莱斯大学的突破性研究通过酸性加湿的CO₂气体输入技术显著提升了电化学CO₂还原反应的稳定性，使电解槽的运行寿命延长了50倍。该技术通过优化反应气体条件，有效抑制了电极表面碳酸盐沉积和催化剂降解问题，从

这项发表于《科学》杂志的研究解决了二氧化碳还原系统效能与稳定性的核心瓶颈：盐分堆积导致气体流道堵塞、效率降低及设备过早失效的问题。研究者采用"酸加湿二氧化碳"技术，将系统运行寿命提升50倍以上，在放大反应器中实现了超过4,500小时的稳定运行——这标志着该领域的重大突破。

电化学二氧化碳还原(CO₂RR)技术利用可再生能源电力将温室气体二氧化碳转化为一氧化碳、乙烯或醇类等高附加值产物。这些产物可进一步精炼为燃料或用于工业流程，有望将污染物转化为生产原料。

然而系统稳定性不足严重制约实际应用。钾离子从阳极液经阴离子交换膜迁移至阴极反应区，与高pH条件下的CO₂结合形成的碳酸氢钾盐在气体流道持续累积是主要难题。

"盐结晶会阻断CO₂传输并浸没气体扩散电极，最终导致系统失效。"论文通讯作者、莱斯大学化学与生物分子工程、材料科学与纳米工程及化学系副教授王昊天指出，"常规系统通常仅维持数百小时运行，远未达到商业应用标准。"

研究团队对标准流程进行创新改良：使用盐酸、甲酸或乙酸等酸性溶液代替纯水对输入二氧化碳进行加湿处理。微量酸蒸气随气体进入阴极反应室，有效改变局部化学环境。与碳酸氢钾相比，酸性条件下形成的盐类溶解度显著提高，避免了结晶堵塞问题。

实验结果令人瞩目：采用银催化剂的实验室装置稳定运行超过2,000小时，100平方厘米放大电解槽更实现4,500小时持续运转。相比之下，传统水加湿系统因盐堆积在约80小时后即告失效。

该方法展现出优异的普适性，在氧化锌、氧化铜和氧化铋等不同催化剂体系中均取得良好效果。大规模装置测试表明，系统在能效维持与长期抗堵塞方面表现卓越。

通过控制酸浓度，研究人员成功避免阴离子交换膜受氯离子腐蚀的问题。该方法与常规膜材料及组件兼容性良好，便于现有系统升级应用。

团队利用透明流道反应器实时观测结晶过程。传统水加湿系统48小时内即出现明显盐结晶，而酸处理体系运行数百小时后仍无显著沉积，微量析出物最终也被溶解排出。

"传统水加湿工艺必然导致阴极流道盐分堆积。"共同第一作者、莱斯大学博士后郝少云解释道，"我们证实酸蒸气可将低溶解度的KHCO₃转化为高溶盐，在不影响催化性能的前提下打破溶解度平衡。"

这项突破为构建高耐久、可扩展的二氧化碳电解系统奠定基础。该方法仅需对现有加湿装置进行微小调整，具有低成本、易实施的显著优势。

"这是CO₂电解领域的里程碑。"共同第一作者、莱斯大学研究生Ahmad Elgazzar强调，"我们以经济有效的方案攻克了长期技术障碍，推动碳利用技术向商业可行性和环境可持续性迈进。"

本研究获得罗伯特·韦尔奇基金会、莱斯大学、美国国家科学基金会及大卫与露西尔·帕卡德基金会资助。