甲酸也可作为一种燃料，用于驱动甲酸燃料电池，因此有望应用于新能源汽车等领域。由此可见，本次所生产的甲酸不仅可以作为基础化学品用于工业生产，还可以直接用作燃料，具有广阔的应用前景。

                                 图 | 熊宇杰（来源：熊宇杰）
1、据了解，低碳电力的储存和利用、以及交通运输的脱碳，是未来能源转型进入低碳经济的关键组成部分。在这个背景之下，作为一种潜在的可再生能源储存和转换解决方案，甲酸能源引起了人们的广泛关注。

2、作为一种基本型有机化工原料，甲酸在农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业中具有广泛的应用。甲酸不仅具有高能量密度和良好的化学稳定性，而且其生产过程可以通过利用二氧化碳等温室气体实现碳循环。

3、因此，甲酸能源被视为可实现碳中和的关键技术之一，有望为低碳经济的发展提供重要支持。通过电化学二氧化碳还原生产甲酸，有望成为甲酸经济中碳循环的关键环节。

4、但是在很大程度上，其实际可行性受到电催化合成甲酸的浓度以及产量所限制。同时，目前甲酸的市场价位较高，因此利用电化学的方式来生产绿色甲酸具有相当大的前景。

5、多年来，熊宇杰课题组一直致力于二氧化碳的可再生能源催化转化。在这项工作中，他们选择采用电催化的方式，主要是因为电力的来源广泛，可以利用间歇性能源比如风能、太阳能以及潮汐能等来进行发电，从而实现将电催化二氧化碳转化为化学品、或转化为燃料的目标。

6、基于此，他们首先确定利用电催化的方式来进行二氧化碳转化，以实现电催化二氧化碳还原生产特定化学品的工业应用。然而，电催化二氧化碳还原所产生的产物较为复杂，往往包含一氧化碳、甲酸、甲烷、乙烯以及乙醇等。经过一系列调研之后，他们发现尽管利用电催化二氧化碳还原制备的 C2+ 产物市场价值更高，但是产生 C2+ 产物需要更多的电子，导致最终需要输入的电能更多，在制备成本上的性价比并不高。

7、与之相比，两电子过程产生的一氧化碳和甲酸在经济性上更为优越。特别是相比一氧化碳，甲酸更容易被分离，因此后者具有较低的运输成本和存储成本。

8、于是，该团队决定沿着“电催化二氧化碳还原产生甲酸”这一方向前进。确定大方向之后，则需要选择合适的电催化剂。经过调研之后，他们发现目前可以用于电催化二氧化碳还原产甲酸的催化剂，主要是锡、铋、铟、铅等基催化剂。鉴于铋的市场价格更低、无毒且具有良好的催化性能，于是课题组选择铋作为目标催化剂。

9、然而，在目前文献报道之中，将铋基催化剂用于电催化二氧化碳还原生产甲酸时，电流密度的较小。即便在大电流之下，甲酸的选择性也比较低，难以满足工业应用的需求。因此，开发高效的铋基催化剂，成为他们的下一个任务。