综述：固态电解质在电催化CO2还原中的最新进展

这篇综述系统阐述了固态电解质(SSE)在电催化CO2还原反应(CO2RR)中的突破性应用，重点分析了其相较于传统液态电解质在解决CO2溶解度低、产物分离困难和碳酸盐交叉等问题上的独特优势，为开发高效碳中和技术提供了创新思路。

　　

Abstract

电催化CO₂还原反应(CO₂RR)作为实现碳中和的关键技术，其核心组件电解质的性能直接影响反应效率。传统液态电解质存在CO₂溶解度低、产物与电解液混合、碳酸盐交叉导致碳损失等固有缺陷。固态电解质(SSE)凭借卓越的离子传导性和电化学稳定性，可有效突破这些瓶颈。

Graphical Abstract

最新研究表明，具有三维离子通道的SSE能同时实现>10 mA/cm²的电流密度和>90%的产物选择性。典型代表包括：

1. 1.

   聚合物基电解质（如Nafion膜）通过-SO₃^-官能团促进质子传导

2. 2.

   无机固态电解质（如LLZO）利用氧空位传输Li⁺

3. 3.

   复合电解质通过有机-无机界面协同提升CO₂转化率

特别值得注意的是，SSE反应器可直接获得高浓度化学品，避免了传统工艺中能耗巨大的分离步骤。与生物技术联用时，可构建级联反应系统实现CO₂-化学品-生物燃料的多级转化。

技术挑战

尽管优势显著，SSE仍面临三大挑战：

1. 1.

   界面阻抗问题：电极/电解质界面易形成钝化层

2. 2.

   长期稳定性：连续运行100小时后性能衰减>15%

3. 3.

   成本控制：某些陶瓷电解质烧结温度需>1200°C

未来发展方向建议聚焦于：

• •

  开发具有自修复功能的智能电解质材料

• •

  设计微流体-固态电解质耦合系统

• •

  建立标准化性能评价体系

该技术有望与光伏制氢、微生物电合成等技术结合，构建完整的"人工碳循环"系统。