《表1 CO2电化学还原的半电池反应及所对应的电极电势[28]》

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《水溶液中二氧化碳电还原技术的发展现状、挑战及对策》

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目前，可能实现应用化的CO2电化学还原技术有两种，分别在低温和高温下进行[6-7].本文将主要讨论在低温水基电解质条件下的电化学还原过程.水基电解质CO2电化学还原是通过电化学电解池实现的.如图2所示，电化学电解池由阳极、阴极及水电解质/隔膜组成.在阴极上，CO2被电化学还原生成CO和低碳有机化合物，如HCOO-/HCOOH、CH3OH以及CH4等；在阳极上，H2O被氧化生成O2并溢出.由于CO2电化学反应的动力学很慢并且反应产物具有多样性（见表1所示的半电池反应），会有很大的电极超电势，阴极上涂上电催化剂以减少超电势和增加反应的选择性是必须的.因此，发展高活性高选择性长寿命的CO2电还原催化剂是实现技术真正实用化的关键，也是目前此领域面临的最大挑战[6，8].另外一方面是反应器的设计和优化问题.当催化剂发展到一定的程度，大规模应用的反应器系统开发与优化是势在必行.目前，这方面的发展还是有限的.本文将重点介绍上述两方面当前所面临的技术挑战及可能的解决策略.