综述：电化学介导碳捕集技术的材料进展

这篇综述系统探讨了电化学介导碳捕集（EMCC）技术的最新材料进展，聚焦可逆机制（如氧化还原调控载体和pH摆动策略）在解决寄生反应、活性物种降解等关键挑战中的应用，并指出通过分子设计到工艺优化实现规模化应用的路径。

　　

引言

全球碳中和目标亟需从点源或环境中移除十亿吨级CO₂。传统基于碱/胺吸附剂的碳捕集技术因再生过程的高能耗和溶剂降解问题面临瓶颈。电化学介导碳捕集（EMCC）以电能驱动等温操作脱颖而出，兼具可再生能源兼容性和模块化优势。其机制分为可逆与不可逆两类：前者通过氧化还原活性物种（如有机分子或质子插层材料）的循环调控实现CO₂捕获/释放；后者依赖电极反应生成氢氧化物/质子，但存在不可逆副产物问题。

解决限制EMCC可逆性的内在因素

可逆EMCC的核心在于氧化还原物种的化学循环稳定性。例如，醌类载体在质子环境中易发生亲核攻击导致降解，而金属配合物可能因配体解离失活。近期研究通过分子工程（如引入位阻基团）和电解质优化（调控质子活度）显著提升了循环寿命。电化学介导胺再生（EMAR）系统则通过铜电极氧化还原调控胺质子化状态，但需抑制铜枝晶形成。

突破规模化EMCC的工程壁垒

从实验室到工业级应用需解决传质限制和反应器设计问题。三维多孔电极可增大活性面积，而流动电解槽设计能优化气液接触效率。例如，采用石墨毡负载的氧化还原介质在连续运行中保持90%以上法拉第效率。此外，标准化性能评估协议（如循环稳定性测试条件）对技术推广至关重要。

展望与结论

未来研究需深入揭示EMCC中CO₂捕获的分子机制（如质子耦合电子转移动力学）及混合气体下的降解路径。开发新型原位表征技术（如operando光谱）将加速材料优化。通过跨尺度协同设计——从分子催化剂到模块化反应堆——EMCC有望成为碳捕集领域的关键技术。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未添加非文献依据的结论。）