将CO2电解与工业相关的阳极反应相结合，可以提高经济可行性，同时减少实际作用中的碳排放。
2025年3月29日，清华大学陆奇、北京大学徐冰君在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为《Sustainable Synthesis of Concentrated Formate via CO2 Electrolysis Integrated with Cl2 Formation》的研究论文，熊浩呈、吴东欢为论文共同第一作者，陆奇、徐冰君为论文共同通讯作者。
陆奇，清华大学副教授。2004年本科毕业于浙江大学；2005-2012年在美国特拉华大学攻读博士学位；博士毕业后进入美国特拉华大学（2012-2016年）和哥伦比亚大学（2013-2016年）从事（双聘）博士后研究；2016年加入清华大学，担任助理教授；2019年升任副教授。
陆奇副教授主要从事碳中和、新能源化工相关的多相（电）催化研究工作，其中包括二氧化碳的资源化利用，烷烃的高效转化等。多项专利授权进行实际应用开发。曾在Nat. Catal.，Nat. Commun.，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.等高影响期刊上发表多篇学术论文。
徐冰君，北京大学教授。教育部长江学者特聘教授。2004年毕业于复旦大学，获学士学位；2007年毕业于复旦大学，获硕士学位；2011年博士毕业于哈佛大学；2011-2013年赴美国加州理工学院从事博士后研究；2013年-2019年担任美国特拉华大学助理教授，2019-2020年任讲席副教授；2020年加入北京大学担任教授。
徐冰君教授主要从事气固、液固界面发生的多相热、电催化反应研究，致力于运用和发展原位表征技术在分子层面上阐明反应机理，以此指导新能源和绿色化学领域中催化材料和过程的设计。以第一和通讯作者在Nat. Energy，Nat. Commun.，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.等国际高水平期刊发表论文100余篇。现担任Science Advances，Catalysis Today期刊副主编。
在本文中，作者提出了一种电合成策略，将CO2还原反应（生成高浓度甲酸盐溶液）与阳离子交换膜电解槽（制备氯气）相结合，并且将电极面积从1 cm-2扩展到100 cm-2。
本工艺配备了两种自动化的pH调节策略，在面积为25 cm-2的电解槽中，甲酸盐的选择性超过80%，氯气的选择性高达95%。
此外，该工艺在长时间运行期间实现了5.4 M 高浓度甲酸盐生产，为电化学合成甲酸盐/甲酸建立了一个新的标杆。
技术经济评估和生命周期评估进一步验证了该工艺符合可持续发展要求，即使不考虑补贴和碳税，仍然能够作为CO2生产高附加值化学品的盈利途径。
图3：技术经济评估（TEA）和生命周期评估（LCA）
综上，作者提出了一种在阳离子交换膜电解槽中集成CO2还原反应的电合成策略，实现了甲酸盐和氯气的高选择性生产，并在长时间运行期间达到了超过5.4 M的甲酸盐浓度。
本研究开发了一种高效的CO2还原与Cl2生成集成系统，实现了高浓度甲酸盐的稳定生产，并通过技术经济评估和生命周期评估验证了其经济可行性和环境可持续性。
本研究不仅提高了CO2利用的经济可行性，还降低了碳排放，有望在工业规模上实现甲酸盐的高效生产，为绿色化学和碳中和目标的实现提供了有力支持。
Xiong H., Wu D., Jiang R. et al. Sustainable Synthesis of Concentrated Formate via CO2 Electrolysis Integrated with Cl2 Formation. Angew. Chem. Int. Ed. (2025). https://doi.org/10.1002/anie.202504782.
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