约翰霍普金斯大学的工程师表示， 水可以在减少全球二氧化碳 (CO 2 ) 排放方面发挥至关重要的作用。由拉尔夫·奥康纳可持续能源研究所 (ROSEI) 材料科学与工程助理教授兼副研究员 A. Shoji Hall 领导的团队开发了一种新策略，可优化水的可用性，以提高电化学效率将CO 2转化为有价值的化学产品，例如乙烯和乙醇。他们的结果发表在《自然催化》杂志上。

“这可能会引发更有效的方法的出现，将 CO 2转化为有价值的化学品和燃料，”霍尔说，他与第一作者、博士生尼克·张一起参与了这项研究。材料科学与工程系的候选人。“我们的发现不仅支持了应对气候变化的努力，而且还揭示了绿色化学和可持续能源领域的新机遇。从本质上讲，这项研究可以在我们向更加可持续和环保的未来过渡的过程中发挥关键作用。”

此类转化的通常过程涉及铜金属和电力来转化CO 2，​​但这会导致产生大量甲烷和一氧化碳。霍尔决定研究水如何改变这个方程式，因为它是一种通用溶剂，含量丰富且无毒。

该小组的方法侧重于操纵高浓度盐溶液中水的热力学活动。研究人员通过 CO 2饱和水供电，逐渐降低水的浓度，并发现降低水活度(换句话说，相互作用中水分子的可用性)会产生更多的乙醇和乙烯，甲烷和一氧化碳排放量较少。

这是反应中的关键中间体二氧化碳粘附在铜表面，引发化学反应的结果，产生了霍尔和他的团队正在寻找的化学物质。

“这意味着水活度在增强 CO 表面覆盖度和促进 CC 耦合方面发挥着关键作用，从而产生理想的 C 2产品，”Hall 说。

虽然乙醇和丙醇是潜在产品，但霍尔认为乙烯是产生碳的主要形式。乙烯在制造业中具有多种潜在应用价值，包括作为聚乙烯、环氧乙烷和乙二醇等一系列材料的基本成分。截至 2018 年，全球乙烯需求量已接近 1.8 亿吨。

Hall 认为，这些发现对于减少工业活动CO 2排放量特别有用，工业活动排放的CO 2 占全球二氧化碳排放总量的 30% 以上。

“我们的研究结果的重要性在于它们在 CO 2减排领域的潜在应用，”霍尔说。“我们的研究通过揭示优化 CO 2电化学还原成令人垂涎的 C 2+产品的战略方法，向前迈出了步。鉴于水是一种通用溶剂，了解它在调节电化学反应性方面的核心作用具有变革性的意义。”