在降低制氢电耗的同时高效合成化学品
中化新网讯 近日，北京化工大学、清华大学和衢州资源化工创新研究院合作完成的10千瓦级电解水制氢耦合绿色氧化制2,5-呋喃二甲酸技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价。评价委员会认为，该成果总体达到国际领先水平，一致同意通过评价。
该成果率先提出并验证了电解水制氢耦合氧化的原创概念，即阐明了阳极表界面水可控活化产生活性氧的规律和反应机制。以电解水制氢耦合5-羟甲基糠醛(HMF)氧化制2,5-呋喃二甲酸(FDCA)为反应体系，证明了该技术路线不但降低了制氢电耗，而且在阳极端能够实现化学品的高效合成。此外，该成果还创制了电解水制氢耦合氧化的关键材料与反应器，即发明了高效的阳极HMF氧化制FDCA和阴极制氢催化剂，并实现了公斤级制备，发展了催化剂涂覆膜和电沉积等电极制备技术，单电极面积800平方厘米，创制了连续流动固态聚合物电解质反应器。
依托该成果，项目组自主设计建成了首套20千瓦电解水制氢耦合氧化反应装置，装置最大电流密度1.0安/平方厘米，FDCA最大产能56吨/年，氢气最大产能27240标准立方米/年。装置现场72小时运行考核结果表明，在7千瓦运行功率下，HMF单程转化率达94.2%，FDCA法拉第效率达89.5%，选择性达95.0%，时空产率每小时为3.48千克/平方米，生产速率达2.22千克/时，氢气生产速率达1.07标准立方米/时。
据悉，本次评价的成果主要针对电解水制氢“提效降本”难题，基于中国科学院段雪院士提出的电解水制氢耦合氧化原创思想，由北京化工大学和清华大学两个年轻团队为主合作完成。其中北京化工大学构建了技术及工程体系，清华大学构建了科学体系，衢州资源化工创新研究院为工程化放大提供了平台。围绕本次成果，项目组已获授权国家发明专利4件、实用新型专利5件，申请PCT专利2件，注册商标1件，发表SCI论文29篇。
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