研究概述一氧化碳（CO）的电还原，不受碳酸盐问题的影响，为直接CO₂电还原提供了一种可行的替代方案。为了开发CO还原技术，对膜电极组件（MEA）电池的研究至关重要。然而，目前的CO电解器在安培级电流密度下运行时能量效率低下。基于此，2024年11月18日，瑞士洛桑联邦理工学院胡喜乐教授课题组在国际期刊Chem发表题为《Field-enhanced CO electroreduction in membrane electrolyzers at a dehydrated interface》的研究论文。Xile Hu（胡喜乐），瑞士洛桑联邦理工学院化学科学与工程学院化学系教授；主要研究目标：开发由地球上丰富元素制成的催化剂，将其用于与合成、能源和可持续性发展相关的化学转化；专注于非贵金属催化的C-C键形成反应、C-H键官能团化、（电）催化水分解、小分子（如CO2/H2/O2的活化）的开发、金属酶活性位点的合成模型的开发。
在本文中，研究人员通过揭示基准Cu催化剂在流动池和MEA电解槽之间性能差来填补这一空白。
作者确定了这一差异的根本原因是由于MEA电池独特的界面配置，阴极处K⁺阳离子和水的耗竭。
基于这一见解，研究人员设计了尖端具有增强电场（EFs）的针状催化剂，研究人员能够将有限的K⁺阳离子集中到阴极尖端，同时通过电渗析促进水的吸收。开发了一个MEA CO电解器，仅在2.7 V电压下即可实现2,500 mA cm⁻²的大电流密度。这个发现可以加速更高效CO电解器的开发，为可扩展的碳循环解决方案铺平道路。图文解读
图1：CORR MEA和流通池之间的差异
图2：不同电流密度下MEA中K+和H2O环境的模拟
图3：用于MEA和流动池中CORR的针状和立方体催化剂文献信息
Field-enhanced CO electroreduction in membrane electrolyzers at a dehydratedinterface, Chem, 2024.
