这项突破性研究揭示了电化学二氧化碳还原反应(CO2
RR)中令人头疼的盐结晶问题。传统采用水蒸气加湿的CO2
气体在膜电极组件(MEA)电解槽中运行时,阴极室会形成难溶的碳酸氢钾(KHCO3
)结晶,就像血管中的"血栓"一样堵塞气体扩散电极(GDE)的孔隙,导致系统在200-500小时内失效。

研究团队脑洞大开地提出"酸性气体疗法"——让CO2
先通过含挥发性酸(盐酸、硝酸等)的鼓泡器,携带微量酸蒸气进入反应体系。这些酸性"小帮手"能巧妙地将难溶盐转化为可溶性钾盐,就像给管道添加了"防垢剂"。在银纳米颗粒(Ag-NP)催化剂作用下,使用0.2 M HCl处理的系统实现了>1000小时稳定运行,CO法拉第效率(FE)始终高于90%,比传统方法延长5倍以上。

更令人振奋的是,当把电解槽放大到100 cm2
时,硝酸蒸气处理的系统创造了4500小时超长稳定记录,每小时可生产3.8升CO气体,电压衰减微乎其微。这种方法还具有"广谱适用性",在氧化锌(ZnO)、氧化铋(Bi2
O3
)和氧化亚铜(Cu2
O)等催化剂体系中都展现出卓越效果。该研究为CO2
资源化利用技术走向工业化扫清了关键障碍。

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