气体CO₂电化学流动反应池是目前实现大电流密度（≥100 mA/cm²）CO₂转化反应生成化学品的吸引人的方法，这种方法中比较困难的地方在于将反应需要的水接触到电极表面，并同时避免过量的水聚集在多孔电极中。不列颠哥伦比亚大学Curtis P. Berlinguette等通过相关实验展示了在200 mA/cm²电流密度中阳极上的水削减了37 %的CO生成相关电流（对应于450 mV的额外电压）。作者发现防水的阳极能够有效的改善CO₂电解过程，在电极上负载≤40 μm的薄膜结构，实现了＜3 V的过程中以≥100 mA/cm²的电流密度进行CO₂电化学还原反应。

本文要点：

（1）流动CO₂电化学反应器。电池使用Ag作为阳极，泡沫镍作为阴极，结构由以下部分组成：含有气体通路的不锈钢壳、用来实现CO₂转移到反应位点的流场板（flow field plate）、由阳极/阴极/离子交换膜组成的膜电极组件MBE（membrane electrode assembly）。通过气相色谱检测阳极产物和确定产率。

（2）膜电极组件MBE对水流动和CO₂还原反应的影响。膜的厚度提高会降低电池工作性能，当膜厚度由55 μm降低至40 μm和20 μm后，20 μm的低吸水膜有最好的CO₂还原性能。对阳极的防水性能对CO₂还原的作用进行表征，结果显示当PTFE的负载量在6 %和29 %时比较，发现PTFE的负载量为最高的29 %时，有最好的CO₂还原活性。此外，当PTFE持续提高时，性能进一步提高，但是当PTFE的比例达到44 %后性能饱和，并无法进一步提升。

参考文献

Angelica Reyes, Ryan P. Jansonius, Benjamin A. W. Mowbray, Yang Cao, Danika G. Wheeler, Jacky Chau, David J. Dvorak, Curtis P. Berlinguette*

Managing Hydration at the Cathode Enables Efficient CO₂ Electrolysis at Commercially Relevant Current Densities，ACS Energy Lett. 2020, 5, XXX, 1612-1618

DOI：10.1021/acsenergylett.0c00637

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00637