二氧化碳的電化學還原，也稱為二氧化碳的電解，是利用電能將二氧化碳 (CO_{2) 轉化為還原度更高的化學物質。 這是廣泛的碳捕獲和利用方案中的一個可能步驟，但它被認為是最有前途的方法之一。}

二氧化碳電化學還原反應代表一種可能的生產化學品或燃料的方法，將二氧化碳 (CO_{2) 轉化為有機原料，如甲酸 (HCOOH)、一氧化碳 (CO)、甲烷 (CH4)、乙烯 (C2H4) ) 和乙醇 (C2H5OH)。 該領域中選擇性更高的金屬催化劑包括用于甲酸的錫、用于一氧化碳的銀和用于甲烷、乙烯或乙醇的銅。 甲醇、丙醇和 1-丁醇也已通過 CO2 電化學還原生產，盡管產量很小。}

二氧化碳電化學還原的xxx個例子來自 19 世紀，當時使用鋅陰極將二氧化碳還原為一氧化碳。 繼 1970 年代的石油禁運之后，該領域的研究在 1980 年代得到加強。 截至 2021 年，Siemens、Dioxide Materials、Twelve 和 GIGKarasek 等多家公司正在開發中試規模的二氧化碳電化學還原技術。 最近進行了技術經濟分析，以評估在接近環境條件下二氧化碳電解技術的關鍵技術差距和商業潛力。

在碳固定過程中，植物將二氧化碳轉化為糖，許多生物合成途徑都源于糖。 負責這種轉化的催化劑 RuBisCO 是地球上最常見的蛋白質。 一些厭氧生物利用酶將 CO2 轉化為一氧化碳，從中可以制造脂肪酸。

在工業中，一些產品是由 CO2 制成的，包括尿素、水楊酸、甲醇以及某些無機和有機碳酸鹽。 在實驗室中，二氧化碳有時用于在稱為羧化的過程中制備羧酸。 在室溫下運行的電化學 CO2 電解槽尚未商業化。 用于將 CO2 還原為 CO 的高溫固體氧化物電解槽 (SOEC) 已在市場上銷售。 例如，Haldor Topsoe 提供用于 CO2 減排的 SOEC，據報道每生產 Nm3 CO 需要 6-8 kWh，并且 CO 純度高達 99.999%。

氫硅烷將二氧化碳還原（生成甲烷）：不幸的是，此類反應是化學計量的，僅供學術研究。

二氧化碳電化學還原成各種產物通常描述為：

這些反應的氧化還原電位類似于水性電解質中析氫的氧化還原電位，因此 CO2 的電化學還原通常與析氫反應競爭。

電化學方法受到了極大的關注：1）在環境壓力和室溫下； 2) 與可再生能源相關（另見太陽能燃料） 3) 具有競爭力的可控性、模塊化和規模化相對簡單。

CO2的電化學還原或電催化轉化可生產甲烷、乙烯、乙醇等高附加值化學品，產品主要取決于所選擇的催化劑和操作電位（施加還原電壓）。

已經評估了多種均相和非均相催化劑。 許多這樣的過程被認為是通過金屬二氧化碳絡合物的中介作用進行的。 許多工藝都存在過電勢高、電流效率低、選擇性低、動力學緩慢和/或催化劑穩定性差的問題。

電解質的成分可能是決定性的。 氣體擴散電極是有益的。