Nat Commun：经济高效的甲酸电合成无膜CO2电解槽设计

Nanoyu

2025-10-17

降低甲酸电合成的电能消耗是推进其工业化实施所不可或缺的。在传统的CO₂电解槽中，大部分输入电能被无利可图的阳极析氧反应（OER）和欧姆降消耗。电解槽工程提供了一个有前途的平台，以提高电能利用效率，而不仅仅是催化剂优化。

在此，浙江大学Hao Bin Wu，Qingyang Lin展示了一种无膜CO₂电解槽设计，其将电化学CO₂还原（CO₂R）与全液相阳极反应配对，在两个电极上实现甲酸盐的双重生产，同时显著降低电池电压。

文章要点

1）优化设计的电能消耗最低在0.05-0.4 A cm^-2的电流密度范围内，在低于2.7 V的电池电压下（< 310 kJ mol^-1甲酸盐）。

2）该电解槽在2.25 V电压下稳定运行313 h，电能消耗增加<20%。

3）系统技术经济分析（TEA）评估了该设计用于甲酸电合成的经济可行性，揭示了低成本甲酸生产的潜在路线图。

该策略为CO₂R电解槽工程向节能，经济上可行的有价值的化学品生产。

参考文献

Li, X., Gao, K., Qu, M. et al. Membrane-free CO2 electrolyzer design for economically efficient formic acid electro-synthesis. Nat Commun 16, 9237 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-64306-0

https://doi.org/10.1038/s41467-025-64306-0