美因茨大學開發甘油電解新技術，實現甲酸鹽與氫氣的零碳聯產

美因茨約翰內斯·古騰堡大學（Johannes Gutenberg University Mainz，JGU）開發的一種電解技術，或將為化工行業電氣化作出重要貢獻。

JGU研究人員提出了一種新方法，可將廢棄副產物甘油轉化為高價值原料甲酸鹽和氫氣。甲酸鹽是甲酸的鹽類，在化工行業中被廣泛應用；氫氣則可作為能源載體，例如用于車輛動力。該方法可采用可再生電力運行，且不產生二氧化碳。相關研究成果近期發表于《Advanced Energy Materials》期刊。

JGU化學系Carsten Streb教授（該研究負責人）表示：我們提出的方法有望為化工行業電氣化作出重要貢獻。這是推動大規模商業化發展的關鍵動力，可有效減少工業CO?排放。目前大量依賴石油或天然氣的工藝，未來可轉為使用可持續電力驅動。

該新工藝基于成熟的水電解技術，即利用電力將水分解為氫氣和氧氣。研究團隊采用所謂“混合電解”（hybrid electrolysis），在水之外引入甘油作為原料——甘油是生物柴油生產過程中大量產生的副產品。這樣，電解過程中生成的第二種產物不再是氧氣，而是對應的甲酸鹽。

目前工業上甲酸鹽主要來源于石油路線，而該過程伴隨大量CO?排放。

Streb補充道：“如果使用綠色電力，由甘油電化學生成甲酸鹽可以實現真正的CO?中性。從化學角度看，這項工作實現了將具有三碳骨架的甘油分解為僅含單個碳原子的甲酸鹽。”

該工藝的核心是一種由研究人員開發的創新催化劑。在分子尺度上，該催化劑將銅和鈀兩種金屬緊密結合在一起。

Streb指出：“我們不僅成功制備了這種催化劑，而且已經對其作用機理有了清晰認識，并知道如何進一步優化性能。”

下一步，Streb團隊計劃嘗試用地殼豐度更高的金屬替代昂貴的貴金屬鈀。同時，他們還希望開發一種新方法，將甲酸鹽進一步轉化為甲醇——由于甲醇的市場需求遠高于甲酸鹽，這一步極具應用潛力，該過程可能通過引入第二步還原電解實現。

該研究隸屬于JGU“SusInnoScience”頂級研究領域（人類世資源高效科學中的可持續化學創新），該項目致力于開發可持續化學與生物技術生產流程，資金來源于德國萊茵蘭-普法爾茨州科研計劃。

此外，該成果也是萊茵-美因大學聯盟（JGU、法蘭克福歌德大學、達姆施塔特工業大學）“可持續工藝與材料”項目的一部分。值得一提的是，參與研究的5名博士后由洪堡基金會資助。

Streb總結道：“這是一個國際合作項目，洪堡基金會幫助我們吸引全球優秀人才，對研究推進起到了重要作用。”

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202504456

（素材來自：美因茨約翰內斯·古騰堡大學 全球氫能網、新能源網綜合）