电化学CO2还原，最新Nature Catalysis!

第一作者：Alessandro Senocrate

通讯作者：Alessandro Senocrate

通讯单位：苏黎世联邦理工学院

论文速览

电化学CO₂还原（eCO₂R）是一种将CO₂转化为可持续燃料和化学品的有前景的策略，但需要开发能够准确且可重复评估催化剂、电极和电解槽性能的分析系统和方法。

本论文介绍了一套基于商业硬件的全面分析系统，该系统通过色谱法捕捉超过20种气体和液体产品的实时数据，时间分辨率小于5分钟，并跟踪气体流量、监控电解槽温度和流量压力，记录电解槽电阻和电极表面积。为补充硬件，研究者开发了开源软件，自动解析、时间对齐和后处理异构数据，得出法拉第效率和校正电压等量值。通过在八个并联电解槽单元上执行测量和数据分析，展示了系统的能力。

图文导读

图1：连接到三室电化学电池的全面分析系统的示意图。

图2：通过气相色谱（GC）和高效液相色谱（HPLC）得到的常见eCO₂R产品的色谱图。

图3：开源软件自动生成的数据图表。

图4：电解液中挥发性分析物的损失。

图5：在Cu GDE上以200 mA cm^-2进行的全面实验中收集的复杂、异构数据集。

图6：同时对八个并联电解槽单元进行全面分析。

总结展望

本研究开发的电化学CO₂还原分析系统，通过结合在线气体和液体产品分析及测量气体流量、压力、温度、电解槽电阻和电极表面积，提供了一种全面评估eCO₂R性能的方法。

研究识别了评估eCO₂R活性和选择性时误差的主要来源，并指出法拉第效率的标准偏差不可能低于3%。通过对八个并联电解槽的分析，研究还表明样本间的差异对长期测量很重要，因此在稳定性评估中需要考虑。本工作为eCO₂R催化剂、电极和电解槽的高通量、全面分析铺平了道路，为电催化社区的数据标准化提供了蓝图，可能加速基础理解和技术实施的未来。

文献信息

标题：Parallel experiments in electrochemical CO₂ reduction enabled by standardized analytics

期刊：Nature Catalysis

DOI：10.1038/s41929-024-01172-x