2026年4月15日，本团队在《International Journal of Hydrogen Energy》上在线发表了题为“Designing membrane electrode assembly and optimizing process parameters for electrocatalytic CO ₂ reduction”的研究成果。上述成果由西南科技大学材料与化学学院、环境友好能源材料国家重点实验室、生物质材料教育部工程研究中心等单位合作完成。

目前，大气中二氧化碳浓度不断上升，因此开发先进的二氧化碳高值化利用技术十分重要。然而，基于膜电极组件（MEA）的电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）系统面临一些技术难题。基于此，本文建立了针对MEA的系统性优化框架。首先，通过优化油墨配方中的溶剂比例（V_water：V_Ethanol为1:3）来调整离聚物构象，优化三相界面亲疏水性并抑制界面水淹，从而在150 mA cm^–2时获得了88.3%的CO法拉第效率。其次，优化调整了离聚物含量（1.0 wt% FAA），以平衡离子传导和气体渗透性，从而在防止催化剂活性位点被屏蔽的同时将电荷转移电阻降至最低，在最优条件下，4.6 V时的电流密度达到400 mA cm^–2。最后，通过优化二氧化碳流速（20 mL min^–1）和电解液种类及浓度（0.1 mol L^–1 KHCO₃ ）来稳定局部pH值并抑制碳酸盐析出。优化后的工艺在150 mA cm^–2时的CO法拉第效率可达89.7%，比未优化前提高了11.3%。该论文从油墨配方设计和工艺参数优化的角度为基于MEA的CO₂RR提供了一个普遍适用的工艺方案。

本工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划、中国科学技术大学-西南科技大学对口合作发展联合基金等项目的支持。

Ling Gao, Hongyan Yang, Lingxiang Guo, Dantong Shen, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Yaping Zhang*, Designing membrane electrode assembly and optimizing process parameters for electrocatalytic CO₂ reduction, International Journal of Hydrogen Energy 232 (2026) 155034.