由美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室與北伊利諾伊大學合作，一個研究小組發現了一種新的電催化器，可以轉化二氧化碳（CO）2）和水轉化為乙醇，具有非常高的能源效率，高選擇性，為所需的最終產品具有低成本的優勢。乙醇是一種特別理想的商品，因為它是幾乎所有美國汽油的成分，並被廣泛用作化學、製藥和化妝品行業的中間產品。
阿貢化學科學與工程系高級化學家、芝加哥大學普利茲克分子工程學院科學家劉迪佳說道"我們的催化劑產生的工藝將促進循環碳經濟，這提高了二氧化碳的再利用率"。這個過程將做到這一點，通過電化學轉換CO2 從工業過程（如化石燃料發電廠或酒精發酵廠）排放到以合理成本計算有價值的商品中。
該團隊的催化劑由原子分散的銅組成，支持碳粉。通過電化學反應，這種催化劑分解了CO2 和水分子，有選擇地將破碎的分子重新組裝成乙醇在外部電場下。該工藝的電催化選擇性（或稱"法拉達效率"）超過 90%，遠高於任何其他報告工藝。此外，催化劑在低電壓下在延長運行期間穩定運行。
北伊利諾伊大學物理化學和納米技術教授陶旭（Tao Xu）說："通過這項研究，我們發現了一種新的催化機制，將二氧化碳和水轉化為乙醇。"該機制還應為開發高效電催化器提供基礎，以便將二氧化碳轉化為大量增值化學品。
因為 CO2 是一個穩定的分子，把它變成一個不同的分子通常是能量密集型和昂貴的。然而，"我們可以控制電化學過程，CO2- 使用我們的催化劑將乙醇轉換為電網，並利用非尖峰時段太陽能和風能等可再生能源提供的低成本電力進行轉換。由於該過程在低溫和高壓下運行，因此可以快速啟動和停止，以響應可再生電力的間歇性供應。
該小組的研究得益於能源部在阿貢的兩個科學設施辦公室 — — 高級光子源 （APS） 和納米級材料中心 （ CNM ） 以及阿貢實驗室計算資源中心 （LCRC）。北伊利諾伊大學化學和生物化學系助理教授、阿貢X射線科學系助理科學家陶力說："由於美國空間工程的X射線光束光子通量很高，我們捕捉到了電化學反應過程中催化劑的結構變化。這些數據以及CNM的高解析度電子顯微鏡和使用LCRC的計算建模揭示了從原子分散的銅到三個銅原子的聚類在低電壓應用時產生的可逆變換。The CO2-乙醇催化發生在這些微小的銅簇上。這一發現揭示了如何通過合理設計進一步改進催化劑。
"我們使用這種方法準備了幾種新的催化劑，發現它們在二氧化碳轉化方面都非常有效"。"
