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香港中文大學（中大）化學系助理教授王瑩教授領導的研究團隊最近研發了一種新型電化學系統—酸性二氧化碳電解槽，可利用再生能源將二氧化碳（CO₂）與水（H₂O）轉化成商用化工原材料，轉化效率高達60%，有助化工產業實現低碳轉型。研究成果最近已刊登在著名科學期刊《自然催化》上。

目前CO₂電解槽技術的碳利用效率甚低

要減緩全球暖化的影響，除了減少溫室氣體排放外，降低大氣中的CO₂含量同樣重要。全球有近八成的CO₂排放量來自燃燒化石燃料，而日常生活中經常接觸到的物品如化妝品、洗滌劑和塑膠等，皆由燃燒化石燃料後經化學合成得來的副產品。因此，發展「碳捕獲和轉化」技術，如電化學CO₂還原反應（CO₂ reduction reaction，CO₂RR），將燃燒化石燃料排放出來的CO₂回收轉化為生產這些化工製品的原材料，被視為是減少對化石燃料依賴的重要方法之一。

目前電化學CO₂RR多在鹼性條件下進行，轉化過程中有逾85%的CO₂會被電解液消耗並產生碳酸鹽，大量流失可使用的CO₂。故化工業界往往需要利用額外能源及成本回收CO₂並將其轉化，碳利用率低至25%。

新型酸性CO₂電解槽加入鈀銅催化劑提升碳利用率

為提高碳利用效率，王教授與多倫多大學電子與計算機工程系團隊合作，研發一種新型酸性CO₂電解槽，有效抑制碳酸鹽的形成，減少CO₂在轉化過程中流失。團隊更加入鈀銅催化劑（Palladium-Copper catalyst，Pd-Cu catalyst），以抑制酸性環境下產氫反應（hydrogen evolution reaction，HER）所帶來的競爭反應，將碳利用率提升，令更多CO₂轉換成重要化工原料，如乙烯（Ethylene）。在電流密度為500 mA/cm² 的條件下，新型酸性CO₂電解槽系統能有效將CO₂利用率提升至60%。

王教授說：「此項目能夠打破當前鹼性CO₂RR電解槽碳利用率的上限。我們正在努力擴大原型製作，希望將技術產業化，為發展環保科技及綠色經濟轉型出一分力。」

研究論文全文：https://www.nature.com/articles/s41929-022-00788-1　

關於王瑩教授

王教授於2019年加入中大。她的研究小組一直專注於研究電催化的理解和裝置工程。是次研究獲得研究資助委員會下的傑出青年學者計劃支持。