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二氧化碳的電化學還原是一個利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程，由于還原二氧化碳需要的活化能較高，這個過程需要加一定高電壓后才能實現，而在陰極發生的氫析出反應的程度隨電壓的增加而加大，會抑制了二氧化碳的還原，故二氧化碳的還原需要有合適的催化劑，以致二氧化碳的電化學還原往往是個電催化還原過程。這個過程的簡單機理為：⑴電解池陰極：在初始階段，二氧化碳被吸附在陰極催化劑表面，形成中間產物（反應式①）；然后電子在兩個電極間電勢差的作用下發生轉移，轉移數可能是2、4、6、8、12，還原產物隨電子轉移數的不同而可能是一氧化碳、甲酸根、甲酸等（反應式②-④）。⑵電解池陽極：水溶液中發生析氫反應，產生氫氣（反應式⑤、⑥）。

1772年，法國科學家拉瓦錫（即安托萬-洛朗·拉瓦錫，Antoine-Laurent de Lavoisier，1743年－1794年）等用大火鏡聚光加熱放在汞槽上玻罩中的，發現它會燃燒，而其產物即“固定空氣”。同年，科學家普里斯特利（即約瑟夫·普里斯特利，Joseph Priestley，1733年－1804年）研究發酵氣體時發現：壓力有利于“固定空氣”在水中的溶解，溫度增高則不利于其溶解。這一發現使得二氧化碳能被應用于人工制造碳酸水（汽水）。

1787年，拉瓦錫在發表的論述中講述將木炭放進氧氣中燃燒后產生的“固定空氣”，肯定了“固定空氣”是由碳和氧組成的，由于它是氣體而改稱為“碳酸氣”。同時，拉瓦錫還測定了它含碳和氧的質量比（碳占23.4503%，氧占76.5497%），揭示了二氧化碳的組成。

1797年，英國化學家坦南特（即史密森·坦南特，Smitbson Tennant，1761年－1815年， [13]  又譯“臺耐特” [14]  等）用分析的方法測得“固定空氣”含碳27.65%、含氧72.35%。
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