CO2电还原反应（CO2RR）是一种新兴的电催化反应，可以将CO2转化为燃料或增值化学品（如碳氢化合物和含氧化合物）。然而，CO2RR的实际应用仍然受到低电流密度、低CO2利用率和转化率以及低能效的严重限制。为了达到其实际应用水平，有必要CO2RR装置/体系的组件进行系统的研究和优化。
近日，大连理工大学邱介山教授综述了对CO2RR体系各部分的最新和创新的设计策略。
文章要点
1）研究人员详细总结了用于CO2RR的串联催化剂、具有良好应用前景的电解液（NaCI溶液&海水、高浓度盐（WIS）以及固态电解质）、电极的升级（促进气体传质和提高电流密度）、先进装置（膜电极组件（MEA）电解槽、多层MEA电解槽（并联或串联操作）和碱性聚合物电解质膜（APEM）电解槽）、阳极反应（CO2RR/H2S氧化反应、CO2RR/甘油氧化反应(GOR)以及重要有机分子氧化反应）等方面的创新和具体设计策略。
2）研究人员对CO2RR各组成部分的未来发展和面临的挑战提出了个人见解。包括：i）碳基（单原子）作为目标产物的多功能串联催化剂，特别是Cu基催化剂的集成，将引起人们越来越多的关注以及性能的改善；ii）海水作为一种丰富而经济的电解质，具有许多独特的性质，考虑到其复杂的成分，各种电催化剂的发展用于海水中生产增值燃料将成为新的研究热点；iii）模块化流动单元器件中的3D自支撑电极结构也将引起越来越多的关注，此外，具有CO2捕集和分离功能的膜电极也是一个值得关注的研究方向；iv）器件/电解器的设计应更多地关注工业电流密度和实际CO2转化效率的实际指标；v）需要从节能和经济的角度来考虑和分析阳极反应。
参考文献
X. Tan, et al, Recent Advance in Innovative Strategies for CO2 Electroreduction Reaction Energy Environ. Sci., 2021
DOI: 10.1039/D0EE02981E
https://doi.org/10.1039/D0EE02981E
