CO₂的过量排放会引起温室效应等环境问题，电催化还原CO₂制备高附加值化学品不仅可以解决CO₂排放引起的环境问题，还可以将可再生电能存储到易于输运的化学品中，解决间歇性电能不易储存的问题。当前，电催化CO₂还原比较便捷的装置是H型电解池，但该装置需要将CO₂直接通入电解液中，CO₂低的溶解度导致较低的电催化活性，同时，阴极和阳极间的电解液会产生欧姆电势降，进而降低整个反应体系的能量效率，这些因素都不利于提高电催化CO₂还原的经济效益。虽然流动相电解池可以直接将CO₂通过气体扩散层导入到催化剂界面，有效避免CO₂溶解度较低的问题，提高电催化CO₂还原的电流密度，但该反应装置中阴极和阳极间仍存在流动电解液，电解液的欧姆电势降依然不利于能量效率的提升。膜电极电解池是目前可以高效、低能耗电催化转化CO₂的有效途径，气体CO₂直接导入阴极催化剂界面，阴极和阳极间只有一层离子交换膜，阳极电解液在外循环流动。因此，膜电极技术的发展将有望推动电催化CO₂转化迈向工业应用。

近日，中国科学院大连化学物理研究所邓德会研究员和武汉纺织大学张政博士等人发表了膜电极电催化CO₂还原的综述论文，对膜电极电催化CO₂还原的工作原理和应用进行了系统总结。首先讨论了膜电极电解池中各组件的特点和工作方式，包括阴极气体扩散电极、离子交换膜、阳极氧气析出的替代反应等；接着分析了膜电极各部件的电压降及其相应的测量方法，为电催化CO₂还原的能耗解析提供了参考；在此基础上，总结了膜电极电催化还原CO₂制备各种产物如一氧化碳、甲酸、甲醇、甲烷和C₂₊等产物的应用，阐述了不同种类催化剂对还原产物选择性和活性的影响规律，以期为针对特定产物合理设计催化剂提供参考；最后，文章对膜电极电催化CO₂还原的前景和挑战进行了展望，文章指出目前研究主要利用工作面积较小的膜电极电解池，当在实际应用中将工作电极放大以及组装成电堆后，更加复杂的气体扩散及水管理等问题将成为膜电极研究的难点和重点。另外，如何利用原位表征技术揭示膜电极电催化CO₂还原的反应机理也是当前存在的挑战，这些都需要进一步深入系统的研究。