在温和的反应温度进行电催化还原CO₂需要能够在阴极和阳极附近对质子、羟基、碳酸盐、碱金属离子进行控制，这通常需要离子选择膜进行pH控制的方式实现。阳离子交换膜能够提供碱性电催化环境，并且能够在较低的电压实现电催化还原CO₂，抑制HER反应从而保持较高的电催化CO₂转化效率。但是电催化体系的局部碱性环境和碱金属离子导致生成对电催化反应有影响的碳酸盐，而且甚至导致沉淀。

有鉴于此，香港理工大学刘树平(Shu Ping Lau)、朱叶、牛津大学曾适之（Shik Chi Edman Tsang）、江苏大学许晖等在纯水体系（没有碱金属离子）进行膜电极组进行电催化还原CO₂。

本文要点：

（1）

将阳离子交换膜和阴极质子交换膜分别放置于阴极和阳极，施加正偏压进行电催化还原CO₂。该体系能够非常有效的阻碍生成碳酸盐和碳酸盐生成沉淀。

（2）

在电流为10 A进行工作，没有CO₂损失和电解液损失，生成乙烯的法拉第效率达到50 %，稳定工作时间达到1000 h。

参考文献

She, X., Zhai, L., Wang, Y. et al. Pure-water-fed, electrocatalytic CO₂ reduction to ethylene beyond 1,000 h stability at 10 A. Nat Energy (2024)

DOI: 10.1038/s41560-023-01415-4

https://www.nature.com/articles/s41560-023-01415-4