ACS Catal.：气-液共进料电催化耦合的气体扩散电极设计

本文由密西根大学Nirala Singh等研究团队撰写，背景在于电催化中CO₂低溶解度（约34 mM）导致的传质限制问题，传统液相反应难以实现高电流密度。研究目的为探讨气-液共进电催化反应中气体扩散电极（GDE）的设计与传输限制，并以CO₂与NO₃⁻的C-N耦合反应为案例进行深入分析。结论指出：GDE能有效克服CO₂传质限制，实现较高电流密度；通过类比多孔催化剂颗粒建立的扩散-反应模型显示，催化剂层厚度、侧反应速率常数和有效扩散系数共同影响内部浓度梯度，进而决定耦合反应的选择性；耦合反应依赖于从两侧扩散的多种反应物，对浓度梯度尤为敏感；不同耦合路径下，瞬时选择性与总选择性随NO₃⁻转化率的变化趋势不同，需在明确转化率下报告选择性；现有表征技术（如EDS、FIB-SEM、MicroCT）在同时成像催化剂与离聚物方面存在挑战，建议通过调节催化剂层厚度、离子聚合物含量、气体/液体流速等参数，优先避免外扩散限制。