传统合成气（CO和H₂的混合物）依赖于高温下的反向水煤气变换反应，因此需要消耗大量的能源和资源。在这方面，电化学转化CO₂-H₂O到CO-H₂提供了一个新兴的替代技术来克服这些不足。

有鉴于此，天津大学张兵教授等人，重点介绍了将CO₂和H₂O电催化转化为H²：CO比例可调的合成气的最新进展和未来趋势。

本文要点

1）综述了金属、金属氧化物和硫族化合物、金属络合物催化剂、单原子催化剂和无金属催化剂的最新进展，重点是控制CO：H₂的比例，这对于下游的费托工艺合成至关重要。然后，介绍了多种方法来通过替代阳极反应和先进的技术（例如基于气体扩散电极的，流动的，固体氧化物的电解槽）来提高合成气的生产效率。最后，对合成气合成领域当前面临的挑战和发展前景进行了展望。

2）然而，这一领域仍存在一些挑战。对于催化剂材料，研究应侧重于在CO₂和H₂O电化学还原过程中识别活性相和识别反应路径，并建立有关结构如何影响性能的理论描述，从而设计更有效的合成气生成系统。Operando技术在结合催化剂的独特结构及其在实际工作条件下的反应选择性和活性方面发挥了至关重要的作用。此外，合成气生产过程中电催化剂的失活，如CO中毒、高压下H₂气泡的抑制、活性位点的丢失等，限制了该技术的大规模应用。

3）因此，今后在合理设计高效合成气生产催化剂的过程中应考虑以下几个方面:(1)在催化剂表面形成多孔结构，有利于气体扩散;(2)优化催化材料表面亲水性和疏水性性能，平衡水和CO₂的吸附;(3)合理设计催化剂独特的多相界面，防止CO中毒，增加反应活性位点的数量。

参考文献：

Shanshan Lu et al. Electrosynthesis of Syngas via the Co-Reduction of CO₂ and H₂O. Cell Reports Physical Science, 2020.

DOI: 10.1016/j.xcrp.2020.100237

https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100237