高压捕获CO2电催化升级转化制备高纯度乙烯的突破性研究

来自国内的研究团队针对高压捕获CO2转化效率低的难题，开发了基于In/Cu催化剂的高压膜电极组件系统，在20 bar条件下实现85%法拉第效率(FE)和750 mA cm−2的C2H4分电流密度，并通过压力调控*CO吸附构象使电解系统稳定运行1,500小时，为CO2捕集商业化提供了新思路。

这项突破性研究展示了如何将高压捕获的二氧化碳(CO₂)通过电催化过程华丽变身为高附加值化学品。科研人员巧妙设计了一套高压膜电极组装体(MEA)系统，采用铟/铜(In/Cu)双金属催化剂，在20个大气压(20 bar)的反应条件下，成功实现了85%的法拉第效率(Faradaic efficiency, FE)和750毫安每平方厘米(mA cm⁻²)的乙烯(C₂H₄)分电流密度。

有趣的是，高压环境不仅改变了关键中间体*CO的吸附构型，促进了碳碳(C-C)偶联反应，还通过将碳酸氢盐形成位点推移至催化剂-膜界面，有效缓解了盐类沉淀问题。这使得系统能在600 mA cm⁻²的电流密度下稳定运行超过1,500小时——相当于连续工作两个多月！

更令人振奋的是，通过循环捕获残余CO₂，该系统可生产纯度高达99.9%的工业级乙烯。能量分析表明，直接利用高压捕获的CO₂进行转化，相比先降压再增压的传统工艺，能显著降低能耗。这项研究为将"赔钱货"CO₂捕集转变为"摇钱树"提供了创新解决方案。