這項技術有潛力支援水下棲息地以及先進空氣凈化系統的發展。

一種新的電化學裝置有望將二氧化碳直接分解為碳和純氧。

來自中國南京大學的研究小組表示，這項技術可以在地球水下甚至火星等極端環境中有效地產生氧氣。

有趣的是，這種新裝置消除了對這種反應通常所需的嚴格壓力和溫度條件的需求。

“如果所需的電力來自可再生能源，這種方法為碳中和鋪平了道路。與此同時，這是一種實用的、可控的從二氧化碳中生產氧氣的方法，具有廣泛的應用潛力 —— 從火星探索和航太服的氧氣供應到水下生命維持、呼吸面罩、室內空氣凈化和工業廢物處理，”研究人員在新聞稿中提到。

新方法產生98%的氧氣

植物利用光合作用，將二氧化碳轉化為氧氣和葡萄糖。這一過程依賴於氫原子作為介質。

多年來，科學家們一直在努力在適度的條件下人工複製這種反應。

南京大學的研究人員與復旦大學合作，開發了一種直接將二氧化碳分解為碳和氧的新技術。與依賴氫的傳統方法不同，他們的工藝使用鋰作為關鍵的中間物。

研究人員設計了一種新的電化學裝置來實現二氧化碳的直接分解。該裝置的特點是氣體陰極和由釙和鈷製成的納米級催化劑以及金屬鋰陽極。

下面是它的工作原理。當二氧化碳被引入陰極時，它經歷了兩個階段的電化學還原，由鋰促進。首先，二氧化碳與鋰反應生成碳酸鋰（Li2CO3）。

隨後，這種碳酸鋰進一步反應，產生氧化鋰（Li2O）和單質碳。

最後，通過電催化氧化過程，生成的氧化鋰（Li2O）被轉化回鋰離子，釋放出氧氣（O2）作為副產物。這個過程有效地將二氧化碳轉化為可用的碳和氧。

優化后的催化劑氧收率達到98.6%以上。

該團隊在新聞稿中指出：“使用優化的RuCo催化劑可以實現非常高的O2產率，超過98.6%，大大超過了自然光合作用的效率。”

火星大氣的理想選擇

新開發的二氧化碳分解技術不僅可以成功地處理純二氧化碳，還可以處理一系列混合氣體，證明瞭它的多功能性。

這包括類比工業排放的模擬煙氣，二氧化碳和氧氣的混合物，甚至類比火星大氣。

稀薄的火星大氣主要由二氧化碳組成，其壓力不到地球大氣壓力的百分之一。

為了模擬測試二氧化碳分解技術的環境，研究人員創造了一種由氬氣和極低濃度（1%）二氧化碳組成的氣體混合物。然而，該團隊並沒有透露在類似火星的條件下產生的氧氣量。

如果這項技術進展順利，它可以幫助未來的火星探險者。

有趣的是，這項技術有潛力支援水下棲息地以及先進空氣凈化系統的發展。

該研究結果發表在《Angewandte Chemie》雜誌上。