CO₂電化學還原為CO是替代化石燃料使用的有前景的技術。盡管如此，低能效阻礙了其商業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。CO₂電解還原為CO主要在中性或堿性介質(zhì)中進行，但最近的基礎工作表明，在酸性介質(zhì)中也可以實現(xiàn)對CO的高選擇性。

荷蘭萊頓大學萊頓化學研究所Marc T. M. Koper和荷蘭阿姆斯特丹大學Klaas Jan P. Schouten等研究了在工業(yè)相關條件下(pH= 2-4)使用10 cm²的金氣體擴散電極電解CO₂的可行性。

當電流密度高達200 mA cm^-2時，在硫酸鹽電解液中CO的法拉第效率達到80%-90%，與中性介質(zhì)相比，整體能效提高了30%，證明了在酸性介質(zhì)中CO₂電解的可行性。

另外，CO₂的高還原速率(即高電流密度)導致產(chǎn)生足夠的OH^–以在質(zhì)子到達催化劑層之前中和質(zhì)子。這阻礙了質(zhì)子還原，即使在pH=2、200 mA cm^-2條件下也能實現(xiàn)對CO的高選擇性。

在電解質(zhì)中添加弱水合陽離子，如Cs⁺和K⁺，這確保了酸性介質(zhì)中的高CO₂還原活性?？紤]到性能和成本，含K⁺硫酸鹽可能更適合作為電解質(zhì)。

最后，通過比較酸性和中性介質(zhì)中的結(jié)果，表明在低pH值硫酸鹽電解質(zhì)中所需的電位相當?shù)?，這導致在200 mA cm^-2下運行時節(jié)能高達30% 。

Efficiency and selectivity of CO₂ reduction to CO on gold gas diffusion electrodes in acidic media. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24936-6