电化学CO₂转化电池中的双极膜可在CO₂还原和O₂释放室中实现不同的反应环境。在理想条件下，双极膜中的水分解允许使用不含铂族金属的阳极材料和较高的CO₂利用率。然而，在实践中，即使是轻微的不需要的离子交叉也会将稳定性限制在短时间内。

在这里，代尔夫特理工大学Thomas Burdyny，Mengran Li报道了管理离子种类以提高CO₂转化效率同时防止阳极室酸化的重要作用。

文章要点

1）通过传输模型，研究人员发现催化剂层中的阴离子交换离聚物可提高局部碳酸氢盐的可用性，而增加双极膜中的质子迁移数可增加CO₂再生并限制阴极区域的K⁺浓度。

2）通过实验，研究人员表明碳酸氢盐离子的均匀局部分布增加了还原CO₂对催化剂表面的可及性，从而提高了法拉第效率并将电流密度限制了两倍。

3）利用这些见解，研究人员展示了一种完全无铂族金属的双极膜电极组装CO₂转化系统，该系统在100 mA cm^-2下无需补充阳极液，在150小时的运行中表现出<1%的CO₂/阳离子交叉率和80-90%的CO₂到CO利用效率。

参考文献

Li, M., Lees, E.W., Ju, W. et al. Local ionic transport enables selective PGM-free bipolar membrane electrode assembly. Nat Commun 15, 8222 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-52409-z

https://doi.org/10.1038/s41467-024-52409-z