日本筑波大学的伊藤良一副教授等人组成的研究团队开发出了利用温室气体二氧化碳（CO2）高效制作化学原料甲酸（蚁酸）的方法。该方法在用电还原二氧化碳时使用的电极表面涂覆了容易吸附二氧化碳的物质，与采用金属锡片的传统电极相比，甲酸的合成速度达到了24倍。作为从发电站等含二氧化碳的废气中获得有机物的方法，计划10年内实现实用化。
有很多小孔的锡的电子显微镜图像（图片由筑波大学的伊藤副教授提供）
为完成日本政府提出的2050年实现温室气体净零排放目标，利用二氧化碳高效生产甲烷、甲醇和甲酸等有用物质的研究相当活跃。结构简单的酸——甲酸除了用于农药等之外，还有望作为储存和运输氢的手段。
研究团队改良了利用锡片制作的电极。先在锡片上形成很多小孔，增加与二氧化碳的接触面积，然后在电极表面涂覆具有二氧化碳吸收能力的高分子材料聚乙二醇（PEG）。
研究团队以该电极为阴极，以金为阳极，通电后利用二氧化碳制作出了甲酸。按1平方米换算，每小时可以合成360毫升的甲酸。这个合成速度是使用锡片电极时的24倍，与不涂覆PEG，但有很多小孔的氧化锡电极相比，速度也能达到1.5倍。
研究团队通过模拟实验确认了二氧化碳分子的运动，表明PEG可以高效聚集二氧化碳，使其到达锡表面。
| 二氧化碳的回收再利用方法示例 |
| 制作甲酸、甲醇和塑料 |
| 利用进行光合作用的“藻类”制作生物燃料 |
| 利用阳光进行人工光合作用制作有机物 |
| 掺入混凝土中 |
通常情况下，为了快速获得大量生成物而提高电压的话，纯度就会下降。过去将二氧化碳溶解到碳酸氢钾水溶液中，插入电极并提高电压进行合成时，除甲酸外还容易生成甲烷和甲醇等化合物，而采用新电极能以99％的比例获得甲酸。
另外，电极采用稀有金属铟的话可以高效合成甲酸，但铟的价格非常昂贵。研究团队认为，此次开发的仅在便宜的锡上涂覆PEG即可提高合成效率的方法更有应用前景。
当然也有课题存在，目前需要先将二氧化碳溶解到液体中，然后再进行反应，这样会相应地增加成本。今后的目标是改良成能直接利用发电站和工厂等的废气中所含二氧化碳的方法。
把容易吸收二氧化碳的物质涂覆到电极上的方法“在制作甲醇等其他物质时也可以使用”（伊藤副教授），此外还有望用于利用太阳光等能源从二氧化碳中获得有机物的人工光合作用研究。
日文：北川舞，《日经产业新闻》，2021/08/18
中文：JST客观日本编辑部
