在碱性或者中性电解槽中进行CO₂电解的过程中，CO₂快速的变成碳酸盐或者碳酸氢盐，这个过程导致需要将阳极电解液中的盐重新转化并且分离CO₂，并且因此消耗更多能量。

有鉴于此，多伦多大学Edward H. Sargent、David Sinton等报道发展了一种双极性膜BPM（bipolar membrane）电催化CO₂电解槽，将碳酸盐/碳酸氢盐重新转化为CO₂，在中性条件进行电解的性能超过之前中性电解槽单程转化极限（25 %的多碳产物）。

本文要点

（1）

在这种方法中，通过在BPM和阴极之间加入固定的无缓冲层阴离子电解液层，能够将靠近阴极的碳酸盐/碳酸氢盐重新转化为CO₂，因此促进反应制备C₂₊产物。

（2）

建立了用于辅助设计电解质层结构的模型，发现当扩散层的厚度为~10 μm，在CO₂的扩散和重生之间建立平衡。通过这种电解槽实现78 %的单程CO₂利用率，这个体系CO₂分离所需的能量比之前报道体系的能量消耗降低了10倍。

参考文献

Xie, K., Miao, R.K., Ozden, A. et al. Bipolar membrane electrolyzers enable high single-pass CO₂ electroreduction to multicarbon products. Nat Commun 13, 3609 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-31295-3

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31295-3