on style="white-space: normal; text-align: justify; line-height: normal; margin-left: 8px; margin-right: 8px; letter-spacing: 1px;">▲第一作者：B. Endrődi
通讯作者：B. Endrődi，C. Janáky论文doi：https://doi.org/10.1038/s41560-021-00813-w连续流电解槽能够以工业级速率减少CO2，但很难长期运行。其原因之一是碱性电解质和CO2进料会在多孔阴极中形成沉淀。作者发现，虽然沉淀物的形成不利于长期稳定性，但阴极上碱金属阳离子的存在改善了性能。为克服此矛盾，作者开发了一种operando活化和再生过程，向零间隙电解池的阴极定期注入含碱金属阳离子的溶液。这使得去离子水电解槽能够以与碱性电解质电解槽相当的二氧化碳还原速率运行（CO局部电流密度为420±50 mA cm-2，持续200小时以上）。作者对卷积活化的复杂作用进行反卷积，并使用五种不同的电解质和三种不同的商业膜来验证这一概念。最后，作者展示了这种方法在多层电解槽堆栈上的可扩展性，每个池的有效面积为100 cm2。1.本工作分析了哪些参数决定了基于阴离子交换膜AEM的零隙电解槽的高反应率和产物选择性，以及通常需要使用浓缩的碱性阳极酸盐的原因。2.本工作说明了从阳极到阴极的阳离子交叉被认为是导致高性能的主要原因，但它也导致了阴极GDE的沉淀形成。3.本工作设计了一个可再生的过程和实验装置，操作具有不同商业膜的电解池，周期性地注入不同的含碱金属阳离子溶液的纯水阳离子盐。4.本工作展示了这种方法在多层电解槽堆栈上的可扩展性，有效的改善了其长期不稳定性。▲图1. 碱金属阳离子注入零间隙二氧化碳电解槽的阳离子交叉和沉淀形成。
1、零间隙电解槽与碱性阳极电解液长时间运行后，盐会在阴极沉淀，逐渐降低其性能。2、当有大量过量的CO2时，第二种化合物通常是通过K2CO3的CO2吸附形成的，该沉淀物的形成是由于意外的阳离子通过AEM从阳极通过电解液移动到阴极，在阴极中它与氢氧化物发生反应。1、作者确定了一系列溶剂混合物的接触角，在活化溶液离开电解池后，电流不会下降，但会保持相对稳定，并会缓慢地衰减。2、作者发现了上述效果对于化学组成、厚度等非常不同的三种商用膜非常相似。除了短暂的过渡期外，在阴极室中注入过多的液体时，CO形成的选择性不会降低，甚至对于持续性而言，CO形成的选择性甚至会增加。1、在水溶液电解池上执行阴极活化会将电流增加到几乎与0.1M氢氧化钾阳极酸盐测量的水平相同的水平。2、作者提出虽然水溶液电解池的高频阻抗保持不变，但总电荷转移电阻降低到与碱性阳极盐检测到的值相似。3、在无极化的情况下用异丙醇/水混合物冲洗阴极GDE，可在1分钟内将电流恢复到其初始低值，表明活化是完全可逆的。4、当阴极室充满活化流体时，它被剥夺了二氧化碳，导致H2形成率高，产物气体流中的二氧化碳和CO分压降低。▲图5. 含水阳极酸盐的二氧化碳电解槽的长期操作和周期活化。
1、作者表明活化过程影响阴极处的pH和离子强度（至少是暂时的），并且注入的离子也可以吸附到催化剂表面。2、该激活在NaOH<<KOH<CsOH的顺序上变得更加明显。3、这些溶液的pH和离子强度是相同的，这些测量结果直接证明了K和Cs离子的促进作用，以及钠离子对电化学CO2R影响较小。4、作者使用装有PiperION膜的电解槽在阳极上用纯水进料进行224小时的长期电解，发现Jco逐渐增加，但是FECO在激活步骤中先减小，这与大的瞬态电流和增加的析氢有关。1、阴极活化方法的可扩展性在具有100 cm2活性表面积的电解池上以及在由此形成的三层电解槽堆上得到了证明。2、在所有的实验中，阴极活化增强了Jco，Jco也随施加的电解池电压而逐渐增加。3、作者发现活化后的电流衰减率随着电解池电压的增加而降低，这再次证实了活化是通过阳离子在负极化阴极上的电吸附而发生的。4、活化使二氧化碳增加到500mAcm−2以上，电流密度甚至略高于在单层电解池中测量到的电流密度。https://www.nature.com/articles/s41560-021-00813-w
