随着电化学二氧化碳还原研究的进展，从工作在低电流密度下的烧杯或H电池器件，到维持高反应速率并为商业化提供途径的气体扩散电极(GDE)器件，整个系统变得明显更加复杂。虽然不同方法的电流密度可能不同，但在分析这些系统时，保持相同的科学严谨性是至关重要的。在基于GDE的方法中使用的传质优化必然增加了复杂性，并提供了新的挑战，需要在工程和分析技术方面进行分析和克服。

有鉴于此，丹麦技术大学Brian Seger等人，通过对整个系统的全面调查，作分析了高电流密度CO₂的电解性能。

本文要点

1）展示了监测的重要性(i)阴极室出口的气体流速，(ii) CO₂/O₂比率的阳极气体组成，以及(iii)电解质的pH变化。对这些参数的严格分析能够实现完全的碳平衡，此外还能达到100%的法拉第效率。通过分析阴极出口和阳极CO₂:O₂的比例，证明了这些方法可用于自验证结果，从而提供鲁棒性。

2）研究表明，这种分析方法适用于零间隙膜电极组装装置和流动阴极装置。此外，全面的监测方法表明，在阴极附近具有碱性环境可以吸收大量的CO₂，如果不考虑这一点，这可能会极大地降低法拉第效率。

3）尽管众所周知pH在CO₂还原的活性和选择性中起作用，但证明了（i）工作pH不一定是初始电解质的pH，（ii）在电解期间pH在稳态之前会有很长的瞬变，（iii）阳极电解液和阴极电解液的pH值可能会显着不同。通过改变流动电解质反应器中的膜类型（阴离子交换，阳离子交换或双极膜），可以使用这种监测方法来定量识别与这些不同类型的膜有关的CO₂还原性能的主要差异。

总之，复杂的工程过程需要对参数进行全面监视，以准确分析高电流密度电化学二氧化碳还原装置的性能。

参考文献：

Gastón O. Larrazábal et al. A Comprehensive Approach to Investigate CO₂ Reduction Electrocatalysts at High Current Densities. Acc. Mater. Res., 2021.

DOI: 10.1021/accountsmr.1c00004

https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00004