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。在物理性質方面，二氧化碳的熔點為-56。6℃（527kPa），沸點為-78。5℃，密度比空氣密度大（標準條件下），溶于水。3世紀時，中國西晉時期的張華（232年－300年）在所著的《博物志》一載了一種在燒白石（CaCO3）作白灰（CaO）過程中產生的氣體，這種氣體便是如今工業上用作生產二氧化碳的石灰窯氣。
這個過程的簡單機理為：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；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、甲酸根、甲酸、、和乙烯等。由于是在水溶液中，也會發生析氫反應，從而產生氫氣。固態二氧化碳廣泛用于冷藏奶制品、肉類、冷凍食品和其它轉運中易的食品，在許多工業加工中作為冷凍劑，例如粉碎熱敏材料、橡膠磨光、金屬冷處理、機械零件的收縮裝配、真空冷阱等。②石油、石臘、煤炭、燃燒過程中，也要釋放出二氧化碳。③石油、煤炭在生產化工產品過程中，也會釋放出二氧化碳。
反應時可能揮發出的（HCl）氣體，可通過飽和碳酸氫鈉（NaHCO3）溶液除去生成氣體中的氣體。必要時可用裝有的洗氣瓶除去生成氣體中水蒸氣。關于其毒性，研究表明：低濃度的二氧化碳沒有毒性，高濃度的二氧化碳則會使動物。不久后，德國化學家霍夫曼即弗里德里希·霍夫曼，對被他稱為“礦精”的二氧化碳氣體進行研究，推斷出二氧化碳水溶液具有弱酸性。
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