價值，被廣泛用于燃料電池、醫藥等領域。”夏寶玉介紹，如果能高效獲得高純甲酸，不僅有助于消耗二氧化碳，還能創造可觀的經濟效益。研究團隊歷時近5年時間，創建了質子交換膜二氧化碳電解系統，以此設計出的二氧化碳電解反應器能連續穩定運行5000小時以上，并且讓甲酸的生成率超過93%。

據介紹，在當前電催化二氧化碳還原技術中，使用的電解液大多呈堿性。轉化過程中，相當一部分二氧化碳會被堿性電解液吸收并生成大量碳酸鹽沉積在電極表面，導致轉化效率低。對此，研究團隊嘗試采用酸性電解液來提升轉化效率，并利用廢舊鉛酸電池制取了一種用于二氧化碳電解的鉛基耐酸腐蝕的電催化劑，破解了許多催化劑不耐酸腐蝕、難以高效穩定進行還原反應的難題。這種耐酸腐蝕的鉛基催化劑的全新反應機理，讓二氧化碳在電解過程中只產生甲酸和少量氫氣，極大提升了轉化效率。

夏寶玉說，研究團隊還發現在二氧化碳轉化為甲酸的過程中，過去借助水來完成氧化反應會生成陽極副產物，腐蝕電解系統中的關鍵部件——質子交換膜，影響電解系統壽命。對此，團隊用氫氣替換了水，實踐表明可以有效避免質子交換膜被腐蝕，并減少系統的耗電量，進一步提高了電解系統穩定性和壽命。

“這一技術具有可觀的經濟價值。”夏寶玉表示，實踐證明團隊設計的二氧化碳電解反應器能在高效穩定運行的基礎上，有效提升二氧化碳轉化為甲酸的效率，并有望實現工業化應用。