目前人们发现电化学CO₂还原是具有前景的CO₂利用技术，气体扩散电极是增强电催化还原CO₂性能的关键。气体扩散电极需要保证稳固的的疏水性避免溢流(flooding)，而且需要高导电性减少电阻造成的损失。为了解决这个问题，使用的固有材料（Intrinsic material）仍存在需要权衡的问题：碳纸具有良好的导电性，但是容易溢流；聚四氟乙烯能够避免溢流，但是导电性非常差，只能适用于尺寸为5 cm²的电极。

有鉴于此，麻省理工学院Kripa K. Varanasi等报道开发了一种多级导电电极结构，通过将微米尺度的导电材料与疏水的聚四氟乙烯膜交织，克服这些局限问题。

本文要点

（1）

作者开发了一种能够理解电压在不同空间变化以及由于电阻问题导致产物分布不规则的理论模型，因此能够指导设计多级结构的设计。

（2）

使用多级导电电极结构，用于电催化还原CO₂制备C₂₊，在面积为50 cm²的电极实现~75 %的法拉第效率，电催化所需的电压能够减少0.9 V。

参考文献

Rufer, S., Nitzsche, M.P., Garimella, S. et al. Hierarchically conductive electrodes unlock stable and scalable CO₂ electrolysis. Nat Commun 15, 9429 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-53523-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53523-8