固体聚合物电解质反应器工程实现5-羟甲基糠醛选择性电氧化中试生产

研究人员通过设计固体聚合物电解质(SPE)反应器，成功解决了生物质衍生物水相电解转化中法拉第和非法拉第副反应的关键难题。该研究在1.5 A cm?2工业级电流密度下实现了97.0%选择性和88.2%法拉第效率的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)生产，并构建4.3 kW级中试平台实现33 kg/天的FDCA产量，为可持续化学品电化学合成产业化提供了重要技术支撑。

　　

这项突破性研究展示了如何通过精巧设计固体聚合物电解质(SPE)反应器来驯服电化学合成中的"顽皮"副反应。科研人员将目光锁定在将生物质平台化合物5-羟甲基糠醛(HMF)高效转化为塑料单体2,5-呋喃二甲酸(FDCA)这一绿色化学过程上。传统水相电解法虽然环保，却始终被低选择性和低产物浓度所困扰。

研究团队巧妙构建的SPE反应器就像一位精准的交通警察，成功拦截了法拉第和非法拉第副反应这两类"违章行为"。在令人惊叹的1.5 A cm^?2高电流密度下，该系统仍能保持97.0%的超高选择性和88.2%的法拉第效率，产物浓度更是达到约1.24 M的工业级水平。更难得的是，这个电化学"小能手"在0.5 A cm^?2条件下连续工作140小时依然稳定如初。

研究人员并未止步于实验室成果，而是大胆采用放大策略构建了4.3 kW级中试平台，实现了每天33公斤FDCA的规模化生产能力。这项研究为电化学合成技术从实验室走向产业化提供了完美示范，让可持续化学品的绿色制造梦想又向前迈进了一大步。