武汉大学的纯水/CO2共电解制乙烯研究获进展

近日，武汉大学的研究团队开发了首例工业级电流密度纯水/CO2共电解制乙烯的碱性膜电解器，通过设计兼具离子传导和协同催化的双功能聚合物电解质，实现了工业级电流密度、高选择性、低电解槽压(即高能量转化效率)的CO2电解制乙烯过程。相关研究成果发表于《自然·能源》杂志。

利用可再生电能将CO2电解为CO、乙烯、乙醇等高附加值燃料或化工产品是实现碳循环的有效途径。然而该技术面临电流密度小、能量转换效率低、产物选择性差等问题。

目前大电流密度CO2电解需要使用液态电解质，存在电解质消耗、电极易失活、器件维护难等问题，采用聚合物电解质/纯水体系能避免这些问题。类似的电化学技术(包括燃料电池、水电解器)已完成从液态电解质到聚合物电解质/纯水体系的技术革新，但基于聚合物电解质/纯水体系的CO2电解技术仍鲜见研究。

该研究团队在3.5 V电解槽压下，采用聚合物电解质/纯水体系制取乙烯。在不额外添加任何液态电解质的纯水体系中，乙烯法拉第效率超过40%，净电流密度超过420 mA/cm2，为目前非消耗性电解质体系中CO2电解制乙烯过程的最高性能。

该研究为功能化聚合物电解质设计提供了新思路，有望推动CO2电解转化技术走向工业应用。