创新催化剂助力废副产物甘油无二氧化碳制取氢气和甲酸盐

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美因茨约翰内斯·古腾堡大学(JGU)研究人员开发出一项新工艺,可将废弃副产物甘油转化为化工原料甲酸盐并同时制取氢气。甲酸盐为甲酸的盐类,广泛用于化工行业;氢气则可作为能源载体应用于车辆动力等场景。

研究团队表示,该方法可在可持续电力驱动下运行,且不产生二氧化碳。相关成果已发表于期刊《Advanced Energy Materials》。

JGU化学系Carsten Streb教授介绍称,该方法有望为化工行业的电气化提供支持。其团队关注的方向之一,是以可持续电力替代部分依赖石油或天然气的工艺,从而减少工业二氧化碳排放。

在工艺路径上,该研究以水电解为基础,即利用电力将水分解产生氢气。研究人员采用混合电解技术,在电解体系中除水之外引入甘油作为原料。由于甘油是生物柴油生产过程中的大量副产物,该设计使电解过程中形成的另一种产物不再是氧气,而是相应的甲酸盐。

研究人员指出,甲酸盐通常由石油路线生产,并伴随大量二氧化碳排放;而在使用绿色电力的条件下,甘油的电化学转化可实现二氧化碳中性。化学层面上,该过程将含三个碳原子的甘油分解为仅含一个碳原子的甲酸盐。

该工艺的关键之一是团队开发的催化剂。研究人员在分子层面将铜与钯两种金属紧密结合,并称已对其作用机理及优化方向形成较为清晰的认识。理论与实验方面的相关见解由台湾科技大学合作团队提供。

下一步,Streb团队计划评估能否以地球丰度更高的金属替代催化剂中成本较高的贵金属钯。同时,团队还拟探索将甲酸盐进一步转化为甲醇的新方法,并考虑通过引入第二个还原性电解过程实现相关转化。


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