Edward H. Sargent院士/David Sinton院士领衔最新JACS：多碳选择性75%，酸性CO₂R破局了！

背景：电化学CO₂还原反应（CO₂R）是推动化学品与燃料制造脱碳的关键技术，但传统碱性或中性介质中CO₂易与OH⁻反应生成碳酸氢盐，导致CO₂单程转化效率低且回收能耗高。酸性条件虽能抑制CO₂损失，但使用阳离子交换膜时质子传输过强会降低反应选择性，而厚阴极电解液层又会增加欧姆损耗。研究目的：为解决酸性CO₂R中CO₂穿膜损失与高电压的矛盾，本研究设计了一种基于亲水多孔隔膜的零间隙膜电极组件（MEA），旨在协调离子传输、降低电阻并提升多碳产物效率。结论：该MEA系统在1.2 M H₂SO₄电解液中，通过约100 μm厚隔膜耦合K⁺与H⁺传输，构建了富质子且稳定的界面环境，将CO₂穿膜抑制至0.19 sccm A⁻¹（约占产物消耗CO₂的5%），在300 mA cm⁻²电流密度下实现75%的多碳产物法拉第效率和24%的能量效率，整电池电压仅3.5 V，并可稳定运行50小时，为高效酸性CO₂电解提供了可行路径。