新技术实现绿色氢气与高值化学品协同生产_科技资讯

新技术实现绿色氢气与高值化学品协同生产

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2025-10-23 05:24:49

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《自然·可持续发展》杂志21日发表了一项关于电解水制氢与甘油高值转化的重要进展：中国科学院金属研究所科研人员通过在反应液中添加微量铜离子，成功解决大电流密度下催化剂易失活的难题，实现绿色氢气与高值化学品协同生产。

甘油是生产生物柴油时的副产品，它能通过电催化甘油氧化（GOR）技术，转化为制造药品、食品、护肤品和纺织品的高价值化学品。更妙的是，这个过程还能高效制备绿色氢气。

“然而，该技术走向产业化必须克服大电流密度下催化剂的稳定性问题。在工业级电流下，钴、镍等常用金属氧化物催化剂表面结构会变得松散无序，‘不务正业’地去电解水产生氧气，导致目标产物产率大幅下降。”中国科学院金属研究所研究员刘岗说。

对此，科研人员提出一项简单高效的解决方案：在反应液中添加微量铜离子。“这些铜离子在反应中可在不同价态之间切换，如同为催化剂穿上了一层不断自我修复的‘动态铠甲’，从而保持其高催化活性。”刘岗说，“以泡沫镍负载的钴氧化物为例，在每平方厘米800毫安的大电流下，加入铜离子后，目标产物甲酸的生成效率从62.2%大幅提升至99.3%，性能显著优于已报道的催化剂。”

该技术还具有良好扩展性，不仅适用于其他金属催化剂和多种生物质原料，也易于放大生产。团队成功制备出6×6平方厘米的大尺寸电极，连续稳定运行超过100小时，每小时可生产13.2克氧化产物，展现出良好的工业应用前景。

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