华中科大“零碳”制造技术打破多项世界纪录

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 程墨 通讯员 刘雪茹 范千）二氧化碳能制衣服？还能制香水？华中科技大学光电信息学院庞元杰教授团队历时4年，以二氧化碳为原料高效制备醋酸，揭开了“零碳”制造梦想的一角。团队研究成果在多项指标上打破了世界纪录，并于5月3日在《自然》发表。

醋酸，又名乙酸，是一种重要的有机化工原料，制造化纤衣物、香水香氛、塑料加工品等都需要大量使用醋酸这一原料。“传统方法生产醋酸通常是采用化学合成或淀粉发酵法，用这些方法，每生产1千克醋酸会排放约1.6千克二氧化碳。”我国作为全世界第一大醋酸生产国，醋酸年产量超过800万吨，给生态环境带来了巨大压力。“我们团队一直致力于‘零碳’制造，希望为实现‘双碳’目标贡献一份科技力量。”

为了实现梦想，庞元杰教授团队以醋酸为目标产物，联合多伦多大学E.H.Sargent小组、武汉理工大学麦立强小组，通过电催化二氧化碳还原技术，实现了醋酸的“零碳”制造。研究成果显示，该实验使用二氧化碳和水为原料，生成乙酸这一种主要产物，并能够连续820小时保持乙酸生成率80%以上，在选择性、能量转化效率、稳定性上打破了世界纪录。

电催化二氧化碳还原技术是一种极具潜力的清洁能源存储手段。但是在电解过程中，如何高选择性、高速地生产单一高附加值产物却是团队困扰已久的问题。庞元杰表示，利用高压装置和催化剂上的创新，团队以电催化二氧化碳还原技术为基础，采用“两步法”二氧化碳还原途径，稳定住醋酸反应路径的关键中间基团，最终高产率合成了醋酸。

依托于该技术，不仅是醋酸这类羧酸类化学品，烃类、醇类等重要化学品也有望实现“零碳”制造，也能让二氧化碳在医药、燃料、化工原料的生产过程中得到更广泛的应用。该技术可以将太阳能发电板发出的电能转换为便于储存的燃料化学能，再将燃料化学能有序释放，实时满足生活和生产的各种用能需求。选用合适的催化剂还可以进行乙醇（酒精）的生产，从而摆脱对以农作物为原料生产乙醇的依赖，减少对土地和粮食的资源消耗，使乙醇能够更大范围地应用于清洁能源。