全世界都在努力减少温室气体排放，研究人员正在寻找实用、经济的方法来捕获二氧化碳，将其转化为有用的产品，如运输燃料、化学原料甚至建筑材料。但迄今为止，这些尝试都难以达到经济可行性。

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）工程师近期公布了最新研究，通过改进各种电化学系统，将二氧化碳转化为有价值的商品。MIT博士生Simon Rufer、机械工程学教授Kripa Varanasi等人已在《Nature Communications》杂志上发表了关于这项研究的论文。他们设计的新型电极，提高了将二氧化碳转化为乙烯和其他产品的电化学反应的效率。

在这项新研究中，研究小组重点研究了将二氧化碳电化学转化为乙烯的过程。乙烯是一种广泛使用的化学物质，可制成各种塑料和燃料，目前是由石油制成的。研究人员表示，他们开发的方法也可用于生产其他高价值的化学产品，包括甲烷、甲醇、一氧化碳等。

目前，乙烯的售价约为每吨1,000美元，MIT研究小组的目标是达到或超过这一价格。将二氧化碳转化为乙烯的电化学过程涉及水基溶液和催化剂材料，它们在气体扩散电极的装置中与电流接触。

气体扩散电极材料有两个相互竞争的特性会影响其性能：它们必须是良好的导电体，这样驱动过程的电流才不会因电阻加热而浪费掉，但它们还必须是“疏水”或拒水的，这样水基电解质溶液才不会渗漏并干扰电极表面发生的反应。

MIT研究小组使用了一种塑料材料——聚四氟乙烯（本质上是特氟龙），这种材料具有良好的疏水特性。然而，聚四氟乙烯缺乏导电性，为了克服这一限制，研究人员在极薄的聚四氟乙烯薄片上编织了一系列导电铜线，从而解决了这一难题。这种组合而成的气体扩散电极材料，可以同时获得导电性和疏水性，进而提高了二氧化碳转化为乙烯和其他产品的电化学反应的效率。

现实世界中的工业应用需要比实验室版本大100倍的电极，因此增加导电线是使此类系统实用化的必要条件。研究小组还开发了一个模型，可以捕捉到由于欧姆损耗造成的电极上电压和产品分布的空间变化。该模型和他们收集的实验数据，使得能够计算出导电线的最佳间距，以抵消电导率的下降，提升二氧化碳的转化率。

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