苏州大学Nature Catalysis（亮点）：酸性电解液CO2电催化分解

在中性/碱性电催化CO₂还原过程生成碳酸盐/碳酸氢盐是影响电催化CO₂还原的非常严重问题。这种生成的碳酸盐/碳酸氢盐将降低CO₂的单程转化效率，而且由于碳酸盐/碳酸氢盐物种参与电极反应，导致器件的寿命降低。

目前解决这个困难和挑战的方法是在酸性电解液运行CO₂电催化反应。

近日，苏州大学李彦光（Yanguang Li）、王昱沆（Yuhang Wang）等报道了一种酸性膜电极组电催化CO₂电化学还原为CO的器件。通过使用零间隙膜电催化器件和酸性电解液条件，将Ag气体扩散电极将CO₂还原为CO，IrO_x阳极催化OER，通过阳离子交换膜分离阴极和阳极。在较低的电流密度和H⁺和Cs⁺比例为1:1的稀电解液，能够得到最好电催化反应性能和较高的CO法拉第效率。当H⁺ vs Cs⁺的比例更高，具有更高的电催化性能。

由于该工作非常重要，Nature Catalysis的Marçal Capdevila-Cortada对该项工作总结和点评。

通过系统的研究H⁺和Cs⁺浓度变化对电催化性能的影响，发现生成碳酸盐/碳酸氢盐与H⁺扩散之间的平衡对电催化反应活性和选择性的重要影响。优化的反应条件能够在~4 V的电压实现高达~105 mA cm^-2的CO部分电流密度，比相同过电势的中性膜组电催化的性能提高1倍。

在优化的条件进行长时间电催化，膜电解槽的酸性电催化CO法拉第效率达到~80 %，单程电催化转化效率达到~90 %（达到中性膜电解槽性能的两倍），能够实现长达50 h的稳定电催化，长时间稳定性比以往报道结果更好。

参考文献

Marçal Capdevila-Cortada, Acid solution, Nat Catal 5, 1073 (2022)

DOI: 10.1038/s41929-022-00903-2

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00903-2

Binbin Pan, Jia Fan, Jie Zhang, Yuqing Luo, Cong Shen, Chaoqiang Wang, Yuhang Wang*, and Yanguang Li*, Close to 90% Single-Pass Conversion Efficiency for CO₂ Electroreduction in an Acid-Fed Membrane Electrode Assembly, ACS Energy Lett. 2022, 7, 12, 4224–4231

DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02292

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c02292

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