化工儀器網首頁>資訊中心>項目成果>正文

中科院寧波材料所電解制氫耦合高值化學品制備研究獲進展
2025年03月27日 08:42:40 來源:化工儀器網 點擊量:7761

相關成果Nanoscale high-entropy surface engineering promotes selective glycerol electro-oxidation to glycerate at high current density于近日發(fā)表于《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)

  電解水制氫作為綠氫生產的關鍵技術,因陽極析氧反應(OER)動力學緩慢、能耗高等問題,長期制約其大規(guī)模應用。中國科學院寧波材料技術與工程研究所科研團隊創(chuàng)新性地提出以甘油電氧化替代傳統(tǒng)OER,不僅顯著降低制氫能耗,還同步生產高附加值化學品甘油酸,相關成果Nanoscale high-entropy surface engineering promotes selective glycerol electro-oxidation to glycerate at high current density于近日發(fā)表于《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)。
 
  傳統(tǒng)電解水制氫技術中,陽極OER需轉移4個電子,反應能壘高且副產物氧氣經濟價值低,導致整體效率受限。為解決這一問題,研究團隊提出“替代性陽極反應”策略,將生物質衍生物甘油作為反應物,通過其電氧化生成高值化學品(如甘油酸、乳酸等)。然而,甘油氧化路徑復雜,產物選擇性低,且需在高電流密度下實現穩(wěn)定催化,這對催化劑設計提出了極高要求。
 
  研究團隊開發(fā)了一種高熵合金催化劑(PtCuCoNiMn),通過多金屬協同效應優(yōu)化催化表面活性位點,實現了甘油選擇性氧化路徑的精準調控。實驗表明:
 
  1. 高選擇性與高電流密度兼容:在0.2 A cm?²的工業(yè)級電流密度下,甘油酸選擇性達90%以上,大幅優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑。
 
  2. 協同催化機制:Pt作為主要活性位點主導甘油氧化,Cu通過抑制副產物乳酸生成提升選擇性,而Co、Ni、Mn則通過調節(jié)表面氧化態(tài)保護Pt活性位點,延長催化劑壽命。
 
  3. 原位表征與理論計算驗證:結合原位光譜與密度泛函理論(DFT)計算,揭示了甘油氧化路徑為“端羥基活化→甘油醛中間體生成→甘油酸電氧化”的分步機制,并證明Cu的引入通過熱力學和動力學雙重作用抑制副反應。
 
  團隊搭建的小型電解槽在間歇運行模式下,成功實現了0.2 A高電流密度下的穩(wěn)定制氫與甘油酸聯產。通過優(yōu)化催化劑/電解質界面,電極在長時間運行中未出現顯著活性衰減,為規(guī)模化應用提供了技術驗證。
 
  寧波材料所此項研究不僅突破了電解制氫的能效瓶頸,更開創(chuàng)了“綠氫+高值化學品”聯產的新模式,為可再生能源驅動的化工生產提供了創(chuàng)新范式。未來,結合團隊在海水電解制氫陰極與陽極穩(wěn)定性等領域的技術積累,有望實現多場景、全鏈條的綠氫產業(yè)化應用。
 
  研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、科技創(chuàng)新2030-重大項目、國家自然科學基金以及浙江省和寧波市相關項目等的支持。
 
  參考來源: 寧波材料技術與工程研究所
 
關鍵詞

相關閱讀 Related Reading

查看更多+
  • 預算110萬 內蒙古工業(yè)大學采購實驗室設備

    近日,內蒙古工業(yè)大學就“化工學院應用化學專業(yè)采購自治區(qū)一流專業(yè)及教學實驗平臺設備采購”項目發(fā)布公開招標公告,預算金額為110萬元。
    2025-07-10 09:08:33
  • 4臺在線色譜分析儀中標結果公告

    項目名稱:SEI-茂名分公司煉油轉型升級及乙烯提質改造項目PP4臺在線色譜分析儀,項目編號:0712-254012503007/0...
    2025-07-09 11:27:51
  • 茂名石化研究院離子色譜儀中標結果公告

    項目名稱:茂名石化研究院設備零購計劃離子色譜儀,項目編號:0712-254062503013,招標范圍:離子色譜儀 1套,招標機構...
    2025-07-09 11:19:24
  • 預算302萬 石景山區(qū)生態(tài)環(huán)境局采購實驗室儀器

    近日,石景山區(qū)生態(tài)環(huán)境局就“石景山區(qū)生態(tài)環(huán)境局實驗室儀器設備更新采購項目”發(fā)布公開招標公告,預算金額為302萬元。
    2025-07-09 10:00:53
  • 6102萬元采購282臺/套儀器設備!中檢院2025年專項設備購置項目招標

    近日,中國食品藥品檢定研究院發(fā)布招標公告,招標總金額6102萬元。采購的儀器設備共計282臺/套,包括電子舌、生物熒光微生物快檢系...
    2025-07-08 14:59:03
  • 預算1540萬元 中國食品藥品檢定研究院采購一批儀器設備

    中國食品藥品檢定研究院就“中國食品藥品檢定研究院2025年專項設備購置第三批”發(fā)布招標公告,預算1540萬元。
    2025-07-08 09:08:12

版權與免責聲明

  • 凡本網注明“來源:化工儀器網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:化工儀器網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
  • 本網轉載并注明自其他來源(非化工儀器網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
  • 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。