一、双碳时代，CO₂电催化还原技术迎来发展机遇

在国家“双碳"战略背景下，二氧化碳电催化还原（CO2RR）借助电场驱动与电催化剂，可将温室气体CO2转化为 CO、甲酸、乙烯、乙醇等高附加值化学品及燃料，并能够耦合风电、光伏等可再生电力，是实现闭环碳循环、降低化石能源依赖的核心技术路径。

二、精准气相检测，解锁 CO₂电催化研究核心价值

CO2RR属于多质子‑电子耦合的复杂反应体系，随着催化剂类型、运行工况的改变，会发生多电子转移，生成 CO、H2、CH4、C2H4、C2H2等多种气相产物。气相产物的精准检测，对科研工作以及后续的产业化有着不可替代的重要意义：

(1) 反应过程实时监控：评估催化剂综合性能，优化电解工况条件，解析完整电催化反应路径；

(2) 瞬时产物在线检测：实现CO2电催化还原气相产物瞬时采集，完成法拉第效率快速测定；

(3) 降低模型计算偏差：直接对气相产物开展定量精准测量，减少间接计算带来的模型误差，直观还原真实化学转化规律。

三、传统检测痛点凸显，制约 CO₂RR 深度研究

当前CO2RR气相产物主流检测方式为恒电位电解 + 离线气相色谱测试，该方案存在明显短板：

(1) 仅能获取总电流信号，无法捕捉反应分步动态过程，不利于反应机理挖掘；

(2) 多为单点稳态测试，电位扫描、电位调制工况下难以开展原位检测；

(3) 气相色谱设备分析周期长，需要频繁标定，消耗载气等耗材，使用成本高，操作流程复杂。

四、更优检测方案：激光拉曼分析仪开启原位检测新范式

相较于传统气相色谱分析仪，基于拉曼光学散射原理的激光拉曼光谱气体分析仪，响应速度快，无需载气、色谱柱等耗材且现场维护成本低；本方案检测设备与CO2RR反应池串联，可在电位变化或调制过程中原位在线获取气相产物的变化规律，适用于各类CO2RR 反应，是研究电化学反应机理以及快速筛选、评价电催化剂的重要分析工具。

五、实战案例｜助力湖北某重点高校SOEC高温CO2电解项目落地

（1）项目概况

该高校实验室聚焦SOEC高温固体氧化物电解CO2制CO研究，实验对象为实验室自制纽扣电解电池，CO2进气流量设置40mL/min。

（2）原有方案问题

采用传统气相色谱仪检测，单个恒定电位条件下，单组气相产物分析周期超30min，无法捕捉反应动态变化，难以解析分步反应行为。

（3）改造后方案效果

• 接入四方仪器激光拉曼分析仪与电催化装置串联测试：

• 同一测试点位分析周期大幅压缩，实现对气相产物的瞬时检测；

• 实时输出气体组分数据，在线测定法拉第效率；

• 为反应机理解析、催化剂性能评估提供高精度、连续性实验数据支撑。

六、激光拉曼分析方案优势总结

• 原位在线：和电催化反应池无缝串联，跟随电位动态变化持续采集数据；

• 快速响应：高时间分辨率，捕捉瞬态反应信号，弥补离线色谱动态检测短板；

• 低运维成本：无需载气、色谱柱等耗材，后期维护简单；

• 科研适配：适配高温SOEC、GDE、MEA等多种电催化体系，服务催化剂筛选、机理探究等科研场景。

原创作者：四方光电股份有限公司