目前许多CO₂电解槽的相关研究关注于使用液体电解液（比如KOH溶液等），理论上使用固体聚合物电解液能够改善效率、能够实现CO₂和H₂O共同电解，从而避免腐蚀性问题以及消耗电解液问题。这种固体电解质体系的关键挑战是如何能够促进生成多碳产物（比如乙烯），通常人们通过较强的碱性环境实现生成多碳产物。

有鉴于此，武汉大学庄林、王功伟等报道发展双功能离子聚合物（ionomers）用于作为电催化的聚合物固体电解质，这种聚合物固体电解质不仅能够表现离子导电性，而且在催化剂-电解质的界面催化活化CO₂，从而促进反应生成乙烯产物，同时该反应在纯水中进行CO₂催化转化。

本文要点：

(1)

与KOH溶液不同，碱性聚合物电解质（APEs，alkaline polymer electrolytes）和离子聚合物能够更加方便的调控分子结构，因此在离子聚合物中实现导电和催化活化CO₂双重作用，作者在之前的工作中成功的进行CO₂和纯H₂O电解生成CO，电流密度达到500 mA cm^-2，因此在这项工作中，作者通过纯水与CO₂在不加入液体电解质的情况电催化反应，将CO₂转化为乙烯。

(2)

通过骨架中含有羰基官能团的季铵聚醚醚酮QAPEEK（quaternary ammonia poly(ether ether ketone)）离子聚合物作为双功能电解质，能够在3.73 V的电压实现高达1000 mA cm^-2电流密度。当电压为3.54 V时，达到420 mA cm^-2的部分电流密度，这个电流密度达到工业大规模生产的级别，同时反应过程没有损耗电解质。

参考文献

Li, W., Yin, Z., Gao, Z. et al. Bifunctional ionomers for efficient co-electrolysis of CO₂ and pure water towards ethylene production at industrial-scale current densities. Nat Energy 7, 835–843 (2022)

DOI: 10.1038/s41560-022-01092-9

https://www.nature.com/articles/s41560-022-01092-9