研究人員發(fā)現(xiàn)，CO 2電解還原效果十分有利于碳同位素( 12 C) 的轉化。CO?2堿性電解質中的吸收和CO 2電化學還原都利于較輕的同位素體。

研究人員證明了在單程反應器中將13 C 餾分可以富集至~1.3%（即+18%），并提出了一種可持續(xù)且成本低的有吸引力的工藝來生產(chǎn)商業(yè)純度的同位素。

我們的發(fā)現(xiàn)為以更便宜且能源密集度較低的方式生產(chǎn)對科學研發(fā)和化學研究至關重要的穩(wěn)定同位素（13 C、15 N）開辟了道路，并為可持續(xù)轉型開發(fā)的電解技術的經(jīng)濟可行性開辟了道路。

就目前而言，制取13 C是通過一氧化碳或甲烷的低溫蒸餾以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的。由于原料中13 C的自然豐度較低，且12 C 和13 C分離困難，現(xiàn)有13 C 生產(chǎn)工廠部署了超過 100 米高的17根塔，每年的產(chǎn)量不足一噸。（據(jù)報道最大的13 C 制造工廠每年可生產(chǎn)約 525 公斤13 C ）。根據(jù)工業(yè)部署流程的報告 ，估計需要 15 天才能將 CO 流的13 C 含量從 1.1% 預濃縮至 10%。

為了尋找13 C 生產(chǎn)的替代方法，我們提出一個假象，參考co2光合作用可以分解產(chǎn)生并富集13C。我們首先分析了光合作用中13 C 的富集效應。在自然發(fā)生的碳循環(huán)中，12 CO 2同位素體優(yōu)先通過幾個步驟（CO 2吸收、轉化為光合作用前體）。因此，相對于13 C ， 12 C 優(yōu)先在生物中積累。我們假設，隨著 CO 2電解（CO2R）與光合作用有一些相似之處，在CO 2轉化為含有一個或多個碳分子的產(chǎn)物的過程中，它也可能區(qū)分13 C 和12 C。此外，據(jù)報道，電解本身對于鋰同位素分離具有明顯的富集作用。盡管這種影響很小，但我們預計，通過仔細控制 CO 2電解中發(fā)生的所有分子事件，我們也許能夠進一步加強電化學相關的富集，并最終實現(xiàn)使用 CO 2電還原生產(chǎn)13C同位素。

通過CO2R 富集13 C 的CO?2泵浦效應研究

根據(jù)推論及初步實驗，我們的方法減少獲取13 C 所需的時間，從長達數(shù)天的蒸餾活動縮短到 CO 2電解和分離所需的幾分鐘時間。

重要的是，根據(jù)我們使用 5% 13 C CO 2進料并觀察顯示同位素富集的實驗，基于電解的技術也可用于獲得高純度13 CO 2流；但是，這可能需要更多數(shù)量的反應器和其間的分離步驟來實現(xiàn)。

總之，我們已經(jīng)確定了 CO 2電還原在擴大可持續(xù)13 C 標記化合物的獲取方面的巨大潛力。更一般地說，電化學富集機制對具有非常相似物理性質的化合物進行更有選擇性和可持續(xù)的分離開辟了途徑，這可以在整個同位素生產(chǎn)市場中進行探索。