因發電“業績”不穩定而遭公共電網拒之門外，這些風能、太陽能中的“散兵游勇”，還有沒有用武之地？投身改造溫室氣體的大業唄！位于張江的中國科學院上海高等研究院再傳捷報。該院近來發表了一系列溫室氣體資源化利用的重要科研成果，這一回更是巧妙地完成了雙重“變廢為寶”：“廢風廢電”催化溫室氣體“重獲新生”，雙雙找到了適合自己的“遠大前程”。

　　日前，中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室暨上海高研院—上海科技大學低碳能源聯合實驗室，在電催化二氧化碳還原轉化生成甲酸和乙醇方面均取得重要進展，相關論文均發表于國際知名學術期刊《德國應用化學》上，并被編輯列為VIP（Very Important Paper，非常重要的論文）。

　　隨著全球變暖問題的日益凸顯和國際氣候政治的不斷升溫，讓溫室氣體“改邪歸正”已經成為能源科學界的大熱門題材。然而，如果在把二氧化碳等溫室氣體改造成化工原料的過程中，又需消耗大量煤炭、石油等化石能源，從而產生新的溫室氣體排放，好比“拆東墻補西墻”，從節能減排的角度來講，價值就大打折扣了。“比如，現在化工上已經成熟的含有二氧化碳的合成氣高溫加氫制甲醇，采用熱催化的技術路線，250℃左右高溫的合成環境，需要大量燒煤供給能量。”上海高研院研究員陳為告訴記者，如果設法將熱催化改為電催化，把燒煤改為加電，無疑能節煤減排。更難得的是，用作催化劑“動力源”的電能，非常“會過日子”，只需1伏~2伏的電壓便能完成改造二氧化碳的重大使命。

　　因此，上海科學家們想到了風能和太陽能。這些新能源，由于“靠天吃飯”，發電效率波動性大，很多時候無法并入公共電網，在我國西北地區便存在這樣的“廢風廢電”現象。而這些電，已足以勝任電催化的工作，關鍵在于找到合適的催化劑，高效率地獲得高附加值的化學品。

圖說： 基于含氮介孔碳電催化二氧化碳直接制乙醇 中科院上海高研院供圖

　　陳為研究組經過近兩年的不斷探索，篩選、嘗試了大量金屬、合金催化劑，最終發現由金屬鈀、錫組成的鈀-錫合金催化劑性能優異，只需施加非常低的電壓，該催化劑就能將所輸入電能的99%用于驅動二氧化碳轉化生成甲酸。甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農藥、皮革、染料、醫藥和橡膠等工業。

　　“更高難度的是在電催化過程中，將二氧化碳‘改造’成含有兩個和兩個以上碳原子的更高附加值化工品，比如乙烯、乙醇。“因為二氧化碳本身只含有一個碳原子，轉化成雙碳分子，牽涉到碳-碳鍵耦合等復雜技術難題。”經過多年科研積累，研究團隊開發出了氮摻雜的介孔碳材料，用于電催化，成功將二氧化碳轉化為乙醇，且電流效率高達77%，遠遠高于同行們此前百分之十幾的水平。乙醇是用途最為廣泛的基礎化學品之一，應用于合成醋酸、飲料、香精、染料、燃料等，例如添加有乙醇的汽油已在美國、巴西大量使用。

　　“我們的研究工作，目前還停留在實驗室研究階段，想要實現工業化使用，還需大量工作。”陳為介紹說，研究團隊目前正嘗試“干電催化”，看看催化轉化過程能否不在水溶液中發生，以解決二氧化碳水溶解度較低的頑疾。同時，嘗試直接使用太陽能光催化二氧化碳轉化，希望未來能讓更多清潔能源加入改造溫室氣體的行列中來。