通过可再生电能进行CO₂电催化制备高附加值化学品和燃料具有实际应用前景。但是CO₂电催化面临着能量效率低和碳效率低的问题，而且碱性/中性电解液容易发生碳损失。

近日，中科院大连化物所包信和（Xinhe Bao）、高敦峰（Dunfeng Gao）、汪国雄（Guoxiong Wang）等报道使用零间隙的酸性膜电解进行电催化CO₂还原，使用Ni-N-C催化剂并通过调节微环境实现高达95 %的CO法拉第效率和500 mA cm^-2电流密度，CO产物产率达到13 mL min^-1。Marçal Capdevila-Cortada对该研究进行总结。

本文要点

（1）

电化学还原CO₂能够制备CO，并用于合成高级分子，其中Ni-N-C是具有前景的催化剂，并且具有较高的CO选择性。以往的研究通常需要在中性~碱性电解液从而避免竞争性的HER反应，但是在较高的pH条件容易生成碳酸盐，显著降低CO₂电催化反应的效率。

（2）

作者通过零间隙的膜电极进行电催化，在酸性H₂SO₄:K₂SO₄电解液进行电解，并且调节H₂SO₄和K₂SO₄的浓度、调节CO₂压力，从而调节Ni-N-C催化剂层的微环境。当0.5 M K₂SO₄+H₂SO₄电解液和0.5 MPa CO₂，实现了500 mA cm^-2电流密度和95 % CO法拉第效率，40 %能量效率和40 %单程转化率，从而实现13 mL min^-1的CO产率。相比于碱性电催化，酸性电催化的CO₂损失降低86 %。

参考文献

Marçal Capdevila-Cortada, Microenvironment control, Nature Catalysis 2023

DOI: 10.1038/s41929-023-00942-3

https://www.nature.com/articles/s41929-023-00942-3

Hefei Li, Haobo Li, Pengfei Wei, Yi Wang, Yipeng Zang, Dunfeng Gao,  Guoxiong Wang* and  Xinhe Bao, Tailoring acidic microenvironments for carbon-efficient CO₂ electrolysis over a Ni–N–C catalyst in a membrane electrode assembly electrolyzer,    Energy Environ. Sci., 2023

DOI: 10.1039/D2EE03482D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/EE/D2EE03482D