家庭炉灶、壁炉及工业设施排放的废气向空气中释放二氧化碳造成污染。为解决这一问题，科学家们在《ACS能源通讯》上报告称，他们开发出一种新型电极，能够直接从空气中捕获二氧化碳，并将其转化为一种名为甲酸的化学品。在测试中，无论是暴露于模拟烟气环境，还是在接近大气浓度的二氧化碳水平下运行，该系统的表现均优于现有的电极技术。

该研究的通讯作者之一 Wonyong Choi 解释称：“这项工作表明，碳捕集和转化无需被视作分离的步骤。通过将两种功能集成到一个电极中，我们展示了一条在真实气体条件下利用二氧化碳的更简捷路径。”

将二氧化碳从空气中提取出来看似直接，植物便能自然完成。更大的挑战在于如何将捕获的气体转化为有用的物质，这是碳捕集技术能否被广泛采用的关键。在实际工业废气中，二氧化碳通常与氮气、氧气等其他气体混合。大多数现有的转化系统只有在二氧化碳已被分离和浓缩时才能高效工作，这限制了其实用性。

为克服这一障碍，Donglai Pan、Myoung Hwan Oh、Wonyong Choi 及其同事着手构建了一个能在真实条件下运行的系统。他们的目标是创造一个能够处理实际产生的烟气，并将捕获的少量二氧化碳转化为有价值产品的装置。

研究团队设计了一种允许气体通过、同时捕获并转化二氧化碳的电极。该装置由三层结构组成：一层二氧化碳捕获材料、一层透气碳纸以及一层氧化锡催化层。这些组件共同实现了将二氧化碳气体直接转化为甲酸。

甲酸是一种重要的化学品，用途广泛，包括用于燃料电池和其他工业过程。直接从废气中生产甲酸，可以使碳的再利用更加实用和经济。

在纯二氧化碳气体测试中，新电极在相似实验室条件下的效率比现有的碳转化电极高出约40%。当研究人员使用含有15%二氧化碳、8%氧气和77%氮气的模拟烟气时，其优势更为明显。在此条件下，新系统持续产生大量甲酸，而其他技术产出甚微。

该电极还被证明能够捕获与大气浓度相近的二氧化碳，表明其可在环境空气中工作。研究人员认为，这种方法为将碳捕集整合到实际工业应用中提供了一条有前景的路径。他们同时指出，类似的设计未来或可适用于捕获和转化包括甲烷在内的其他温室气体。

出版详情：标题：《将废气二氧化碳转化为有用材料的突破》，发表于：《美国化学学会》2026年1月29日。