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如何将二氧化碳转化为有价值的化学产品，这是科学家们几十年来一直在探索的课题。不过就在最近，一个由中国领导的研究小组似乎找到了答案，而且有可能应对未来的气候变化。
温室气体是导致全球变暖的第一大原因。迄今为止，为控制温室气体而设计的转换系统一直难以长时间运行，这使得它们在实验室之外无法运行。
但是，华中科技大学的研究人员宣布了一项突破，他们发明了一种电解系统，可以将碳转化为甲酸，效率超过93%。更重要的是，该系统可以连续运行至少5000小时，远远超过任何其他已知的正在研究的设备。
研究负责人、华中科技大学化学与化学工程学院教授夏宝玉表示，这一壮举可能标志着“迈向工业应用的一个里程碑”。该研究结果由华中科技大学、中国科学技术大学和奥克兰大学等机构的研究人员共同努力发表在《自然》杂志上。
甲酸在化工、能源、农业等领域有着广泛的应用。其主要用途是作为牲畜饲料中的防腐剂和抗菌剂，但它也可用于燃料电池、皮革鞣制、马桶清洁剂等其他方面。
另一个好处是，这种新工艺中使用的电解质可以直接从废铅酸电池中获取，这是一种更环保、更可持续的选择。
夏宝玉表示：“实现二氧化碳转化是这一领域的前沿研究。实现这一目标的主要方法是电化学方法，即用电来改变化学物质的性质。”这个过程包括破坏二氧化碳的化学键，然后加入氢来生产各种有价值的碳氢化合物，如甲酸、甲醇、乙醇、烷烃或烯烃。
电解液或电解过程中使用的关键试剂通常是碱性原料。但缺点是化学反应经常产生不需要的副产品，比如碳酸盐。它们以沉淀物的形式附着在电解设备上，对设备的效率和寿命产生重大影响。
夏说:“这些努力未能将科学转化为适用的技术，因为它们稳定性差，只能在实验室中运行几百小时。”
在过去的五年里，这项研究背后的团队一直在尝试一种新的想法，其中包括使用铅酸电池的一些关键部件。但电解过程在酸性环境下非常不稳定，加速化学反应所需的催化剂很容易被腐蚀。
研究人员最终提出了一系列解决方案，包括开发一种转化效率高、不易腐蚀的催化剂。
使用从铅酸电池中提取的催化剂意味着他们的设备可以实现超过5000小时的稳定运行记录。夏指出：“这是迈向工业应用的重要一步。”
铅酸电池是一种稳定、成熟的技术，广泛应用于汽车、通信、能源等领域。
然而，废旧电池的回收过程是能源密集型且繁琐的——因为在提取铅离子之前，它们必须被焚烧。铅是一种非常有效的转化温室气体的化学物质，但它也是一种有毒的重金属。不过新系统将允许电池以有效的方式直接重复使用。
夏说，随着进一步的发展，这项技术可以用于碳密集型行业，如化石燃料公司，帮助他们脱碳。但他表示，将其扩大到工业用途可能会带来影响操作的挑战，比如设备会发热。
通过持续的研究，该团队希望将二氧化碳转化为比甲酸更有价值的产品，比如乙烯，乙烯被用于从纺织品到防冻剂再到乙烯基的所有领域，被称为“世界上最重要的化学品”。
