芝加哥大学普利茨克分子工程学院（UChicago PME）助理教授Chibueze Amanchukwu团队在梳理电池故障与电解质降解相关研究的过程中，提出一种用于处理全氟和多氟烷基物质（PFAS）的电化学新方法。该团队与西北大学研究人员合作，将原本会导致电池部件劣化的反应条件转化为可控的降解路径，相关成果发表于《自然化学》（Nature Chemistry）。

Amanchukwu实验室研究人员表示，他们用约三年时间系统检索学术文献中的“失败案例”，重点关注电池循环性能变差背后的降解机理。Amanchukwu称，团队会特别留意“某种化合物以特定方式降解并导致电池循环性能差”的报告，因为这些现象可能为PFAS降解提供可逆向利用的线索。

论文显示，该方法在分解长链PFAS分子全氟辛酸（PFOA）方面取得进展：研究团队报告称，PFOA可被转化为矿化氟，且未形成更难从水中去除的短链分子。研究人员同时指出，生成的氟源可用于制造无PFAS的化合物，从而将污染物转化为具有商业用途的产品。

该研究第一作者、UChicago PME博士后研究员Bidushi Sarkar表示，实验实现约94%的去氟化和95%的降解，“几乎断裂了PFAS中的所有碳-氟键”，并强调其目标是推动PFAS更完全的分解，而非仅将其切割为更短片段。

伊利诺伊大学芝加哥分校化学工程教授Brian Chaplin未参与该研究。他评价称，这项工作是“未来还原性PFAS处理策略的有益概念性进展”，其新颖之处在于对锂介导电还原路径的应用，而非更常见的氧化路径；在非水体系中实现了对PFOA的高效转化和近乎完全的去氟化，并避免生成短链PFAS副产物。

研究团队将该技术定位为电化学在PFAS治理中的一种补充路径。Amanchukwu表示，电化学的优势在于模块化部署：可结合太阳能电池板与电池，并在现场配置体积较小的电化学反应器以处理局部废物流，从而不必依赖部分现有方案所需的高温高压大型设施。

PFAS包含数千种稳定且耐用的化学物质，广泛用于消防泡沫、雨衣、不粘锅等产品，也存在于部分实验室用品中。研究人员指出，PFAS之所以具备防火、防水、防油等特性，关键在于其强碳-氟键；但同样的结构特征也使其难以从地下水、地表水或饮用水中去除，因此常被称为“永久化学品”。

Amanchukwu实验室原本聚焦于电池与电催化反应器所需电解质的设计，并探索无PFAS电池电解质。团队称，尽管许多电解质仍含PFAS且含量较少、并不属于已知会导致癌症或其他健康问题的类型，但在学术交流中仍频繁被问及“为何要制造更多永久化学品”。在此背景下，研究人员转而思考：既然PFAS基电解质在电池中会发生降解，是否能将相关机理用于环境治理。

西北大学化学教授、论文合著者George Schatz解释称，电化学的基本方式是在溶剂中插入电极并传递电流；当目标分子溶解于溶剂中时，电流可驱动反应发生。研究团队据此开发出破坏PFAS的方案。

研究人员指出，仅对水施加电化学作用并不足以有效分解PFAS。通过氧化路径（移除电子）处理PFAS存在困难，原因在于氟的化学性质。Amanchukwu表示，氟是电负性最强的元素，氧化含氟化合物较难，而还原路径相对更可行。

不过，直接还原往往会优先还原周围的水，导致水分解为氢气和氧气。团队称，文献中关于PFAS在无水电池电解质中出现意外降解的报告，促使他们采用具有高还原稳定性的非水电解质，使加入体系的含氟化合物更可能被还原并发生降解。Amanchukwu表示，这是实现突破的关键。

在工艺上，研究人员还使用电池中常见的锂对铜电极进行处理，以完善反应过程。除PFOA外，团队将方法扩展至其他PFAS化合物：在测试的33种PFAS中，有22种降解率超过70%，部分可达99%。Schatz表示，电化学研究已开展多年，“如果这很容易，早就被发现了”。

研究团队称，该成果来自先进能源-水系统材料（AMEWS）中心推动的合作。Schatz表示，AMEWS中心的目标之一是促进通常互动较少的科研人员开展交流，而此次工作是该合作机制带来的成果之一。