如何將二氧化碳轉化為有價值的化學產品，這是科學家們幾十年來一直在探索的課題。不過就在最近，一個由中國領導的研究小組似乎找到了答案，而且有可能應對未來的氣候變化。
溫室氣體是導致全球變暖的第一大原因。迄今為止，為控制溫室氣體而設計的轉換系統一直難以長時間執行，這使得它們在實驗室之外無法執行。
但是，華中科技大學的研究人員宣佈了一項突破，他們發明了一種電解系統，可以將碳轉化為甲酸，效率超過93%。更重要的是，該系統可以連續執行至少5000小時，遠遠超過任何其他已知的正在研究的裝置。
研究負責人、華中科技大學化學與化學工程學院教授夏寶玉表示，這一壯舉可能標誌著“邁向工業應用的一個里程碑”。該研究結果由華中科技大學、中國科學技術大學和奧克蘭大學等機構的研究人員共同努力發表在《自然》雜誌上。
甲酸在化工、能源、農業等領域有著廣泛的應用。 其主要用途是作為牲畜飼料中的防腐劑和抗菌劑，但它也可用於燃料電池、皮革鞣製、馬桶清潔劑等其他方面。
另一個好處是，這種新工藝中使用的電解質可以直接從廢鉛酸電池中獲取，這是一種更環保、更可持續的選擇。
夏寶玉表示：“實現二氧化碳轉化是這一領域的前沿研究。實現這一目標的主要方法是電化學方法，即用電來改變化學物質的性質。”這個過程包括破壞二氧化碳的化學鍵，然後加入氫來生產各種有價值的碳氫化合物，如甲酸、甲醇、乙醇、烷烴或烯烴。
電解液或電解過程中使用的關鍵試劑通常是鹼性原料。但缺點是化學反應經常產生不需要的副產品，比如碳酸鹽。它們以沉澱物的形式附著在電解裝置上，對裝置的效率和壽命產生重大影響。
夏說:“這些努力未能將科學轉化為適用的技術，因為它們穩定性差，只能在實驗室中執行幾百小時。”
在過去的五年裡，這項研究背後的團隊一直在嘗試一種新的想法，其中包括使用鉛酸電池的一些關鍵部件。但電解過程在酸性環境下非常不穩定，加速化學反應所需的催化劑很容易被腐蝕。
研究人員最終提出了一系列解決方案，包括開發一種轉化效率高、不易腐蝕的催化劑。
使用從鉛酸電池中提取的催化劑意味著他們的裝置可以實現超過5000小時的穩定執行記錄。夏指出：“這是邁向工業應用的重要一步。”
鉛酸電池是一種穩定、成熟的技術，廣泛應用於汽車、通訊、能源等領域。
然而，廢舊電池的回收過程是能源密集型且繁瑣的——因為在提取鉛離子之前，它們必須被焚燒。鉛是一種非常有效的轉化溫室氣體的化學物質，但它也是一種有毒的重金屬。不過新系統將允許電池以有效的方式直接重複使用。
夏說，隨著進一步的發展，這項技術可以用於碳密集型行業，如化石燃料公司，幫助他們脫碳。但他表示，將其擴大到工業用途可能會帶來影響操作的挑戰，比如裝置會發熱。
透過持續的研究，該團隊希望將二氧化碳轉化為比甲酸更有價值的產品，比如乙烯，乙烯被用於從紡織品到防凍劑再到乙烯基的所有領域，被稱為“世界上最重要的化學品”。
