如果你能在电力的帮助下将二氧化碳转化为其他分子的构建块，你就可以使化学工业更加可持续。正如他们在 Nature Catalysis 和 Nature Communications 中所写的那样，莱顿化学家已经解开了这个过程的一个基本部分，并将这些知识应用到了一个真实的设备中。
在他们的研究中，Marc Koper 教授小组的化学家使用了一种称为电化学还原的过程。在这个过程中，他们将二氧化碳溶解在电解质、水和盐的混合物中。然后他们将电极插入电解液中，在这种情况下电解液是由金制成的。
“一旦我们通过电极通电，二氧化碳就会在电极表面发生反应，”博士候选人 Mariana Monteiro 解释说。'然后你会形成一氧化碳，也称为一氧化碳。这是化学中有用的基石，我们通常用化石资源制造。因此，这种反应可能是使用可持续电力帮助化学工业摆脱石油的好方法。
盐的作用
反应的许多方面已经得到研究，但仍有许多悬而未决的问题。Monteiro：“我们知道你可以通过改变盐来改善反应，但其背后的机制仍然未知。这就是为什么我们研究了如果将带正电的离子或金属阳离子离开电解质会发生什么。
令人惊讶的结果
实验的结果出人意料，但很清楚：什么也没发生。没有金属阳离子，反应不起作用。为了确定这不是金电极的特定机制，Monteiro 和她的同事还用铜和银制成的电极对其进行了测试。
“在这里，我们也没有看到任何反应，”蒙泰罗说。“但只要我们加入少量金属阳离子，我们就会突然看到反应再次开始。”在加泰罗尼亚化学研究所理论家的帮助下，研究人员还能够解开潜在的机制。Monteiro：“计算表明，阳离子与 CO2 的氧原子相互作用，这确保了电极上的反应可以发生。”
有趣的工业应用
考虑到这些知识，化学家可以对该过程进行更大规模的应用。他们与化学公司 Avantium 合作完成了这项工作，而且设置略有不同。
他们没有使用普通的金电极，而是使用了气体扩散电极，该电极的一侧是水状电解质，另一侧是 CO2 气体。“这对工业来说很有趣，因为你可以让 CO2 气体流过电极，从而连续产生 CO，”Monteiro 说。
高效，无副产品
事实证明，该过程运行良好，并且对各种阳离子也按预期反应。研究人员设法在几乎没有副产品的情况下生产 CO。Monteiro：“而且我们还能够将能源效率提高 30%，因为我们使用了酸性电解质。这意味着运行该过程所需的可持续电力较少。
Monteiro 对调查结果感到满意，并希望所获得的知识能够在适当的时候产生真正的影响：“我很高兴我们可以利用这些基础知识在更大范围内改进流程并使其更具可持续性。希望我们能做出真正的改变。
100平方厘米
但这位博士候选人并不指望该系统能立即投入使用：“我们现在正在研究一个大约 10 平方厘米大小的电极。对于行业来说，至少需要100平方厘米的电极，所以还有一些工作要做。我们在升级过程中必然会遇到新的问题，但如果我们与工程师一起工作，应该是可能的。
