近日，国际学术期刊Nature Communications在线发表了题为 “A porous solid electrolyte interface enables efficient electroreduction of captured carbon to CO” 的研究论文。该工作由香港理工大学与江苏大学等单位合作完成。龚善和博士、夏青、翟艳杰为共同第一作者，许晖、刘树平教授为共同通讯作者。

  在“双碳”背景下，碳捕集与利用是实现CO₂资源化的重要途径。然而，传统工艺需要额外的CO₂ 再生、压缩和运输步骤，增加了系统能耗。针对这一问题，研究团队开发了质子交换膜–多孔固体电解质（PEM–PSE）反应器，实现捕集液中碳酸氢盐向 CO 的直接电化学转化。通过在质子交换膜与阴极之间引入多孔固体电解质层，研究团队有效调节了质子传输，抑制析氢副反应，并促进原位生成的CO₂快速传输至阴极，提高了碳利用效率。

图 用于CO₂捕获和转化的PEM-PSE反应器

  研究结果表明，该反应器在200 mA cm^-2下实现了约90%的CO法拉第效率，在180 mA cm^-2下实现了约84%的CO₂利用效率。最高运行电流密度达到800 mA cm^-2，CO生成速率约为8.0 mmol h^-1 cm^-2。在模拟烟气条件下，反应器连续稳定运行超过300 h。进一步放大至100 cm²反应面积后，体系在20 A下仍实现了74.26% 的CO法拉第效率。技术经济分析表明，CO的估算生产成本约为289美元/吨，整体能量效率约为39%。

  该研究将界面调控、质子传输与气体传质相结合，为捕集碳的直接电化学转化提供了新的反应器设计思路，也为工业烟气及空气中 CO₂ 的捕集与资源化利用提供了新的技术路径。

  该研究获得国家自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78954-3.