本发明公开了一种处理脱硫废水同时还原二氧化碳的流动式光电化学电池，包括双光极光电化学电池本体、光源和电化学工作站，其特征在于：所述光电化学电池本体包括光阳极、光阴极和质子交换膜，光阳极与光阴极通过所述电化学工作站构成回路，所述电化学工作站为光阴极提供工作电位；所述光阳极包括阳极端板、阳极上盖板、阳极腔室板、阳极催化层、阳极集流板和阳极下盖板，所述光阴极包括阴极端板、阴极上盖板、阴极腔室板、阴极催化层、阴极集流板和阴极下盖板；所述阴极上盖板上设置有阴极电解液进口和阴极反应产物出口，在阴极腔室板和阴极集流板上的相对应部位开有通槽作为CO2反应还原腔室；本发明可广泛应用在化工、能源、环保等领域。