产物无需分离！固态电解质助力CO2还原生产纯液体燃料

4） 可拓展： 使用Cu催化剂实现了其他无电解质的C2+液体含氧化合物（包括乙酸，乙醇和正丙醇）的生产。此外，本文所展示的固体电解质CO2还原池可进行定制以适应其他更复杂的实际应用。

图文解析

图1. 具有固态电解质的CO2还原池示意图。

还原池的正极和负极：均为涂覆催化剂的气体扩散层（GDL）的电极，并分别采用阴离子和阳离子交换膜（AEM和CEM）与电解质隔开

固态电解质：以多孔固体离子导体（质子或甲酸盐导体）为电解质放置在膜之间，以有效地传输所产生的离子，并显著降低整个器件的欧姆损耗。

图2. 二维Bi催化剂的表征

合成方法：1)首先商业硝酸铋水解形成层状碱式硝酸铋-Bi6O6(OH)3(NO3)3 ∙1.5H2O（BOON）;2) 然后通过原位电还原将其拓扑转化为2D-Bi。在水解步骤中，使用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为表面封端剂以获得超薄2D-BOON。

值得注意的是，原位形成的Bi金属仍保留BOON的原始纳米片形态

图3. 使用2D-Bi催化剂将电催化CO2还原成甲酸盐。

采用标准三电极H-cell: 最大法拉第效率可达99%，且甲酸盐的电流密度在-0.79 V versus RHE时高达17.3 mA cm−2 (55.7 A g−1) 。 当过电位为710 mV时，甲酸盐的电流密度可达~30 mA cm−2 ，且甲酸盐法拉第效率保持>90%

采用气体扩散电极时： -0.57 V versus RHE时甲酸盐FE达到最大值95%，电流密度高达 92 mA cm−2. 过电位低至510 mV时，即可实现电流密度>200 mA cm−2，且甲酸盐选择性86.1%。

图4. 使用具有固体电解质的CO2还原系统生产纯液体燃料。

图5. 使用优化后的固体电解质CO2还原系统生产纯HCOOH溶液和蒸气。

图6. 其它具有固体电解质的CO2RR系统，可用于更复杂的实际应用

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文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0451-x

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