在應對全球氣候變化、探索可持續發展道路的征程中，科學家們又迎來了一個令人振奮的好消息！近日，一項新技術成功問世，它能把富含二氧化碳的氣體轉化為極具價值的化工原料，就像變廢為寶，把廢氣變成了 “化工寶藏”！

一直以來，甲烷干重整技術（DRM）可以將二氧化碳和甲烷轉化為合成氣（一種由氫氣和一氧化碳組成的寶貴混合物），這是大家都比較熟悉的方法。在傳統操作中，二氧化碳和甲烷的進料比例通常接近 1。然而，未來的甲烷來源，比如富含二氧化碳的天然氣，其中二氧化碳的含量比以往要高很多。要是按照老辦法處理，為了達到合適的甲烷含量，就得花費高昂的成本進行分離。

中國科學院大連化學物理研究所的王光雄、肖建平、包信和教授帶領研究團隊，在《自然化學》雜志上發表了一項創新成果。他們研發出一種 “超級干重整” 技術，能直接利用富含二氧化碳的天然氣制取合成氣，而且二氧化碳和甲烷的比例等于或大于 2 也沒問題。這種技術借助固體氧化物電解池（SOECs），通過高溫串聯電熱催化，實現了這一神奇轉化。

固體氧化物電解池在 600 - 850 攝氏度的高溫下工作，能把二氧化碳和水轉化為一氧化碳和氫氣。它反應速度快、能源效率高、運行成本相對較低，在二氧化碳利用、制氫和可再生能源存儲等方面潛力巨大。研究人員發現，固體氧化物電解池的工作溫度和甲烷干重整技術相匹配，于是設計了一套巧妙的流程，把甲烷干重整、逆水煤氣變換反應和水電解整合到電解池的陰極。

在這個電化學系統里，有一系列神奇的反應發生。水的副產物在原位發生電化學還原，產生氫氣和氧離子，氧離子穿過電解質，在陽極被電化學氧化成氧氣。這個過程推動了逆水煤氣變換反應的平衡正向移動，讓二氧化碳的轉化率和氫氣的選擇性突破了傳統熱力學的限制。

研究人員還通過原位析出的方法，在二氧化鈰載體上生成了銠納米顆粒，創造出高密度的活性位點。當二氧化碳和甲烷比例為 4 時，這套系統的甲烷轉化率達到 94.5%，二氧化碳轉化率達到 95.0%，生成一氧化碳和氫氣的選擇性幾乎是 100%，甲烷的表觀還原度達到理論最大值 4.0。

進一步研究發現，銠的活性位點主要負責甲烷的分解，而富含氧空位的活性界面則促進二氧化碳的吸附、活化以及逆水煤氣變換反應，同時還能催化水電解的還原反應，進一步提高了二氧化碳轉化率和氫氣選擇性。

王光雄教授表示：“這項研究為利用可再生能源直接轉化富含二氧化碳的天然氣和工業尾氣開辟了新途徑。”

這項新技術不僅為化工產業提供了更高效、更環保的生產方式，還有望在全球碳減排和資源循環利用領域發揮重要作用。大家覺得這項技術未來還能應用在哪些方面？在推廣過程中可能會面臨哪些挑戰呢？快來評論區分享你的觀點，一起討論吧！

參考資料：DOI:10.1038/s41557-025-01768-1