从CO2中电合成具有高附加值的多碳产品是一种很有前途的策略，可以将化工生产从化石燃料转向其他产品。尤其合理设计的气体扩散电极（GDE）组件，可用于实现高选择性、大规模和高速率的反应。但是，对于这些组件中的气体扩散层（GDL）的理解还仅限于CO2还原反应（CO2RR），尤其是，尚无法彻底阐明关于GDL在调节超过300 mA cm-2的大电流密度条件下工作的催化剂的产物分布。
近日，加拿大多伦多大学Edward H. Sargent，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室Eric B. Duoss报道了首次将一种3D可打印的多孔含氟聚合物用于下一代GDL。
文章要点
1）研究人员开发出一种三元全氟聚醚（PFPE）混合物并制备成具有前所未有的多尺度结构控制的高透气性和疏水性材料。
2）研究发现，表面形态的变化以及气体的分布变化可能会通过增加扩散路径的长度和在催化剂附近局部产生的CO停留时间而引起会使产物的选择性向C2+产物转移，此外，与平面物相比，改变外部形态以构建3D结构有利于C2+产物，并且能够实现更高的部分电流密度。 结果表明，在CO2RR过程中，通过GDEs设计来调节气体进出催化剂的输运，对产物分布具有重大影响。
这些发现为改进CO2RR GDEs作为3D催化剂设计平台提供了有效途径。
参考文献
Joshua Wicks, et al, 3D-Printable Fluoropolymer Gas Diffusion Layers for CO2 Electroreduction, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202003855
https://doi.org/10.1002/adma.202003855
