新型催化剂问世：转化率提升70%，二氧化碳变液态绿氢

3月6日消息，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究团队日前公布了一项重要成果。他们开发出一种高效转化路径，能够将空气中的二氧化碳与氢气成功转化为甲醇，这一成果为“绿氢”提供了极具前景的存储载体。

这里需要解释一下：所谓的绿氢或绿色甲醇，是指利用可再生能源（如风能、太阳能）电力电解水制取的氢气（即绿氢），再与捕获的二氧化碳反应生成的甲醇。在整个生命周期内，这个过程不会额外增加大气中的碳排放，因此被视为未来清洁能源体系的关键组成部分。

甲醇不仅是化学工业的关键基础原料，更是一种潜力巨大的绿色能源载体。它在常温下呈液态，能够直接用于船舶发动机等设备。在能量密度方面，常温液态甲醇的表现与冷却至零下200摄氏度、加压至700巴的氢气相当。

因此，以甲醇形式储存能量具有双重优势：一方面可以降低相关技术应用的门槛，另一方面也能简化后续的使用流程。不过，当前实现商业化面临的主要挑战在于，需要大幅优化甲醇合成的反应过程以提高效率。

为突破合成效率的瓶颈，研究团队摒弃了传统上包含数千个原子的催化剂颗粒，转而采用单个钌原子作为催化活性中心。相比于铂等贵金属，钌在地球上的储量相对更为丰富。

测试数据显示，这种单原子钌催化材料将甲醇产量显著提升了70%。在这种极限尺度下，每一个钌原子都能切实降低将氢气转化为甲醇所需的反应能耗，从而最大化利用效率。

在具体制备工艺上，研究人员将单个钌原子精准固定在氧化锆载体表面。锆同样属于稀有元素，但其地壳丰度大约是钌的40倍。不过，制备这种催化表面需要至少2000摄氏度的高温环境。

尽管目前该工艺仍较为复杂且成本高昂，但其背后的理论依据将极大推动甲醇及其他化学品的高效生产。凭借单原子催化带来的极高测量精度，科学家未来能够更透彻地解析化学反应机制，排除以往颗粒催化剂中未参与反应原子所带来的数据干扰，从而持续优化绿色甲醇的工业化制备流程。

附上参考资料