新加坡国立大学汪磊/浙江大学陈雷Joule：原位诊断技术助力工业级高能效CO(2)资源化升级

背景：在全球气候变化和碳中和目标的背景下，利用电催化技术将CO₂转化为高附加值化学品是实现碳循环利用的关键路径。膜电极（MEA）反应器因其结构紧凑和传输效率高而被认为具有工业应用潜力，但在工业级高电流密度下，其能效因过电位升高而急剧下降，且内部复杂的多相界面过程难以诊断。研究目的：针对MEA反应器在高电流下能效低下的问题，开发一套先进的EIS-DRT原位诊断框架，以精准解析能量损耗分布，识别性能瓶颈，并基于诊断结果提出界面工程策略，提升反应器的能效和稳定性。结论：研究团队通过EIS-DRT框架明确了CO传质限制是导致高电流下电压升高的主因，并提出了氟化保护聚合物（FPP）界面修饰策略。该策略在1.0 A cm⁻²电流密度下实现了2.2 V的超低电压、超过40%的多碳产物能效以及250小时以上的长效稳定运行，刷新了该领域的能效记录，为工业级电化学系统的理性设计提供了普适性范式。