废水中有机物氧化:实现高效电化学制氢的新路径

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Chem Catalysis 11.5

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  为解决绿氢需求难靠高能耗水分解满足的问题,研究人员聚焦可降低制氢能耗的替代性阳极氧化反应(AORs),提出通过集成测试加速 AOR 开发的系统级视角,为大规模应用提供框架。

  
绿色氢能对化工行业脱碳与发展至关重要,但未来氢需求仅靠高能耗的水分解(2H?O → 2H? + O?)难以满足。为此,研究聚焦于可显著降低制氢能耗的替代性阳极氧化反应(anodic oxidation reactions, AORs),并从系统层面提出通过集成测试方法加速 AOR 开发的思路。

多个行业的脱碳依赖于低成本、低 CO2足迹氢能的供应,但即便水分解技术提升至理论 100% 效率仍不足够。因此,需最大化利用有机分子(如乙醇、甘油)化学键中储存的能量,使包含 AORs 的电解过程能耗远低于水分解。然而,AOR 系统因需持续向电化学电池供应有机分子,实际应用更为复杂。

本研究首次从系统层面探讨了该应用的潜在图景及百万吨级规模部署的可行性。总结指出,低碳氢能的大规模供应是实现 2050 净零目标的关键,但可再生能源网络扩张能否满足需求存疑。AORs 作为替代路径备受催化领域关注,但其研究多限于小规模,缺乏商业应用洞察。

研究主张应在更贴近实际应用的条件下开发与测试 AOR 催化剂,从系统层面定义应用场景,并提供框架将复杂环境转化为实验室可测试条件,同时支持开发大规模供氢所需的配套技术(如分离技术)。

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