电化学还原二氧化碳电解器相关研究概述及展望

摘要

电化学还原二氧化碳技术可以解决可再生能源(如太阳能)供需不匹配的问题,将过剩的电能转化为具有高附加值的化学品储存,同时减少二氧化碳排放,缓解环境压力.早期研究多在H型电解池中进行,但是这与二氧化碳电化学还原技术的实际工业应用方式差别较大,且受到传质限制,面临电流密度较低的问题.本文主要聚焦于采用连续式二氧化碳电化学还原反应器的相关研究,介绍目前常用的几种反应器结构,对电解器各组成部分、运行条件、可能的优化方式如新型气体扩散电极结构等、电解器失效机理及可能的修复方法进行了探讨.同时认为,由于各研究中采用的电解器结构、组成及运行参数存在差异,电解器中参比电极的使用对于比较各研究中阴极催化剂性能十分有必要.最后,总结提出了二氧化碳电解器的几种改进方式:①催化剂层浆料制备工艺,黏结剂的选择;②优化气体扩散电极制备工艺,基底的选择;③高效稳定的聚合物电解质膜的开发;④运行操作参数优化.