2026 年 1 月 29 日訊 — 科學家開發出一種全新電極系統，能直接從排氣中捕捉二氧化碳（CO₂），並在單一步驟中將其轉化為有用化學品，無需先進行高成本的 CO₂ 純化流程。這項突破有望讓碳捕捉與利用（CCU）在實際應用中更具可行性，為減緩氣候變遷提供新的技術路徑。
一體化 CO₂ 捕捉與轉化
傳統碳捕捉技術通常需要多道流程：先從工業排放中分離並純化 CO₂，再進行後續轉化。研究人員在《ACS Energy Letters》發表的最新研究，提出一種將「捕捉」與「轉化」整合為單一系統的電極設計，大幅簡化整體流程。
電極結構設計
這套新型電極由三個功能層構成，彼此協同運作：
- 第一層：具 CO₂ 捕捉能力的功能性材料
- 第二層：透氣碳紙層，用於氣體傳輸
- 第三層：由二氧化錫（SnO₂）構成的催化層，負責推動 CO₂ 轉化反應
三層結構整合後，使系統能夠直接從排氣中提取 CO₂，並即時將其轉化為甲酸。
轉化成果：甲酸
該系統產出的主要化學品為甲酸（Formic Acid），這是一種在能源系統、化工製程與潛在燃料電池應用中具高度價值的化學原料。透過一步完成捕捉與轉化，整體能耗與設備複雜度可望顯著降低。
在現實條件下的性能表現
實驗結果顯示，在純 CO₂ 環境中，該電極系統的轉化效率比現有技術高出約 40%。更關鍵的是，當研究人員使用含有 CO₂、氮氣與氧氣的模擬廢氣時，該系統仍能穩定產生大量甲酸，而多數既有技術幾乎無法運作。
低濃度 CO₂ 下的運作潛力
研究亦指出，該裝置能在接近大氣中 CO₂ 濃度的條件下運作，顯示其應用範圍不僅限於大型工業排放源，也可能延伸至更分散、更低濃度的碳利用場景。
為何這項突破很重要
甲酸不僅是重要的工業原料，也被視為潛在的氫能與燃料電池能源載體。相較於需要先行純化 CO₂ 的傳統方法，這種一體化捕捉與轉化技術提供了一條更高效率、潛在成本更低的實務路徑。
對碳利用技術的長期意涵
研究團隊指出，這種整合式方法可能為未來「將溫室氣體直接轉化為有用化學品」的技術奠定基礎，進一步降低工業活動對環境的整體衝擊，並強化碳循環經濟的可行性。
研究資助與發表
本研究獲得韓國國家研究基金會支持，完整研究成果已發表於國際期刊《ACS Energy Letters》，為電化學碳捕捉與利用技術提供了重要進展。