Nature子刊：金气体扩散电极上CO2高效和高选择性还原为CO

CO₂电化学还原为CO是替代化石燃料使用的有前景的技术。尽管如此，低能效阻碍了其商业规模的生产。CO₂电解还原为CO主要在中性或碱性介质中进行，但最近的基础工作表明，在酸性介质中也可以实现对CO的高选择性。

荷兰莱顿大学莱顿化学研究所Marc T. M. Koper和荷兰阿姆斯特丹大学Klaas Jan P. Schouten等研究了在工业相关条件下(pH= 2-4)使用10 cm²的金气体扩散电极电解CO₂的可行性。

当电流密度高达200 mA cm^-2时，在硫酸盐电解液中CO的法拉第效率达到80%-90%，与中性介质相比，整体能效提高了30%，证明了在酸性介质中CO₂电解的可行性。

另外，CO₂的高还原速率(即高电流密度)导致产生足够的OH^–以在质子到达催化剂层之前中和质子。这阻碍了质子还原，即使在pH=2、200 mA cm^-2条件下也能实现对CO的高选择性。

在电解质中添加弱水合阳离子，如Cs⁺和K⁺，这确保了酸性介质中的高CO₂还原活性。考虑到性能和成本，含K⁺硫酸盐可能更适合作为电解质。

最后，通过比较酸性和中性介质中的结果，表明在低pH值硫酸盐电解质中所需的电位相当低，这导致在200 mA cm^-2下运行时节能高达30% 。

Efficiency and selectivity of CO₂ reduction to CO on gold gas diffusion electrodes in acidic media. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24936-6