二氧化碳的电化学还原提供了一种有吸引力的方式，以潜在的碳中和方式将可再生能源储存在化学键中。然而，现有的电解槽存在一些固有问题，例如水淹和盐积聚，必须克服这些问题才能实现该技术的工业化。为了缓解洪水和盐析问题，研究人员使用了基于膨体聚四氟乙烯 (ePTFE) 气体扩散层 (GDL) 或添加了 PTFE 的碳基 GDL 的超疏水电极。虽然 PTFE 主链具有很强的抗浸没性，但 PTFE 的非导电性质意味着，如果没有额外的电流收集，催化剂层本身就会产生电子分散，这会影响系统的效率和稳定性。

近日，代尔夫特理工大学Thomas Burdyny使用红外热成像技术来演示在最先进的流通池 CO₂RR 电解槽中具有薄催化剂层的 ePTFE 电极中电流分布的潜在问题。

文章要点

1）使用 ePTFE 和碳基电极中气液界面的一维反应扩散模型，我们展示了 GDE 结构和操作稳定性如何影响催化剂层中 CO₂ 的局部可用性和 C₂₊ 产物选择性。然后，分析 ePTFE 电极中的电流分布，并检查沉积在膨胀 PTFE 层上的薄催化剂层的劣化情况。

2）红外热像仪显示 50 nm 催化剂层的电流密度分布较差，其中活性区域的电流负载比平均值高出约 5 倍。

3）最后，研究人员展示了一种非侵入式集电器 (NICC) 作为替代催化剂层设计，以改善 ePTFE 电极中的电流收集和分布，同时保持 C₂₊ 产品选择性。

参考文献

Iglesias van Montfort, HP., Li, M., Irtem, E. et al. Non-invasive current collectors for improved current-density distribution during CO2 electrolysis on super-hydrophobic electrodes. Nat Commun 14, 6579 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-42348-6

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42348-6