一氧化碳（CO）作为合成气一部分，由于可用于一系列增值化学品合成，是一种具有极高经济效益的C1化学品。电化学CO2还原为CO具有重要意义，然而，要实现经济的电化学CO2还原为CO，同时实现高法拉第效率和高能源效率至关重要。考虑到酸性电解质在电化学CO2还原中的优势，在低pH的电解液中实现高CO生成的法拉第效率具有重要意义。
近日，荷兰莱顿大学Marc T. M. Koper报道了弱酸性条件下在金电极上的电化学CO2还原。
文章要点
1）研究人员采用差分电化学质谱法（DEMS）量化生成的H2和CO量以及消耗的CO2量。
2）研究了CO2分压（0.1-0.5 bar）和质子浓度（1-0.25 mM）对CO生成法拉第效率的影响。研究发现，增加前者可提高CO2还原速率，抑制质子还原放析氢氢，使CO生成法拉第效率接近100%。由于电极表面的所有质子都被用于水的形成（CO2 + 2H+ + 2e- → CO + H2O），因此析氢受到CO2还原的抑制。同时，在缓慢的传质下，就没有质子用于析氢。
3）在此基础上，研究人员提出了抑制质子还原析氢的酸性CO2电解槽的一般设计原则：CO/OH−的生成速率必须足够高，以匹配/补偿质子向电极表面的传质。
参考文献
Christoph J. Bondue, et al, Suppression of Hydrogen Evolution in Acidic Electrolytes by Electrochemical CO2 Reduction, J. Am. Chem. Soc, 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c10397
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10397
