摘要：2025年1月16日，华南理工大学陈光需教授、厦门大学郑南峰院士在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Integrated system for electrolyte recovery, product separation, a

CO2捕获、CO2渗透、产物分离以及电解液回收等挑战阻碍了电催化CO2还原（CO2R）的发展。

2025年1月16日，华南理工大学陈光需教授、厦门大学郑南峰院士在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Integrated system for electrolyte recovery, product separation, and CO2 capture in CO2 reduction》的研究论文，王鹏、裴安、陈兆熙为论文共同第一作者，陈光需教授、郑南峰教授为论文通讯作者。

陈光需，华南理工大学教授。2009年本科毕业于安徽大学；2014年博士毕业于厦门大学，导师：郑南峰教授；随后分别在厦门大学、美国斯坦福大学从事博士后工作；2019年加入华南理工大学。

主要从事功能材料的控制合成、表征与催化性能研究。在纳米材料的合成、纳米材料的表界面精准调控、功能材料的结构、电化学性能和催化性能等方面具有深刻认识和坚实的基础。

郑南峰，中国科学院院士， 厦门大学化学化工学院教授。郑南峰于1998年从厦门大学化学系毕业；2005年获得美国加利福尼亚大学河滨分校博士学位；2005年至2007年在美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校从事博士后研究工作；2007年受聘为厦门大学化学化工学院教授；2009年获得国家杰出青年科学基金资助；2023年当选为中国科学院院士。

主要从事表界面配位化学研究，致力于在分子水平上理解金属纳米材料化学性能调控的本质。

在此，研究人员介绍了一种集成的电化学回收与分离系统（ERSS），该系统在水电解系统的阳极和阴极之间设有一个离子选择性膜 (ISM)。

在ERSS运行过程中，阳极电解液中的质子通过阳极阳离子交换膜（CEM）流入ISM，使CO2R排出的电解液酸化。

ISM中的阳离子如K+通过阴极CEM流入阴极电解液，以平衡析氢产生的OH-离子。

ERSS能够循环利用吸附了CO2的电解液，以94.0%的K+收率回收KOH，并实现了86.2%的CO2R产物分离效率。

回收的KOH可用于从空气或烟气中捕获CO2，或用作CO2R电解液，从而实现了CO2捕获、转化和利用的循环。

与传统的酸碱中和工艺相比，ERSS每回收一吨KOH可节省119.76美元，且适用于其他水相碱性电合成反应。

图1：碱性CO2R电解槽与ERSS系统耦合示意图

图2：ERSS用于KOH回收和有机分子分离的概念验证

图3：ERSS用于碳酸盐/碳酸氢盐电解液中KOH回收、CO2捕获和有机分子分离的概念验证

图4：ERSS在碱性CO2R中KOH回收、CO2捕获和产物分离的性能评价

图5：ECS和ERSS的集成提议以及技术经济和能源成本分析

该研究开发了一种集成的电化学回收与分离系统（ERSS），通过在水电解系统的阳极和阴极之间设置离子选择性膜（ISM），实现了电解液回收、CO2捕获和产物分离的多功能集成。

研究成果显示，ERSS能够以94.0%的K+收率回收KOH，并实现86.2%的CO2R产物分离效率。与传统酸碱中和工艺相比，每回收一吨KOH可节省119.76美元。

该系统有效解决了CO2捕获、分离和电解液回收等挑战，支持CO2的捕获、转化和利用循环，有助于实现碳管理和净零排放目标，还可推广至其他碱性电合成反应，具有广泛的工业应用潜力，推动可持续发展。

Wang, P., Pei, A., Chen, Z. et al. Integrated system for electrolyte recovery, product separation, and CO2 capture in CO2 reduction. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56111-6.

来源：华算科技