维度网讯，维也纳工业大学（TU Wien）和因斯布鲁克大学（University of Innsbruck）的研究团队发现了一条新的反应路径，利用从废气或空气中捕获的二氧化碳（CO₂）和水蒸气直接合成甲烷（CH₄），使天然气生产有望实现气候中性。这项研究是奥地利科学基金FWF资助的MECS卓越集群项目的重点内容。

研究团队在氧化钇稳定氧化锆上负载镍，制成特殊的多孔模型电极。这种材料在与水蒸气和二氧化碳接触时，能引发一系列复杂的化学过程，并最终生成甲烷。维也纳工业大学材料化学研究所的Günther Rupprechter教授表示，二氧化碳分解后与氢气反应的想法并不新鲜，但关键在于氢气的来源。目前大部分氢气仍来自化石来源（即“黑氢”或“灰氢”），无法实现气候中性。研究团队的目标是开发一种同时完成两步反应的工艺：分解二氧化碳提供碳，同时分解水提供“绿色”氢气，随后氢气和碳形成可再生甲烷。

因斯布鲁克大学的Bernhard Klötzer指出，过去认为镍是决定该化学过程的主要因素，但部分实验结果并不吻合。为了查明真相，团队使用X射线光电子能谱实时追踪化学变化。结果发现，氧化锆的作用比此前认为的活跃得多。研究第一作者Christoph Thurner介绍，施加电压后，碳最初沉积在镍原子上，但部分碳会迁移到氧化锆表面，形成活性碳-锆化合物，一旦与少量水蒸气接触，该化合物即反应生成甲烷。维也纳工业大学的Alexander Genest通过模拟证实，甲烷是通过一条先前未知的反应路径生成的，这一发现为电解池的开发开辟了新前景，可用于将太阳能光伏等剩余电能转化为甲烷，以化学形式长期储存能量。