包信和院士领衔！大连化物所「国家杰青」汪国雄/魏鹏飞，重磅Nature大子刊！

背景：利用可再生能源驱动CO₂电化学还原制备高价值化学品是实现碳中和的重要途径，但工业应用中面临盐析出和碳损失两大工程难题。传统阴离子交换膜电解器中碳酸根跨膜迁移导致碳损失，双极膜结构则在高电流密度下因界面CO₂气泡引发膜层剥离，严重影响运行稳定性。研究目的：开发一种新型电解器架构，在纯水进料条件下同时消除盐析出和碳损失问题，并维持界面结构稳定。结论：研究者提出碱性聚合物涂层质子交换膜(ACPEM)电解器，通过有限元模拟指导合成高密度季铵基团碱性聚合物，在催化剂表面富集OH⁻并调控双电层电场。该设计有效中和碳酸根物种抑制碳损失，同时提供碱性局域环境抑制析氢并促进气体释放。实验显示，在200 mA cm⁻²电流密度下实现62.4%单程CO₂转化率、39.0%全电池能量效率及约80%碳利用率，稳定运行超260小时。6片100 cm²膜电极组成的电堆在70 A总电流下最大CO产率达2054.5 ml min⁻¹，验证了该技术的规模化潜力。